Name: El uso de una batería de químicos y ecotoxicológicos Métodos para la Evaluación de la eficacia de procesos de tratamiento de aguas residuales para quitar potencia estrogénica (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-09-11T14:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 49 s
Description: Aprende a evaluar la eficacia de procesos de tratamiento de aguas residuales para eliminar potencia estrogénica mediante química analítica y ensayos in vitro e in vivo. Este método permite detectar compuestos disruptores endocrinos a concentraciones muy bajas.

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Los proyectos presentados en este documento fueron financiados por Severn Trent Water y la Universidad Brunel de Londres. Los autores desean agradecer a Alan Henshaw y John Churchley por brindar asistencia en el campo y en el laboratorio. T.J.C. agradece a Heinz Endowments por su apoyo. M.R.M. agradece al Instituto Steinbrenner por una Beca Doctoral Steinbrenner y a la Universidad Carnegie Mellon por una Beca Presidencial.

<ol><li>Bergman, Å, Heindel, J., Jobling, S., Kidd, K., Zoeller, R. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((State-of-the-science+of+endocrine+disrupting+chemicals%5BTitle%5D)+AND+%22Toxicol.+Lett%22%5BJournal%5D)">State-of-the-science of endocrine disrupting chemicals.</a> Toxicol. Lett. 211, (2012).</li>
<li>Rodgers-Gray, T. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Exposure+of+juvenile+roach+%28Rutilus+rutilus%29+to+treated+sewage+effluent+induces+dose-dependent+and+persistent+disruption+in+gonadal+duct+development%5BTitle%5D)+AND+%22Environ.+Sci.+Technol%22%5BJournal%5D)">Exposure of juvenile roach (Rutilus rutilus) to treated sewage effluent induces dose-dependent and persistent disruption in gonadal duct development.</a> Environ. Sci. Technol. 35 (3), 462-470 (2001).</li>
<li>Jobling, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Altered+sexual+maturation+and+gamete+production+in+wild+roach+%28Rutilus+rutilus%29+living+in+rivers+that+receive+treated+sewage+effluents%5BTitle%5D)+AND+%22Biol.+reprod%22%5BJournal%5D)">Altered sexual maturation and gamete production in wild roach (Rutilus rutilus) living in rivers that receive treated sewage effluents.</a> Biol. reprod. 66 (2), 272-281 (2002).</li>
<li>Tyler, C. R., Der Eerden, B. V. an, Jobling, S., Panter, G., Sumpter, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurement+of+vitellogenin%2C+a+biomarker+for+exposure+to+oestrogenic+chemicals%2C+in+a+wide+variety+of+cyprinid+fish%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Comp.+Physiol.+B%2C+Biochem.+Syst.+Environ.+Physiol%22%5BJournal%5D)">Measurement of vitellogenin, a biomarker for exposure to oestrogenic chemicals, in a wide variety of cyprinid fish.</a> J. Comp. Physiol. B, Biochem. Syst. Environ. Physiol. 166 (7), 418-426 (1996).</li>
<li>Jobling, S., Nolan, M., Tyler, C. R., Brighty, G., Sumpter, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Widespread+sexual+disruption+in+wild+fish%5BTitle%5D)+AND+%22Environ.+Sci.+Technol%22%5BJournal%5D)">Widespread sexual disruption in wild fish.</a> Environ. Sci. Technol. 32 (17), 2498-2506 (1998).</li>
<li>Jobling, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Predicted+exposures+to+steroid+estrogens+in+U.K.+rivers+correlate+with+widespread+sexual+disruption+in+wild+fish+populations%5BTitle%5D)+AND+%22Environ.+Health+Perspect%22%5BJournal%5D)">Predicted exposures to steroid estrogens in U.K. rivers correlate with widespread sexual disruption in wild fish populations.</a> Environ. Health Perspect. 114, Suppl 1. 32-39 (2006).</li>
<li>Baynes, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Additional+treatment+of+wastewater+reduces+endocrine+disruption+in+wild+fish+-+a+comparative+study+of+tertiary+and+advanced+treatments%5BTitle%5D)+AND+%22Environ.+Sci.+Technol%22%5BJournal%5D)">Additional treatment of wastewater reduces endocrine disruption in wild fish - a comparative study of tertiary and advanced treatments.</a> Environ. Sci. Technol. 46 (10), 5565-5573 (2012).</li>
<li>Routledge, E. J., Sumpter, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Estrogenic+activity+of+surfactants+and+some+of+their+degradation+products+assessed+using+a+recombinant+yeast+screen%5BTitle%5D)+AND+%22Environ.+Toxicol.+Chem%22%5BJournal%5D)">Estrogenic activity of surfactants and some of their degradation products assessed using a recombinant yeast screen.</a> Environ. Toxicol. Chem. 15 (3), 241-248 (1996).</li>
<li>Grover, D. P., Balaam, J., Pacitto, S., Readman, J. W., White, S., Zhou, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Endocrine+disrupting+activities+in+sewage+effluent+and+river+water+determined+by+chemical+analysis+and+in+vitro+assay+in+the+context+of+granular+activated+carbon+upgrade%5BTitle%5D)+AND+%22Chemosphere%22%5BJournal%5D)">Endocrine disrupting activities in sewage effluent and river water determined by chemical analysis and in vitro assay in the context of granular activated carbon upgrade.</a> Chemosphere. 84 (10), 1512-1520 (2011).</li>
<li><a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22The+determination+of+steroid+oestrogens+in+waters+using+chromatography+and+mass+spectrometry+%282008%29+Methods+for+the+Examination+of+Waters+and+Associated+Materials%22">The determination of steroid oestrogens in waters using chromatography and mass spectrometry (2008) Methods for the Examination of Waters and Associated Materials</a>. (2008), Environment Agency. Bristol, UK. (2008).</li>
<li>Van den Belt, K., Berckmans, P., Vangenechten, C., Verheyen, R., Witters, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparative+study+on+the+in+vitro%2Fin+vivo+estrogenic+potencies+of+17beta-estradiol%2C+estrone%2C+17alpha-ethynylestradiol+and+of+17beta-estradiol%2C+estrone%2C+17alpha-ethynylestradiol+and+nonylphenol%5BTitle%5D)+AND+%22Aquat.+toxicol%22%5BJournal%5D)">Comparative study on the in vitro/in vivo estrogenic potencies of 17beta-estradiol, estrone, 17alpha-ethynylestradiol and of 17beta-estradiol, estrone, 17alpha-ethynylestradiol and nonylphenol.</a> Aquat. toxicol. 66 (2), 183-195 (2004).</li>
<li>Mills, M. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Removal+of+ecotoxicity+of+17%CE%B1-ethinylestradiol+using+TAML%2Fperoxide+water+treatment%5BTitle%5D)+AND+%22Sci.+Rep%22%5BJournal%5D)">Removal of ecotoxicity of 17α-ethinylestradiol using TAML/peroxide water treatment.</a> Sci. Rep. 5, 10511(2015).</li>
<li><a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22EN+14962%3A2006+Water+quality+-+Guidance+on+the+scope+and+selection+of+fish+sampling+methods%22">EN 14962:2006 Water quality - Guidance on the scope and selection of fish sampling methods</a>. , British Standards Institute. London, UK. (2006).</li>
<li>Beresford, N., Brian, J. V., Runnalls, T. J., Sumpter, J. P., Jobling, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Estrogenic+activity+of+tropical+fish+food+can+alter+baseline+vitellogenin+concentrations+in+male+fathead+minnow+%28Pimephales+promelas%29%5BTitle%5D)+AND+%22Environ.+Toxicol.+Chem%22%5BJournal%5D)">Estrogenic activity of tropical fish food can alter baseline vitellogenin concentrations in male fathead minnow (Pimephales promelas).</a> Environ. Toxicol. Chem. 30 (5), 1139-1145 (2011).</li>
