Los intentos de comprender el impacto de las mejoras a los procesos de tratamiento de aguas residuales o para determinar la tecnología más adecuada para equipar a los equipos como tratamiento terciario de la EDAR existente con respecto a la eficacia de la eliminación de los perturbadores endocrinos de los efluentes vertidos, requiere no sólo la medición del químico clave componentes que entran en las obras, sino que requiere el análisis de los productos de degradación que pueden tener también actividad como perturbadores endocrinos. En los efluentes de aguas residuales domésticas, las sustancias más estrogénicas presentes son las hormonas esteroides, estrona (E1), 17β-estradiol (E2) y 17α-etinilestradiol (EE2) 5,8. Estrógenos esteroides se excretan principalmente del cuerpo como una mezcla de conjugados inactivos 16,17. Estos estrógenos conjugados se deconjugated sustancialmente en el sistema de alcantarillado por la actividad bacteriana y una mayor degradación se produce en la EDAR. Los esteroides deconjugated are retirado de la corriente de aguas residuales por adsorción al lodo o biodegrada durante el tratamiento secundario que resulta en la formación, en primer lugar de los subproductos de transformación y en última instancia la mineralización completa puede ocurrir del componente activo inicial. El análisis químico de todos los compuestos individuales en la corriente de efluente sería difícil, lento y costoso y no cubriría componentes activos desconocidos presentes en una muestra. Además, una suma de la contribución de cada componente estrogénico sólo proporcionará una indicación de la potencia estrogénica acumulativo de una muestra de los compuestos analizados. Este es un riesgo en los procesos de transformación generan sustancias estrogénicas desconocidas o las que el afluente es de origen industrial. La combinación de análisis químico con in vivo y en bioensayos in vitro ecotoxicología proporciona una solución a la presencia de componentes estrogénicos desconocidos en mezclas tales como las aguas residuales tratadas. Ensayos in vitro tales como la levadura de estrógeno Screen (SI) se han utilizado ampliamente para determinar la actividad estrogénica de los efluentes de aguas residuales y para ayudar a identificar los componentes activos en las muestras tratadas 8,18,19. Sin embargo, las comparaciones entre in vivo e in vitro, las pruebas pueden ser significativos 11 y una evaluación exhaustiva de nuevos procesos con respecto al tratamiento de las enfermedades endocrinas potencia interrumpir requiere una batería de pruebas químicas y ecotoxicología.
Una determinación de si las plantas o los procesos de tratamiento individuales eliminar los compuestos activos de la corriente de aguas residuales se puede lograr utilizando el análisis químico que sigue extracción de la muestra, la concentración y la limpieza del extracto antes del análisis, lo más a menudo llevado a cabo usando LCMS (/ MS) o GCMS (/ MS) métodos. Los datos obtenidos de los análisis químicos se pueden utilizar para determinar el cumplimiento de individuo concentraciones previstas sin efecto (PNEC) 20 o norma de calidad medioambientals (NCA) de 21 compuestos individuales específicos y por lo tanto tales métodos son vitales para los datos de cumplimiento normativo. Además, dirigidos o métodos que no son objeto de análisis químicos permiten la identificación y cuantificación de compuestos o isómeros individuales en comparación con los métodos biológicos, que proporcionan una respuesta total. Por lo tanto, los métodos de análisis químicos permiten que se hizo la evaluación de compuestos discretos para cumplir y hacer frente a estos retos tratamiento de aguas residuales en una base de plantas de tratamiento individual. Los estudios han demostrado que el tratamiento convencional de aguas residuales (por ejemplo, plantas de lodo activado) puede ser muy eficaz en la eliminación de las hormonas esteroides naturales aunque la eliminación de la hormona sintética EE2 tiende a ser menos eficaz. Los estudios de campo utilizando técnicas de tratamiento avanzado como el ozono utilizando, carbono activado granulado (GAC) y las membranas han demostrado, aunque a un alto costo, que se pueden utilizar como una solución de fin de tubería para eliminar EE2 por debajo de predigido niveles de efecto y por debajo de los límites de detección. La Figura 3 muestra la eliminación de EE2 utilizando GAC en una planta de tratamiento de aguas residuales a escala piloto. Según estudios realizados a escala piloto en las plantas de tratamiento de aguas residuales municipales utilizando el extremo del tubo de tratamiento GAC también muestran la reducción de la potencia estrogénica siguiente GAC midió utilizando la evaluación de la levadura de estrógeno (SI) como se ve en la figura 4.

