As tentativas de compreender o impacto de melhorias para os processos de tratamento de águas residuais ou para determinar a tecnologia mais apropriada para retrofit de equipamentos como tratamento terciário na ETAR existente em relação à eficácia da remoção da atividade perturbação do sistema endócrino dos efluentes descarregados, exige não só a medição da química chave componentes que entram as obras, mas requer a análise dos produtos de degradação, que também podem ter actividade perturbação do sistema endócrino. Nos efluentes de esgoto doméstico, as substâncias mais estrogênicos presentes são os hormônios esteróides, estrona (E1), 17β-estradiol (E2) e 17α-etinilestradiol (EE2) 5,8. Estrogénios esteróides são primariamente excretados a partir do corpo, como uma mistura de conjugados inactivos 16,17. Estes estrogênios conjugados são substancialmente desconjugado no sistema de esgotos pela atividade bacteriana e mais degradação ocorre na ETAR. Os esteróides AR desconjugadoe removidos da corrente de águas residuais por adsorção às lamas ou biodegradado durante o tratamento secundário resultando na formação, em primeiro lugar, subprodutos de transformação e, em última análise completa mineralização pode ocorrer do componente activo inicial. A análise química de todos os compostos individuais na corrente de efluente seria difícil, demorado e caro e não iria cobrir componentes activos desconhecidas presentes numa amostra. Além disso, uma soma de a contribuição de cada componente estrogénico só irá fornecer uma indicação da potência estrogénica cumulativa de uma amostra dos compostos analisados. Este é um risco no caso de processos de transformação gerar substâncias estrogênicas desconhecidos ou onde o efluente é de origem industrial. Combinando com análise química in vivo e in vitro em bioensaios Ecotoxicology fornece uma solução para a presença de componentes estrogénicos desconhecidos em misturas, tais como esgotos tratados. Em ensaios in vitro, tais como a levedura Estrogen Screen (SIM) têm sido amplamente utilizados para determinar a actividade estrogénica de efluentes de esgoto e para ajudar a identificar os componentes activos em amostras tratadas 8,18,19. No entanto, as comparações entre in vivo e em ensaios in vitro, podem ser significativos 11 e uma avaliação abrangente de novos processos no que diz respeito ao tratamento de potência de desregulação endócrina requer uma bateria de testes químicos e ecotoxicologia.
A determinação de se as plantas de tratamento individuais ou processos de remoção de compostos activos a partir do fluxo de águas residuais pode ser alcançado por meio de análise química que se segue a extracção da amostra, concentração e limpeza do extracto antes da análise, na maioria das vezes realizada utilizando LCMS (/ MS) ou GCMS (/ EM). Os dados obtidos a partir da análise química pode ser usado para determinar o cumprimento indivíduo concentrações previsivelmente sem efeitos (PNEC) 20 ou norma de qualidade ambientals (NQA) 21 de compostos individuais específicas e, por conseguinte, tais métodos são vitais para os dados de conformidade regulamentar. Além disso, métodos alvo ou não-alvo de análise química permitir a identificação e quantificação de compostos individuais ou isómeros, quando comparada com métodos biológicos, que proporcionam uma resposta total. métodos de análise química, portanto, permitir a avaliação de compostos discretos a ser feita para atender e para enfrentar esses desafios de tratamento de esgoto em regime de estação de tratamento individual. Estudos têm mostrado que o tratamento de águas residuais convencional (por exemplo, plantas de lamas activadas) pode ser altamente eficaz na remoção das hormonas esteróides naturais, embora a remoção da hormona sintética EE2 tende a ser menos eficaz. Ensaios de campo usando um tratamento avançado utilizando técnicas, tais como o ozono, o carbono activado granulado (GAC) e membranas demonstraram, embora a um custo elevado, que pode ser usado como uma solução final de ciclo para remover a EE2 abaixo predinfligido níveis de efeito e para abaixo dos limites de detecção. A Figura 3 mostra a remoção de EE2 usando GAC numa instalação de tratamento de águas residuais municipais em escala piloto. Estudos realizados em escala piloto em estações de tratamento de águas residuais municipais que utilizam extremidade do tubo tratamento GAC também mostram a redução da potência estrogénica seguinte GAC medida usando a tela de levedura estrogênio (YES), como visto na Figura 4.