<li>Nolan, M., Jobling, S., Brighty, G., Sumpter, J. P., Tyler, C. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+histological+description+of+intersexuality+in+the+roach%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Fish+Biol%22%5BJournal%5D)">A histological description of intersexuality in the roach.</a> J. Fish Biol. 58 (1), 160-176 (2001).</li>
<li>Dascenzo, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fate+of+natural+estrogen+conjugates+in+municipal+sewage+transport+and+treatment+facilities%5BTitle%5D)+AND+%22Sci.+Total+Environ%22%5BJournal%5D)">Fate of natural estrogen conjugates in municipal sewage transport and treatment facilities.</a> Sci. Total Environ. 302 (1-3), 199-209 (2003).</li>
<li>Gomes, R. L., Birkett, J. W., Scrimshaw, M. D., Lester, J. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simultaneous+determination+of+natural+and+synthetic+steroid+estrogens+and+their+conjugates+in+aqueous+matrices+by+liquid+chromatography%2Fmass+spectrometry%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+J.+Environ.+Anal.+Chem%22%5BJournal%5D)">Simultaneous determination of natural and synthetic steroid estrogens and their conjugates in aqueous matrices by liquid chromatography/mass spectrometry.</a> Int. J. Environ. Anal. Chem. 85 (1), 1-14 (2005).</li>
<li>Metcalfe, C. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Estrogenic+potency+of+chemicals+detected+in+sewage+treatment+plant+effluents+as+determined+by+in+vivo+assays+with+Japanese+medaka+%28Oryzias+latipes%29%5BTitle%5D)+AND+%22Environ.+Toxicol.+Chem%22%5BJournal%5D)">Estrogenic potency of chemicals detected in sewage treatment plant effluents as determined by in vivo assays with Japanese medaka (Oryzias latipes).</a> Environ. Toxicol. Chem. 20 (2), 297-308 (2001).</li>
<li>Stalter, D., Magdeburg, A., Wagner, M., Oehlmann, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ozonation+and+activated+carbon+treatment+of+sewage+effluents%3A+Removal+of+endocrine+activity+and+cytotoxicity%5BTitle%5D)+AND+%22Water+Res%22%5BJournal%5D)">Ozonation and activated carbon treatment of sewage effluents: Removal of endocrine activity and cytotoxicity.</a> Water Res. 45 (3), 1015-1024 (2011).</li>
<li>Caldwell, D. J., Mastrocco, F., Anderson, P. D., Länge, R., Sumpter, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Predicted-no-effect+concentrations+for+the+steroid+estrogens+estrone%2C+17%CE%B2-estradiol%2C+estriol%2C+and+17%CE%B1-ethinylestradiol%5BTitle%5D)+AND+%22Environ.+Toxicol.+Chem%22%5BJournal%5D)">Predicted-no-effect concentrations for the steroid estrogens estrone, 17β-estradiol, estriol, and 17α-ethinylestradiol.</a> Environ. Toxicol. Chem. 31 (6), 1396-1406 (2012).</li>
<li>Gardner, M., Comber, S., Scrimshaw, M. D., Cartmell, E., Lester, J., Ellor, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+significance+of+hazardous+chemicals+in+wastewater+treatment+works+effluents%5BTitle%5D)+AND+%22Sci.+Total+Environ%22%5BJournal%5D)">The significance of hazardous chemicals in wastewater treatment works effluents.</a> Sci. Total Environ. 437, 363-372 (2012).</li>
<li>Filby, A. L., Shears, J. A., Drage, B. E., Churchley, J. H., Tyler, C. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+advanced+treatments+of+wastewater+effluents+on+estrogenic+and+reproductive+health+impacts+in+fish%5BTitle%5D)+AND+%22Environ.+Sci.+Technol%22%5BJournal%5D)">Effects of advanced treatments of wastewater effluents on estrogenic and reproductive health impacts in fish.</a> Environ. Sci. Technol. 44 (11), 4348-4354 (2010).</li>
<li>Magdeburg, A., Stalter, D., Oehlmann, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Whole+effluent+toxicity+assessment+at+a+wastewater+treatment+plant+upgraded+with+a+full-scale+post-ozonation+using+aquatic+key+species%5BTitle%5D)+AND+%22Chemosphere%22%5BJournal%5D)">Whole effluent toxicity assessment at a wastewater treatment plant upgraded with a full-scale post-ozonation using aquatic key species.</a> Chemosphere. 88 (8), 1008-1014 (2012).</li>
<li>Collins, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((TAML+oxidant+activators%3A+a+new+approach+to+the+activation+of+hydrogen+peroxide+for+environmentally+significant+problems%5BTitle%5D)+AND+%22Acc.+Chem.+Res%22%5BJournal%5D)">TAML oxidant activators: a new approach to the activation of hydrogen peroxide for environmentally significant problems.</a> Acc. Chem. Res. 35 (9), 782-790 (2002).</li>
<li>Collins, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Designing+Ligands+for+Oxidizing+Complexes%5BTitle%5D)+AND+%22Acc.+Chem.+Res%22%5BJournal%5D)">Designing Ligands for Oxidizing Complexes.</a> Acc. Chem. Res. 27 (9), 279-285 (1994).</li>
<li>Truong, L., Denardo, M. A., Kundu, S., Collins, T. J., Tanguay, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Zebrafish+Assays+as+Developmental+Toxicity+Indicators+in+The+Design+of+TAML+Oxidation+Catalysts%5BTitle%5D)+AND+%22Green+Chem%22%5BJournal%5D)">Zebrafish Assays as Developmental Toxicity Indicators in The Design of TAML Oxidation Catalysts.</a> Green Chem. 15 (9), 2339-2343 (2013).</li>
<li>Murk, A. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Detection+of+estrogenic+potency+in+wastewater+and+surface+water+with+three+in+vitro+bioassays%5BTitle%5D)+AND+%22Environ.+Toxicol.+Chem%22%5BJournal%5D)">Detection of estrogenic potency in wastewater and surface water with three in vitro bioassays.</a> Environ. Toxicol. Chem. 21 (1), 16-23 (2002).</li>
<li>Test No 455: The Stably Transfected Human Estrogen Receptor-alpha Transcriptional Activation Assay for Detection of Estrogenic Agonist-Activity of Chemicals. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22OECD+Guidelines+for+the+Testing+of+Chemicals%2C+Section+4%22">OECD Guidelines for the Testing of Chemicals, Section 4</a>. , OECD Publishing. Paris. (2009).</li>
<li>Kolle, S. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+house+validation+of+recombinant+yeast+estrogen+and+androgen+receptor+agonist+and+antagonist+screening+assays%5BTitle%5D)+AND+%22Toxicol+in+Vitro%22%5BJournal%5D)">In house validation of recombinant yeast estrogen and androgen receptor agonist and antagonist screening assays.</a> Toxicol in Vitro. 24 (7), 2030-2040 (2010).</li>
<li>Lee, O., Tyler, C. R., Kudoh, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+a+transient+expression+assay+for+detecting+environmental+oestrogens+in+zebrafish+and+medaka+embryos%5BTitle%5D)+AND+%22BMC+Biotechnology%22%5BJournal%5D)">Development of a transient expression assay for detecting environmental oestrogens in zebrafish and medaka embryos.</a> BMC Biotechnology. 12, 32(2012).</li>
<li>Brian, J. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Accurate+prediction+of+the+response+of+freshwater+fish+to+a+mixture+of+estrogenic+chemicals%5BTitle%5D)+AND+%22Environ+Health+Perspect%22%5BJournal%5D)">Accurate prediction of the response of freshwater fish to a mixture of estrogenic chemicals.</a> Environ Health Perspect. 113 (6), 721-728 (2005).</li>
<li>Test No 229: Fish Short Term Reproduction Assay. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22OECD+Guidelines+for+the+Testing+of+Chemicals%2C+Section+2%22">OECD Guidelines for the Testing of Chemicals, Section 2</a>. , OECD Publishing. Paris. (2009).</li>
<li>Test No 230: 21-day Fish Assay: A Short-Term Screening for Oestrogenic and Androgenic Activity and Aromatase Inhibition. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22OECD+Guidelines+for+the+Testing+of+Chemicals%2C+Section+2%22">OECD Guidelines for the Testing of Chemicals, Section 2</a>. , OECD Publishing. Paris. (2009).</li>
</ol>