Figura 3. Ejemplo de datos de campo que muestran la eliminación de etinilestradiol después del tratamiento terciario avanzado. Las muestras (A) se recogen de la EDAR tras el tratamiento convencional (Planta de lodos activados) siguiendo los procedimientos descritos para la conservación de la muestra. (B) Las muestras se extrajeron mediante extracción en fase sólida, limpiada para eliminar las sustancias que interfieren usando SPE fase normal ycromatografía de exclusión molecular. (C) El extracto concentrado limpio se concentra a un volumen bajo y se analizó usando electropulverización de iones negativo LCMS / MS en el modo MRM. Los resultados se calculan usando la estandarización interna utilizando estándares internos marcados con isótopos. En el ejemplo mostrado, EE2 está presente en el efluente final ASP en una concentración superior al pronosticado nivel sin efecto (PNEC) de 0,1 ng / L y se elimina mediante tratamiento con CAG y el ozono (O 3) a una concentración ambientalmente seguro. Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 4. Foto de una placa de ensayo de evaluación de la levadura de estrógeno (SI) (A) que muestra el cambio de color de amarillo a rojo, relativa a la actividad estrogénica de las muestras. Parcelas creadas a partir de la proyección placa de ensayo SI corregidos absorbancia (540nm) de la norma estradiol (B), que se activa efluente de proceso de lodos (ASP) y carbón activado granular (GAC) tratados muestras de los efluentes de aguas residuales (C). Cada muestra fue analizada por duplicado. ASP y GAC efluentes se extrajeron y se concentraron usando los métodos descritos en la sección SPE 1. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
La ozonización también es eficaz en la eliminación de estrógenos esteroides y la actividad estrogénica de plantas de tratamiento de aguas residuales tratadas convencionalmente. El ozono es capaz de oxidar una amplia gama de contaminantes orgánicos y la materia orgánica disuelta en muestras de agua residual y proporciona propiedades de desinfección. La eficacia de ozonización depende de las características del agua tales como el pH, la cantidad de materia orgánica y la dosis aplicada de la capa de ozono. Los estrógenos que están mal eliminan mediante el tratamiento convencional pueden serretirado de las aguas residuales con dosis entre 0,8 y 2 mg O 3 / mg de COD. El ozono es un agente oxidante selectivo, que reacciona con los sitios ricos en electrones (enlaces insaturados carbono-carbono, compuestos aromáticos que incluyen alcoholes aromáticos), lo que hace de ozono aplicable para la descomposición de un número de EDC. Sin embargo, la eliminación de los compuestos individuales no conduce necesariamente a la mineralización completa del compuesto inicial. Las sustancias orgánicas siguiente ozonización se puede transformar intermedios de generación o la oxidación de transformación de subproductos que incluyen un número de peso molecular bajo, clases polares de compuestos tales como aldehídos, cetonas, ácidos carboxílicos, ceto ácidos, y los compuestos bromados. Los ejemplos incluyen, bromato, formaldehído, acetaldehído y ácidos carboxílicos. Uso in vivo y en bioensayos in vitro se ha demostrado que, aunque el ozono oxida sólo parcialmente algunas sustancias químicas, los principales productos de transformación resultantes tienen un estrog inferiorpotencia enic y por lo tanto la aplicación de ozono en una dosis resultados apropiados, en una alta eliminación de la actividad estrogénica.