Figura 3. dados de campo Exemplo mostrando a remoção de etinilestradiol após o tratamento terciário avançado. As amostras (A) são recolhidos a partir da ETAR após o tratamento convencional (Instalação de lama activada) seguindo os procedimentos descritos para a preservação da amostra. (B) As amostras são extraídos usando extração em fase sólida, limpa-up para remover substâncias interferentes utilizando SPE a fase normal ecromatografia de permeação em gel. (C) O extracto concentrado limpo é concentrada até um volume baixo e analisados utilizando iões negativos por electropulverização LC MS / MS em modo MRM. Os resultados são calculados utilizando padronização interna utilizando padrões internos isotopicamente marcados. No exemplo mostrado, o EE2 está presente no efluente final de ASP, a uma concentração acima do previsto nenhum nível de efeito (PNEC) de 0,1 ng / L e é removido usando GAC e ozono (O3) a uma concentração segura para o ambiente. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 4. A foto de uma placa de ensaio de tela Levedura de estrogénio (SIM) (A), que mostra a mudança de cor de amarelo para vermelho, relativos à actividade estrogénica das amostras. Tramas criadas a partir da exibição placa de ensaio SIM corrigido absorvância (540nm) do padrão de estradiol (B), activado efluentes processo de lodo (ASP) e Carvão ativado granular (GAC) amostras de efluentes de águas residuais tratadas (C). Cada amostra foi testada em duplicado. ASP e do GAC efluentes foram extraídos e concentrou-se utilizando os métodos SPE descritos na seção 1. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Ozonização também é eficiente na remoção de estrogénios esteróides e atividade estrogênica de estações de tratamento de águas residuais tratados de maneira convencional. O ozono é capaz de oxidar uma vasta gama de contaminantes orgânicos e matéria orgânica dissolvida em amostras de águas residuais e fornece propriedades de desinfecção. A eficácia de ozonização depende de características da água, tais como pH, quantidade de matéria orgânica e a dose aplicada de ozono. Os estrogénios que são mal removido por tratamento convencional pode serremovido de águas residuais com doses entre 0,8 mg e 2 O 3 / mg de COD. O ozono é um agente oxidante selectivo, o qual reage com sítios de electrões ricos (ligações insaturadas carbono-carbono, compostos aromáticos incluindo álcoois aromáticos), o que torna o ozono aplicável para a repartição de uma série de EDC. No entanto, a eliminação dos compostos individuais não conduz necessariamente a completa mineralização do composto inicial. As substâncias orgânicas na sequência de ozonização podem ser transformadas intermediários gerar ou oxidação transformação dos subprodutos que incluem um número de peso molecular baixo, as classes de compostos polares, tais como aldeídos, cetonas, ácidos carboxílicos, ácidos ceto, e compostos bromados. Exemplos incluem, bromato, formaldeído, acetaldeído e ácidos carboxílicos. Usando in vivo e in bioensaios in vitro foi demonstrado que, embora apenas parcialmente ozono oxida algumas substâncias químicas, os principais metabolitos resultantes têm uma estrog inferiorpotência ENIC e, portanto, a aplicação de ozônio em uma apropriadas da dose resulta em uma alta remoção de atividade estrogênica.