Los autores no tienen nada que revelar.

plantas de tratamiento de aguas residuales son la principal vía de contaminación de aguas superficiales con EDC. Una evaluación de la eficacia de la eliminación de la actividad endocrina de los procesos de tratamiento convencionales, avanzados o emergentes requiere el uso de una variedad de ensayos químicos y biológicos. El análisis químico usando análisis no específica y selectiva proporciona datos cualitativos o cuantitativos sobre la eficacia de la eliminación de los componentes individuales y por lo tanto permite una evaluación para hacerse con los estándares de calidad ambiental o concentraciones previstas sin efecto de los compuestos o mezclas de compuestos analizados. La generación de productos de transformación resultantes de mineralización incompleta de sustancias después del tratamiento y la presencia de componentes biológicamente activos desconocidos en las aguas residuales limita la utilidad de la prueba química solo. Una combinación de in vivo y en bioensayos in vitro en combinación con químico analíticodetección ry proporciona una caja de herramientas útiles para determinar la eficacia de la eliminación de la EDC por los países emergentes procesos de tratamiento de aguas residuales. Estas pruebas, cuando se llevó a cabo junto con los parámetros tradicionales de calidad del agua y otros puntos finales toxicológicos y microbiológicos permiten una evaluación crítica de las tecnologías de tratamiento de aguas residuales actuales y emergentes. Es importante tener en cuenta que las pantallas de estrógeno basados ​​en levaduras (por ejemplo, YES) no son la única en ensayos in vitro para determinar la potencia estrogénica de productos químicos y aguas residuales. Un número de ensayos basados ​​en células de mamífero transfectadas de forma estable se han desarrollado también, por ejemplo, el ER-CALUX 27 y hERα-HeLa-9903 28 con células de cáncer de mama humano o células tumorales cervicales, respectivamente. El SI ha sido comparado con los ensayos basados ​​en células de mamíferos similares y se ha encontrado que tienen un alto nivel comparable de reproducibilidad, las verdaderas tasas de identificación estrogénicos positivos y verdaderos negativos 29, Althouf se considera a veces ser un poco menos sensible 27. Uno de los beneficios de los ensayos de reportero con base de levadura es que en los laboratorios sin experiencia significativa con el cultivo de células de mamífero, la SI puede ser más fácilmente adoptada, ya que requiere menos estrictas medidas de control biológico y técnicas estériles (SÍ se puede realizar en una mesa de laboratorio si es necesario) . Los ensayos basados ​​en células humanas también requieren incubadoras de CO 2 y Luminómetros en comparación con los lectores de la incubadora y la microplaca estándar que se utilizan en el SI. Reportero ensayos estrógenos basada Dos de levadura (SÍ, Saccharomyces cerevisiae y A-SI, adeninivorans Arxula) están actualmente bajo proceso de senderos entre laboratorios para la validación de la norma ISO 19040 &quot;Calidad del agua - Determinación del potencial estrogénico del agua y las aguas residuales&quot;, destacando las industrias interés en estas técnicas. Hay una serie de limitaciones de los métodos descritos, que incluyen la posible contaminaciónde las muestras durante el muestreo, el almacenamiento de muestras y análisis con sustancias estrogénicas originarios desde el entorno de campo o de laboratorio o por la contaminación humana (por ejemplo, plastificantes, tensioactivos, productos de cuidado personal). Este tipo de contaminación en el ensayo Sí (u otros ensayos basados ​​en células reportero) elevará el fondo y el impacto de la utilización del ensayo. Las muestras de agua o disolventes almacenados en botellas de plástico pueden causar fácilmente los falsos positivos. Los falsos negativos son también motivo de preocupación ya que tanto LCMS / MS y el ensayo SÍ requieren SPE para concentrar los estrógenos a niveles detectables. La matriz, la elección de SPE sorbente y disolvente de elución puede afectar a la eficacia de la extracción y los tipos de compuestos eluidos. El uso de cartuchos C18 SPE para la extracción usando las condiciones descritas en este protocolo puede generar un sesgo negativo, como compuestos altamente polares y básicos serían mal el sorbente retiene. Además, este protocolo tiene que ser reconstituido del eluyente SÍ eluida de methanol a etanol a través de la evaporación a sequedad de nitrógeno donante que resulta en la pérdida de compuestos volátiles. Como resultado, el protocolo podría proporcionar subestimado actividad estrogénica de las muestras analizadas. Estas limitaciones son especialmente importantes cuando se considera el ensayo SI como compuestos desconocidos o inesperados podrían perderse, porque no han sido extraídos o se pierde debido a la evaporación. Por otra parte, la técnica de LCMS / MS hace uso de patrones internos marcados para corregir para la recuperación; este enfoque no se puede utilizar con el ensayo SÍ. Importantes limitaciones de las pruebas in vivo de los efluentes incluyen alto coste y el tiempo necesarios para la evaluación en comparación con los métodos in vitro. Actualmente, el uso de pruebas de embrión de pez para detectar la actividad estrogénica es limitado. Sin embargo, ha habido cierto éxito con la producción de estrógenos transgénica sensible resplandeciente 30 embriones de peces, lo que podría tener aplicaciones futuras. Pimephales (utilizados en este protocol) son una especie de laboratorio comunes y la inducción VTG en los machos es un bio-marcador bien documentada de la exposición estrogénica y una medida cuantificable de estrogenicidad efluentes de aguas residuales 22 u otros compuestos estrogénicos o mezclas 31. Directrices de la OCDE para los disruptores endocrinos han sido validados utilizando adulto piscardo, medaka japoneses y pez cebra 32,33, con VTG ser un biomarcador sensible de la exposición a los estrógenos en las tres especies. Sin embargo, la inducción VTG no se correlaciona directamente con alteración de la reproducción y, por tanto, las consecuencias ecológicas de la exposición de las aguas residuales, como se ve en graves cucaracha intersexuales 3. Por otro lado, las cucarachas no son un clásico &quot;especie de laboratorio para la Investigación de la ecotoxicología, debido a su gran tamaño, tiempo de generación largo (2-3 años para alcanzar la madurez sexual), el estilo reproductiva; desove grupo (reproducción) se lleva a cabo una vez al año, y la dificultad para identificar los machos de las hembras (excepto durantela temporada de desove). Sin embargo, esta especie normalmente gonochoristic ha sido muy bien estudiado en el Reino Unido, debido al descubrimiento de que aguas abajo de efluentes de aguas residuales estrogénicos, pez macho exhibe perturbaciones a su endocrinología (por ejemplo, presencia de vitelogenina específicos de la mujer en la sangre) y la histopatología (ovotestis - el desarrollo de los huevos en el testículo y / o conductos reproductores femeninos) 5,6. Por lo tanto, como una futura aplicación de estos protocolos, gobio (o especies similares) podrían ser una especie centinela silvestres útiles para mostrar si las mejoras reales en la calidad de las aguas residuales (y la reducción de la estrogenicidad) se ven en los ríos que reciben efluentes tratados avanzados. También se pueden emplear en final de sistemas de tuberías para controlar tecnológicamente mejorados efluentes de plantas a escala piloto 7. Al considerar qué especies a utilizar en las evaluaciones de aguas residuales in vivo hay un equilibrio entre el uso de pruebas de laboratorio de especies relativamente rápidos y controlados en comparación con elYa campo basado, pero más relevante para el medio ambiente, poniendo a prueba el uso de especies nativas. Sin embargo, tales estudios in vivo son de alto costo y sólo debe considerarse como el conjunto final de las pruebas siguientes evaluaciones utilizando análisis químicos y ensayos in vitro. Los pasos críticos dentro de los protocolos descritos incluyen la preparación y manipulación de muestras y material de vidrio (es decir, botellas y equipo de muestreo deben ser tratados previamente con superficie adecuada de limpieza activo) para evitar la contaminación de las muestras de los contaminantes ambientales, entre ellos limitar el contacto de las muestras con plásticos y otros materiales que pueden producir falsos positivos. Esto es igualmente importante en el diseño y la construcción de sistemas de exposición de acuarios y peces. Lo ideal sería que los acuarios (los parques de vivienda y durante las exposiciones) debe ser construido a partir de materiales con baja adsorción 32 con un riesgo mínimo de contaminación. El acero inoxidable puede ser utilizado para tanques de almacenamiento de efluentes o de agua.Mientras que se prefieren los tanques de una construcción de vidrio para tanques de peces (ya que esto también proporciona una fácil observación de los peces). El uso de tubos de plástico de bajo grado o tubo debe ser evitado 32, 34 PVC y ABS se puede utilizar si &#39;adecuadamente sazonados&#39;, es decir, de izquierda a lixiviar cualquier contaminante en el funcionamiento de la dilución con agua durante al menos 12 horas antes de su uso. tubo de silicona de grado médico ha sido empleado con éxito en nuestras instalaciones de suministro de la bomba peristáltica de productos químicos y aguas residuales / dilución para los tanques. Además de considerar la contaminación estrogénica en la construcción y funcionamiento del sistema de deportes acuáticos, también es importante pensar en la dieta de los peces; muchos alimentos de peces propiedad se han encontrado para ser estrogénico para los peces. Por lo tanto, es importante probar cualquier alimento para la actividad (por ejemplo, en la pantalla de estrógeno levadura, Ver Beresford et al. 14) antes de su uso en este tipo de estudios. Solución de problemasde los protocolos de ensayo de análisis químico o sí descritos se simplifica si las muestras de control de calidad que incluye los viajes múltiples, laboratorio y espacios en blanco de disolvente se analizó junto con los controles positivos y las muestras reales para eliminar resultados positivos falsos y negativos falsos. Positiva (por ejemplo, EE2) y negativo control (dilución en agua solamente) también debería siempre ser utilizado en los ensayos in vivo para confirmar la sensibilidad de biomarcador biológica esperada o punto final (es decir, VTG o histopatología), y permitir que cualquier contaminación inesperada para ser detectado ( por ejemplo, del dispositivo experimental, la dieta o las aguas de dilución). Cualquier modificación en el protocolo deben ser validados antes de realizar cualquier estudio. Con una regulación más estricta de los compuestos estrogénicos que entran en el medio ambiente a través de los efluentes de las PTAR es contemplan que tendrán que ser desarrollado tecnologías de tratamiento de aguas residuales más eficaces. La batería de pruebas que se describen en este manuscrito complementar lapruebas de evaluación ecotoxicológicos y químicas aplican normalmente a las descargas de aguas residuales de plantas de tratamiento de efluentes. Por lo tanto, la aplicación futura de este tipo de batería integral de prueba debe permitir a los desarrolladores de tecnología de aguas residuales, y operadores de planta, para poner en práctica los diseños ecológicamente más segura teniendo en cuenta los mejores métodos para eliminar tanto los productos químicos estrogénicos específicos regulados y la actividad biológica en general.