Uno de los principales beneficios de un tratamiento adicional de las aguas residuales es la reducción de la feminización de peces machos en las aguas receptoras; un efecto adverso que puede conducir a la reducción de la fertilidad 3. Los estudios in vivo utilizando pescado (por ejemplo, cucarachas o piscardo) expuestos a las células germinales femeninas u ovocitos demostración de aguas residuales en los testículos de los machos (por ejemplo, como se ve en la Figura 5). Intersexuales o masculina VTG está ausente o reducida significativamente en los peces después de un tratamiento avanzado, como GAC 7 u ozono 22. Estos estudios muestran que los productos de transformación producidos durante la ozonización no son estrogénicos, sin embargo esto no se refiere a la toxicidad del efluente producido. Este problema se ha abordado en otros estudios, por ejemplo, un estudio realizado por Magdeburg et al. 23, que muestra que la oxidación de ozono subproductos son tóxicos para la trucha arco iris, pero esta toxicidad puede ser eliminado por filtración de arena aguas abajo siguiente ozonización.

Figura 5. Las fotomicrografías de un macho normal (A) y intersexuales (B, C) gónadas de adulto Roach (Rutilus rutilus) expuestos a las aguas residuales en un campo basado evaluación. Microfotografía-A, representa una sección histológica de testículo normal de sexo masculino. Microfotografía-B y -C, representa secciones histológicas de un pez macho intersexuales, después de haber sido expuestos a efluentes de aguas residuales proceso de lodos activados durante seis meses. Las flechas indican los ovocitos presentes en el tejido testicular. La barra de escala representa 100 micras en cada una microfotografía. Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
El alto costo de la finalización del tratamiento tubería usando ozono, GAC o la tecnología de membrana hace necesario el desarrollo de alternativas de menor costo, métodos sostenibles para la alteración del sistema endocrino eliminación química (EDC). Además, los métodos de adsorción y separación simplemente separan EDC de una fase a otra en lugar de la eliminación de ellos a través de la degradación. Activadores TAML se han desarrollado para catalizar la oxidación de hidrógeno peróxido de microcontaminantes orgánicos en las aguas residuales 12,24 - 26. TAML activadores con H 2 O 2 se degrada efectivamente EE2 y otros estrógenos esteroides en agua pura de laboratorio, así como en los efluentes de las plantas de tratamiento de aguas residuales municipales y en muestras de orina de púas 12. Los estudios de laboratorio, muestra TAML / H 2 O 2 de tratamiento proporciona una alta eliminación de estrógenos esteroides incluyendo la eliminación EE2 y reduce sustancialmente la actividad estrogénica medido in vitro utilizando el bioensayo SI y sustanciaLLY disminuye feminización peces in vivo se mide utilizando el bioensayo VTG (Figura 1 y la Figura 6).

Figura 6. concentración EE2 media y la actividad estrogénica en tratados y sin tratar aguas de depósito (A) y la vitelogenina plasma en la línea de base y los peces expuestos macho (B). A) concentración EE2 (ng / L, barras de color azul oscuro) se midió por LCMS / MS , se midió la actividad estrogénica (EE2 equivalente ng / L, barras de color verde oscuro) a través vitro evaluación de la levadura estrógeno en (SI). B) vitelogenina plasma (ng / ml, barras de color azul claro) concentración en Pimephales masculinos se midieron a través de una enzima cuantitativa = Conectado ensayo inmunoenzimático (ELISA). EE2 resultados de análisis químicos indican como <0,03 ng / L EE2 (es decir, menor que el límite de detección (LOD)) se trataron como tener un medio LOD (es decir, 0.015 ng / L EE2) para su uso en los cálculos de promedios, error estándar y el análisis estadístico. EE2 y la actividad estrogénica son concentraciones promedio medido de la muestra sobre la exposición de 21 días. Plasma VTG se midió antes de la exposición (línea de base) y después de 21 días de exposición. El régimen de tratamiento consistió; control negativo (agua de dilución única), EE2 + H 2 O 2 + TAML, EE2 + H 2 O 2, y EE2-solamente. Las barras de error en el gráfico-A representan el error estándar de la media, las barras de error en el gráfico-B representan la desviación estándar. Cartas sobre las barras en el gráfico-B representan similitud estadística. Esta cifra ha sido modificado de Mills et al. 12 Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.