Um dos principais benefícios do tratamento adicional de efluentes é a redução na feminização dos peixes machos em águas receptoras; um efeito adverso que pode levar à redução da fertilidade 3. Estudos in vivo usando peixe (por exemplo, barata ou vairão) expostas a águas residuais mostrar células germinativas femininas ou oócitos nos testículos de peixe macho (por exemplo, como pode ser visto na Figura 5). Intersex ou VTG masculino é ausente ou significativamente reduzido em peixes após o tratamento avançado, como GAC 7 ou ozono 22. Estes estudos mostram que os produtos de transformação produzidos durante a ozonização são não estrogénico, no entanto, isto não se dirige a toxicidade do efluente produzido. Esta questão foi abordada em outros estudos, por exemplo, um estudo de Magdeburg et al. 23, que mostra que a oxidação de ozono subprodutos são tóxicos para truta arco-íris, mas esta toxicidade pode ser removido por meio de filtração de areia a jusante seguinte ozonização.

Figura 5. As fotomicrografias de um macho normal (A) e hermafroditas (B, C) gónadas de adulto da barata (Rutilo rutilus) expostas a águas residuais em um campo com base avaliação. Fotomicrografia-A, descreve uma secção histológica de testículo do sexo masculino normais. Photomicrograph-B e -C, retrata cortes histológicos de um peixe macho intersex, tendo sido expostos ao efluente de águas residuais processo de lamas activadas durante seis meses. As setas indicam os oócitos presentes no tecido testicular. Barra de escala representa 100 mm em cada fotomicrografia. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
O alto custo do final do tratamento tubulação usando ozônio, GAC ou tecnologia de membrana requer o desenvolvimento de baixo custo alternativa, métodos sustentáveis de desregulação endócrina remoção química (EDC). Além disso, os métodos de adsorção e separação simplesmente separar EDC de uma fase para outra, em vez de eliminá-los através de degradação. Activadores TAML têm sido desenvolvidos para catalisar a oxidação de peróxido de hidrogénio de micro-poluentes em águas residuais 12,24 - 26. TAML ativadores com H 2 O 2 efetivamente degradar EE2 e outros estrogênios esteróides em água pura de laboratório, bem como nos efluentes das estações de tratamento de águas residuais municipais e em amostras de urina perfurantes 12. Os estudos de laboratório, mostra TAML / H 2 O 2 de tratamento proporciona uma elevada remoção de estrogénio esteróide incluindo a remoção de EE2 e reduz substancialmente actividade estrogénica medida in vitro utilizando o bioensaio SIM e substantially diminui feminização peixe in vivo medida usando o bioensaio VGT (Figura 1 e Figura 6).

Figura 6. Concentração média EE2 actividade estrogénica e em tratados e não tratados águas de tanque (A) e vitelogenina no plasma da linha de base e peixes expostos macho (B). A) EE2 concentração (ng / L, barras azul escuro) foi medida por LCMS / MS , actividade estrogénica (EE2 equivalente ng / L, escuras barras verdes) foi medido através in vitro tela Levedura de estrogénio (SIM). B) vitelogenina Plasma (ng / ml, luz barras azuis) concentração em peixinhos fathead machos foram medidos por meio de uma enzima quantitativa -linked ensaio imunoabsorvente (ELISA). EE2 resultados da análise química indicados como <0,03 ng / L EE2 (isto é, menor do que o limite de detecção (LOD)) foram tratados como tendo metade LOD (isto é, 0,015 ng / L EE2) para uso em cálculos de médias, desvio padrão e a análise estatística. EE2 e atividade estrogênica são concentrações medidos médios da amostra sobre a exposição 21 dias. Plasma VGT foi medida antes da exposição (linha de base) e após 21 dias de exposição. O regime de tratamento consistiu em; controlo negativo (apenas água de diluição), EE2 + H 2 O 2 + TAML, EE2 + H 2 O 2, e somente EE2. As barras de erro em gráfico-A representam o erro padrão da média, as barras de erro em gráfico-B representam o desvio padrão. Letras acima bares em gráfico-B representam semelhança estatística. Este valor foi modificado a partir Mills et al. 12 Por favor, clique aqui para ver uma versão maior desta figura.