Las preocupaciones sobre los efectos adversos de los compuestos disruptores endocrinos sobre la vida silvestre de la salud reproductiva ha llevado a la Unión Europea para colocar dos sustancias estrogénicas (estradiol y etinilestradiol) en una &quot;lista de vigilancia&quot; en virtud de la Directiva Marco del Agua (DMA). EDC abarca una variedad de clases químicas, incluyendo los estrógenos naturales y sintéticos esteroides, medicamentos, pesticidas y productos químicos industriales y componentes de productos de consumo con efectos adversos conocidos sobre la vida silvestre. Algunos de estos compuestos pueden tener un impacto en la salud humana 1. La investigación ha demostrado que los efluentes de las PTAR son estrogénica a pescar 2 y como consecuencia muchas aguas receptoras también son estrogénica a 3 de los pescados. Esto fue demostrado por primera vez a través de encuestas nacionales en el Reino Unido, que mostró un aumento de las concentraciones de vitelogenina (un precursor de la proteína específica yema femenina 4) en la sangre del pez macho salvaje y un alto prevalencia de intersexuales (desarrollo de huevos y / o conductos reproductores femeninos en los testículos de los machos) en especies de peces normalmente gonochoristic 5,6. tratamiento de aguas residuales convencional es típicamente un proceso de tres etapas que consiste en una selección preliminar seguido de tratamiento primario y secundario que elimina tanto la materia orgánica disuelta y suspendida. La eficacia de eliminación de individuo EDC es dependiente de las propiedades fisicoquímicas de las sustancias y de la eficacia del proceso de tratamiento aplicado. Para muchos de eliminación EDC por adsorción y degradación biológica puede ser significativa pero incompleta. El tratamiento terciario, tales como la filtración de arena, puede ser eficaz en el aumento de eliminación EDC 7 mientras que el tratamiento avanzado utilizando oxidación avanzada (por ejemplo ozono) o carbón activado pueden ser efectivos para lograr la eliminación completa cerca de 7. La evaluación de cualquier nueva tecnología para el tratamiento de aguas residuales needs para determinar la eficacia del proceso propuesto en la eliminación de la EDC. Una batería de pruebas, incluyendo análisis químico dirigido junto con las pruebas de la ecotoxicología, utilizando in vivo e in vitro en bioensayos, proporciona datos completos para este fin. Aunque es muy útil para fines de regulación, el análisis químico dirigido sólo puede proporcionar datos sobre los compuestos (y los metabolitos específicos) supervisados. Los bioensayos permiten, además, la &quot;detección&quot; de los efectos adversos de los metabolitos y transformación de las aguas residuales generadas tratamiento subproductos que de otro modo se detectaría 8,9. Este artículo describe el uso de una batería de ensayos de laboratorio ecotoxicidad químicos y para evaluar la eficacia de una serie de procesos de tratamiento de aguas residuales avanzadas y emergentes en la eliminación de la potencia estrogénica del crudo y de las aguas residuales tratadas y las aguas receptoras.

<table><tbody><tr><td>Lavadora de placas Wellwash Versa</td><td>Thermo Scientific</td><td>5165010</td><td></td></tr><tr><td>Lector de placas</td><td>Molecular Devices</td><td>Incubadora SpectraMax 340PC</td><td></td></tr><tr><td>Memmert</td><td>INB 400</td><td></td><td>37 &#176; C Incubación necesaria para el ensayo de carpas</td></tr><tr><td>Fisherbrand Whirlimixer</td><td>Fisher Scientific</td><td>13214789</td><td></td></tr><tr><td>Máquina de hielo</td><td>Scotsman</td><td>AF80</td><td></td></tr><tr><td>de 12 canales F1 pipeta digital multicanal Thermo</td><td>Scientific Finnpipette</td><td>4661070</td><td></td></tr><tr><td>kits ELISA</td><td>Biosense Laboratories V01018401-096</td><td>(pececillo cabeza gorda) V01003402-096 (carpa)</td><td></td></tr><tr><td>Tubos de microfuga, 0,5 ml</td><td>Alpha labs</td><td>LW2372</td><td></td></tr><tr><td>Tubos de microfuga, 1,5 ml</td><td>Alpha labs</td><td>LW2375</td><td></td></tr><tr><td>Ácido sulfúrico, 95-98%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>258105</td><td></td></tr><tr><td>HistologyProcesador de</td> tejidos Leica Biosystems TP1020 Dispensador de <td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td>cera</td> Thermo Scientific <td></td></tr><tr><td></td><td> Raymond Lamb</td><td>E66HC</td><td></td></tr><tr><td>Molde de incrustación de metal</td><td>Leica Biosystems</td><td>Varios</td><td></td></tr><tr><td>Placa caliente</td><td>Thermo Scientific Shandon</td><td>3120063</td><td></td></tr><tr><td>Placa fría (EG1150 C)14038838037</td><td></td><td></td> Pinzas calentadas <td>Leica Biosystems</td></tr><tr><td>(EG F)</td><td>Leica Biosystems</td><td>14038835824</td><td></td></tr><tr><td>Microtomo</td><td>Leica Biosystems</td><td>RM2235</td><td></td></tr><tr><td>Sección de parafina Flotación&nbsp; baño</td><td>Electrotermal</td><td>MH8517</td><td></td></tr><tr><td>Banco de secado de portaobjetos</td><td>Electrotermal</td><td>MH6616</td><td></td></tr><tr><td>Stainmate tinción automatizada</td><td>Thermo Scientific Shandon</td><td>E103/S10L</td><td></td></tr><tr><td>Casetes, Histosette II, biopsia</td><td>Simport</td><td>M493</td><td></td></tr><tr><td>Cera de parafina</td><td>Thermo Scientific Raymond Lamb</td><td>W1</td><td></td></tr><tr><td>Histo-Clear II</td><td>National Diagnostics</td><td>HS-202</td><td></td></tr><tr><td>IMS (mezcla de etanol), IDA99</td><td>Tennants</td><td>ID440</td><td></td></tr><tr><td>Correderas de adherencia de poliseno</td><td>Thermo Scientific Gerhard Menzel</td><td>J2800AMNZ</td><td></td></tr><tr><td>Cubrecubiertas, 22x50 mm</td><td>VWR</td><td>631-0137</td><td></td></tr><tr><td>Histomount</td><td>National Diagnostics</td><td>HS-103</td><td></td></tr><tr><td>Hematoxilina Harris GURR</td><td>VWR</td><td>351945S</td><td></td></tr><tr><td>Eosina, 1%, acuosa</td><td>Pyramid Inovation</td><td>S20007-E</td><td></td></tr><tr><td>Cajas portaobjetos Fisherbrand</td><td></td><td>Cuchillas</td> de 11701486 <td></td></tr><tr><td>Fisher Scientific, MB35</td><td>Thermo Scientific Shandon</td><td>3050835</td><td></td></tr><tr><td>Bouin' s solución</td><td>Sigma Aldrich</td><td>HT10132-1L</td><td></td></tr><tr><td><fuerte>Criba de levadura</fuerte>Armario de</td><td></td><td></td><td></td></tr> <tr><td>flujo</td><td>Labcaire Systems Ltd</td><td>SC12R</td><td></td></tr><tr><td>Incubadora</td><td>refrigerada LMS Incubadora refrigerada</td><td>303</td><td></td></tr><tr><td>Memmert</td><td>INB 400</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Shaker</td><td>Grant</td><td>PSU-10i</td><td></td></tr><tr><td>Fisherbrand Whirlimixer</td><td>Fisher Scientific</td><td>13214789</td><td></td></tr><tr><td>Agitador de placas</td><td>Heidolph Titramax 100</td><td>544-11200-00</td><td></td></tr><tr><td>Pipeta digital multicanal F1 de 12 canales</td><td>Thermo Scientific Finnpipette</td><td>4661070</td><td></td></tr><tr><td>pipeta de 12 canales, electrónica</td><td>Sartorius</td><td>735441</td><td></td></tr><tr><td>Microplacas de fondo plano de 96 pocillos</td><td>MP Biomedicals Thermo Scientific Nunc Sarstedt</td><td>76-232-05 260860 82.1581.001</td><td>Hemos descubierto que todas estas placas de pocillos múltiples producen fondos bajos</td></tr><tr><td>Agua de grado HPLC</td><td>Rathburn</td><td>RH1020</td><td></td></tr><tr><td>Etanol absoluto</td><td>Hayman Kimia</td><td>F200238</td><td></td></tr><tr><td>Fosfato de potasio monobásico anhidro</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P-5655</td><td></td></tr><tr><td>Sulfato de amonio</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>A-2939</td><td></td></tr><tr><td>Hidróxido de potasio, pellets</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P-1767</td><td></td></tr><tr><td>Sulfato de magnesio anhidro</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>M-2643</td><td></td></tr><tr><td>Sulfato de hierro (III)</td><td>Sigma-Aldrich 307718</td><td></td><td></td></tr><tr><td>L-Leucina</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>L-8912</td><td></td></tr><tr><td>L-Histidina</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>H-6034</td><td></td></tr><tr><td>Adenina</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>A-2786</td><td></td></tr><tr><td>L-Argenina, Clorhidrato</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>A-6969</td><td></td></tr><tr><td>L-Metionina</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>M-5308</td><td></td></tr><tr><td>L-tirosina</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>T-8566</td><td></td></tr><tr><td>L-Isoleucina</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>I-7403</td><td></td></tr><tr><td>L-Lisina, clorhidrato</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>L-8662</td><td></td></tr><tr><td>L-fenilalanina</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P-5482</td><td></td></tr><tr><td>L-Ácido glutámico</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>G-8415</td><td></td></tr><tr><td>L-valina</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>V-0513</td><td></td></tr><tr><td>L-serina</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S-4311</td><td></td></tr><tr><td>Tiamina, clorhidrato</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>T-1270</td><td></td></tr><tr><td>Piridoxina</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P-5669</td><td></td></tr><tr><td>Ácido D-pantoténico, sal hemicálcica</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P-5155</td><td></td></tr><tr><td>Inositol</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>I-5125</td><td></td></tr><tr><td>D-Biotina</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>B-4639</td><td></td></tr><tr><td>D-(+)-Glucosa anhidra; anómeros mixtos</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>G-7021</td><td></td></tr><tr><td>Ácido L-aspártico</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>A-4534</td><td></td></tr><tr><td>L-treonina</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>T-8441</td><td></td></tr><tr><td>Sulfato de cobre (II), anhidro</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>C-1297</td><td></td></tr><tr><td>Clorofenolrojo-&#946;-D galactopiranósido (CPRG)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>10884308001</td><td></td></tr><tr><td>Glicerol</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>G-2025</td><td></td></tr><tr><td>17 &beta;-Estradiol</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>E-8875</td><td></td></tr><tr><td><esteroides></fuerte></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Acetona</td><td>Rathburn</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Acetonitrilo</td><td>Rathburn</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Solución de amoníaco</td><td>Rathburn</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Acetato de etileto</td><td>Rathburn</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Nitrato de cobre (II)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Acetona</td><td>Rathburn</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Diclorometano</td><td>Rathburn</td><td></td><td></td></tr><tr><td>2,4,16,16-d4-17&#946;-estradiol</td><td>CDN Isótopos</td><td></td><td></td></tr><tr><td>2,4,16,16-d4-estrona</td><td>CDN Isótopos</td><td></td><td></td></tr><tr><td>2,4,16,16-d4-17&#945;-etinil estradiol</td><td>CDN Isótopos</td><td></td><td></td></tr><tr><td>17&#946;-estradiol</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Estrona</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>17&#945;-etinilestradiol</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Hexano</td><td>Rathburn</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Ácido clorhídrico</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Metanol</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Hidrogenocarbonato de sodio</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Hidróxido de sodio</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Cartucho de estireno divinilbenceno (Isolute ENV+) cartucho de extracción en fase sólida (200 mg/6 ml)</td><td>Biotage</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Cartucho de extracción en fase sólida de aminopropilo Isolute (500 mg/6 ml)</td><td>Biotage</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Fish study</fuerte> tubo de</td> colector de silicona blanco anaranjado diámetro pk 6 Watson Marlow 982.0063.000 conectores rectos para diámetro 0,5/0,8 pk 20 Watson Marlow 999.2008.000 Tubo de <td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>silicona Pumsil Diámetro 0,8 15 m</td><td>Watson Marlow</td><td>913.A008.016</td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td> serie 200 bomba persitáltica multicanal Watson Marlow 205CA <td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Tubo de silicona x 15 m (tanques de dosificación)</td><td>VWR</td><td>SFM1-3250</td><td></td></tr><tr><td>tubo de silicona x 15 m (grande para flujo de entrada/salida)</td><td>VWR</td><td>SFM1-5450</td><td></td></tr><tr><td>2,5 L vidrio winchester pk 4</td><td>Fisher Scienctific</td><td>BTF-505-050B</td><td></td></tr><tr><td>barra agitadora magnética 51 x 8 mm pk 10</td><td>Fisher Scienctific</td><td>FB55595&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>3-aminobenzoato de etilo metanosulfonato (MS222)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>E10521-10G</td><td></td></tr><tr><td>17&alpha;-Etinilestradiol</td><td>Sigma Aldrich</td><td>E4876-100MG</td><td></td></tr><tr><td>Etanol absoluto</td><td>Hayman Kimia</td><td>F200238</td><td></td></tr><tr><td>SPE</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>1/8 de pulgada tubos de PTFE 'pajitas' codificados por colores pk 4</td><td>Sigma Aldrich</td><td>57276</td><td></td></tr><tr><td>Revestimientos desechables para colector</td><td>Sigma Aldrich</td><td>57059</td><td></td></tr><tr><td>tubos de filtración sin fritas 6 ml pk 30</td><td>Sigma Aldrich</td><td>57242</td><td></td></tr><tr><td>adaptadores de servicio pk 12</td><td>Sigma Aldrich</td><td>57020-U</td><td></td></tr><tr><td>peso de acero inoxidable para colector pk 4</td><td>Sigma Aldrich</td><td>57278</td><td></td></tr><tr><td>macho tapón Luer para colector pk 12</td><td>Colector de vacío Sigma Aldrich</td><td>504351</td><td></td></tr><tr><td>SPE</td><td>Sigma Aldrich</td><td>57265</td><td></td></tr><tr><td>llaves de paso para extracción mainfold (supelco) pk 12</td><td>Waters</td><td>WAT054806</td><td></td></tr><tr><td>Sep-Pak Plus C18 caja de cartuchos 50&nbsp;</td><td>Aguas</td><td>WAT020515</td><td></td></tr><tr><td>Metanol grado HPLC 2,5 L</td><td>Fisher Scientific</td><td>M/4056/17</td><td></td></tr><tr><td>Viales de vidrio de 7 ml con tapa (58 x 17 mm) pk 399</td><td>Fisher Scientific</td><td>TUL-520-031K</td><td></td></tr><tr><td>Etanol absoluto</td> Bomba de vacío <td>Hayman Kimia</td><td>F200238</td><td></td></tr><tr><td>, e.g., Bomba de vacío de la serie VP Camlab 1136915</td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

el uso de una batería de químicos y ecotoxicológicos métodos para la evaluación de la eficacia de procesos de tratamiento de aguas residuales para quitar potencia estrogénica

Use of a Battery of Chemical and Ecotoxicological Methods for the Assessment of the Efficacy of Wastewater Treatment Processes to Remove Estrogenic Potency

Los compuestos disruptores endocrinos representan un riesgo sustancial para el medio ambiente acuático. El etinilestradiol (EE2) y la estrona (E1) se han incluido recientemente en una lista de vigilancia de contaminantes medioambientales en virtud de la Directiva Marco Europea del Agua. Las plantas de tratamiento de aguas residuales municipales son los principales contribuyentes a la potencia estrogénica de las aguas superficiales. Gran parte de la potencia estrogénica de los efluentes de las plantas de tratamiento de aguas residuales (PTAR) puede atribuirse a la descarga de estrógenos esteroides, incluidos el estradiol (E2), EE2 y E1, debido a la eliminación incompleta de estas sustancias en la planta de tratamiento. La evaluación de la eficacia de los procesos de tratamiento de aguas residuales requiere la determinación cuantitativa de sustancias individuales, que con mayor frecuencia se realizan mediante métodos de análisis químico. Los métodos más utilizados incluyen cromatografía de gases-espectrometría de masas (GCMS/MS) o cromatografía líquida-espectrometría de masas (LCMS/MS) utilizando monitoreo de reacciones múltiples (MRM). Aunque es muy útil para fines regulatorios, el análisis químico específico solo puede proporcionar datos sobre los compuestos (y metabolitos específicos) monitoreados. Además, los métodos de ecotoxicología garantizan que los subproductos producidos o los compuestos estrogénicos desconocidos presentes también se evalúen mediante la medición de su actividad biológica. Existen varios bioensayos in vitro, incluido el Yeast Estrogen Screen (YES), para medir la actividad estrogénica de las muestras de aguas residuales. El análisis químico junto con bioensayos in vivo e in vitro proporciona una caja de herramientas útil para la evaluación de la eficacia e idoneidad de los procesos de tratamiento de aguas residuales con respecto a los compuestos estrogénicos que alteran el sistema endocrino. Este documento utiliza una batería de pruebas químicas y de ecotoxicología para evaluar los procesos de tratamiento de aguas residuales convencionales, avanzados y emergentes en estudios de laboratorio y de campo.

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. <img alt="figura 3" src="/files/ftp_upload/54243/54243fig3.jpg" /> 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. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54243/54243fig3large.jpg" target="_blank">Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a> <img alt="Figura 4" src="/files/ftp_upload/54243/54243fig4.jpg" /> 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. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54243/54243fig4large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a> 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. <shasta&gt; 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. <img alt="Figura 5" src="/files/ftp_upload/54243/54243fig5.jpg" /> 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. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54243/54243fig5large.jpg" target="_blank">Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a> <p class="jove_content" fo:keep-together.within-page = &quot;1&quot;&gt; 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). <img alt="Figura 6" src="/files/ftp_upload/54243/54243fig6.jpg" /> 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 &lt;0,03 ng / L EE2 (es decir, menor que el límite de detección (LOD)) se trataron como tener un medio LOD (es decir, </em&gt; 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 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54243/54243fig6large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>

Los compuestos alteradores endocrinos (EDC) representan un riesgo considerable para el medio ambiente acuático. plantas de tratamiento de aguas residuales municipales son los principales contribuyentes a la potencia estrogénica de las aguas superficiales. La metodología proporcionada en este documento permite una evaluación de la eficacia e idoneidad de los procesos de tratamiento de aguas residuales con respecto a la eliminación de la EDC.

El uso de una batería de químicos y ecotoxicológicos Métodos para la Evaluación de la eficacia de procesos de tratamiento de aguas residuales para quitar potencia estrogénica

Endocrine Disrupting Compounds pose a substantial risk to the aquatic environment. Ethinylestradiol (EE2) and estrone (E1) have recently been included in ...

El objetivo general de la batería de pruebas descritas aquí, que incluyen métodos de química analítica y técnicas in vitro e in vivo, es determinar la eficacia de tecnologías emergentes y novedosas de tratamiento de aguas residuales para eliminar contaminantes estrogénicos. Estos métodos pueden ayudar a responder preguntas clave en ingeniería ambiental, por ejemplo, al seleccionar los procesos de tratamiento de aguas residuales más eficaces frente a una potencia estrogénica variable en las aguas residuales. La principal ventaja de estas técnicas es que son sensibles a concentraciones muy bajas de compuestos activos, evidenciando así las mejores tecnologías para proteger la vida acuática.Los procedimientos serán demostrados por el becario postdoctoral, el Dr. Chris Green, la estudiante de posgrado, Angela Pinzon, la becaria de investigación, la Dra. Alice Baynes, y la técnica superior de investigación, Nicola Beresford. El proceso de SPE requiere una atención rigurosa a la limpieza y el orden para prevenir la contaminación de las muestras. Limpie previamente todos los tubos, grifos y fritas con metanol.Antes de analizar las muestras, conecte las líneas de transferencia al manifold de extracción y enjuague todo el sistema con agua desionizada. Para analizar las muestras, primero coloque los revestimientos desechables de la válvula y luego conecte los cartuchos de SPE de estireno-divinilbenceno. A continuación, pipetee cinco mililitros de acetato de etilo en cada depósito para acondicionar los cartuchos.Durante este paso, asegúrese de que el SPE esté sellado. Luego, encienda la bomba de vacío para obtener un caudal de 10 milímetros por minuto. Antes de que los cartuchos se sequen, cargue cinco mililitros de metanol, seguidos de cinco mililitros de agua.Es muy importante que las cartuchas de EPE no se sequen. Después de que el agua haya pasado casi por completo, apague la bomba y rellene cada depósito de la cartucha con agua. A continuación, conecte tubos de PTFE de 1/8 de pulgada entre los depósitos de las cartuchas y los frascos de vidrio para muestras.Ahora, cambie el vacío a un caudal inferior a 10 mililitros por minuto y permita que toda la muestra pase a través del cartucho. A continuación, seque completamente los cartuchos de extracción en fase sólida hasta que el contenido del cartucho cambie de color. Utilice un vacío o una corriente de gas.Ahora, cargue viales de vidrio limpios y secos de 10 mililitros en un portaviales y coloque el portaviales dentro del manifold de extracción. Verifique que cada inserto esté sobre un vial. Cargue los depósitos de muestra con dos veces cuatro mililitros, para un total de ocho mililitros de diclorometano, encienda la bomba de vacío y deje que el líquido pase a través de la SPE y entre en los viales de recolección.Luego, utilice un concentrador para reducir el volumen de todos los viales de recolección a un mililitro. Transfiera cada muestra a un vial de muestreador automático y concéntrela aún más hasta 100 microlitros, utilizando equipo de evaporación con nitrógeno. La siguiente etapa del proceso consiste en usar la CLG para eliminar interferencias macromoleculares.Primero, inyecte 95 microlitros del extracto de muestra eluida en el HPLC equipado con GPC. Concentre el extracto de GPC hasta 200 microlitros utilizando un concentrador y el equipo de evaporación con nitrógeno, y luego complete hasta dos mililitros con hexano. A continuación, coloque forros desechables para válvulas, cartuchos de amino púrpura y depósitos para cartuchos en el manifold de SPE, así como los viales de recolección de vidrio de 10 mililitros.Ahora, cargue dos mililitros de hexano en cada cartucho para acondicionarlos y deseche el disolvente. A continuación, cargue el extracto de la muestra de GPC en el depósito y hágalo pasar mediante succión. Aparte el extracto recolectado y sustituya el vial en el soporte para recolectar el lavado.A continuación, pase dos mililitros de acetato de etilo y hexano al 30 por ciento en volumen a través del cartucho. Luego, agregue otros dos mililitros de acetato de etilo y hexano, deseche las recolecciones del líquido de lavado y devuelva el vial recolector de 10 mililitros al soporte. Ahora, agregue dos mililitros de acetato de etilo y acetona al 50 por ciento en volumen al depósito y encienda la bomba a un flujo bajo, inferior a dos mililitros por minuto.Después de que el líquido pase, agregue otros dos mililitros de acetato de etilo al 50 por ciento al depósito. Ahora, utilice un concentrador para reducir el volumen del extracto a un mililitro. A continuación, transfiera la muestra a un vial de vidrio más pequeño y use equipo de evaporación con nitrógeno para evaporar el extracto hasta incipiente. Agregue 100 microlitros de metanol, mezcle bien la muestra y transfiérala a un vial para autosampler con un inserto de 0,3 mililitros.Luego, realice el análisis por LC-MS/MS del extracto. El día anterior a la iniciación del ensayo, prepare medio de crecimiento fresco e inocúlelo con el tenáculo del cepa HER utilizado. Al día siguiente, prepare el ensayo realizando diluciones seriadas de 100 microlitros de los productos químicos de prueba o extractos de efluentes, y luego la curva patrón de E2 en etanol.Ahora, transfiera alícuotas de 10 microlitros a una placa estéril de 96 pocillos etiquetada. Luego, deje la placa destapada para que el etanol se evapore. A continuación, prepare 50 mililitros de medio de crecimiento, con 0,5 mililitros de solución CPRG.De la cultura de levaduras de 24 horas, mida la turbidez a 620 nanómetros para estimar la densidad celular. Luego, agregue 40 millones de células de levadura al medio de ensayo de 50 mililitros. Transfiera el medio de ensayo inoculado a una cubeta estéril y utilice una pipeta multicanal para transferir 200 microlitros de medio a cada pocillo de la placa de ensayo.Sustituya la tapa de la placa de ensayo, selle los bordes con cinta y agite vigorosamente la placa de ensayo durante dos minutos utilizando un agitador de placas. Luego, incube la placa a 32 Celsius, en un gabinete de calentamiento con ventilación natural. Después de tres días de incubación, repita la agitación y luego deje que la levadura sedimente durante aproximadamente una hora.Finalmente, mida la absorción de luz por las muestras a 540 y 620 nanómetros. Se analizaron muestras de agua de una planta convencional de tratamiento de aguas residuales para activar su proceso de lodo activado, utilizando LCMS con ionización por electrospray en modo ión negativo; se detectó etinilestradiol a una concentración superior al nivel predicho sin efecto. Mediante tratamientos avanzados del agua, como carbón activado granular o GAC, fue posible reducir sustancialmente los niveles de etinilestradiol.Todos los extractos de aguas residuales se analizaron con un estándar interno marcado isotópicamente, pico rojo, para permitir la cuantificación. El ensayo de detección de levaduras a estrógenos fue claramente sensible al estradiol estándar, pero no mostró ninguna respuesta frente al etanol, que es esencialmente el blanco. Las células de detección de levaduras respondieron claramente al efluente del proceso de lodo activado, mientras que el efluente tratado con carbón activado granular produjo una respuesta reducida, aunque aún era más biológicamente activo que el blanco.Mediante esta novedosa tecnología de tratamiento de aguas residuales, tanto la concentración de etanol estradiol, mostrada en azul, como la actividad estrogénica, mostrada en verde, se redujeron significativamente con el tratamiento combinado de peróxido de hidrógeno y TAML. Las plantas de tratamiento de aguas residuales son la principal fuente de contaminación del agua superficial con sustancias estrogénicas. Se requieren pruebas exhaustivas de la actividad estrogénica para evaluar nuevas formas de mejorar estos efluentes mediante procesos de tratamiento del agua.Después de ver este video, debería tener una buena comprensión de una batería de pruebas químicas y ecotoxicológicas necesarias para medir la actividad estrogénica en muestras de agua. Es extremadamente importante asegurarse de que la contaminación de las muestras y extractos se minimice mediante un manejo cuidadoso de las mismas. Por ejemplo, los plásticos comúnmente utilizados contienen compuestos estrogénicos; por lo tanto, es esencial incluir controles negativos para verificar la contaminación química y controles positivos para comprobar que el método de extracción haya funcionado y que exista una buena recuperación de los estrógenos añadidos.

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El uso de una batería de químicos y ecotoxicológicos Métodos para la Evaluación de la eficacia de procesos de tratamiento de aguas residuales para quitar potencia estrogénica

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