22º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental

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22º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 14 a 19 de Setembro 2003 - Joinville - Santa Catarina

III-115 – AVALIAÇÃO DA SENSIBILIDADE DE Brachydanio rerio E Poecilia vivipara (Pisces) AO CHORUME DO ATERRO DE GRAMACHO/RJ

Alessandra Cristina Silva(1)

Engenheira Sanitarista pela UFMT. Mestre em Recursos Hídricos pela COPPE/UFRJ. Doutoranda em Tecnologia Ambiental pela COPPE/UFRJ.

Ana Cristina Teixeira Bonecker

Bacharel em Zoologia e Biologia Marinha/UFRJ. Doutora em Biologia Mar inha pela UFSCAR/SP. Professora Adjunta do Departamento de Biologia na área de Biologia Marinha no CCS/UFRJ, e- mail: ana@biologia.ufrj.br

Márcia Dezotti

Química pelo Instituto de Química/UNICAMP. Doutora em Química pelo IQ/UNICAMP. Professora Adjunta do Programa de Engenharia Química na área de Tecnologia Ambiental da COPPE/UFRJ, e- mail: mdezotti@peq.coppe.ufrj.br

Geraldo Lippel Sant'Anna Jr.

Engenheiro Químico pela EPUSP . Doutor pelo INSA - Toulouse/França . Professor Titular do Programa de Enge nharia Química na área de Tratamento de Efluentes e Processos Enzimáticos - COPPE/UFRJ. e- mail: lippel@peq.coppe.ufrj.br

Endereço(1) Laboratório de Controle de Poluição de Águas – Programa de Engenharia Química/COPPE – Centro de Tecnologia – Bloco G sala 115 – Universidade Federal do Rio de Janeiro – Ilha do Fundão – Rio de Janeiro – RJ – 21945-970 – tel (021) 2562-8347 – email:alessac@peq.coppe.ufrj.br

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Resumo

O chorume produzido no Aterro Metropolitano de Gramacho, situado na região

metropolitana do Rio de Janeiro, apresenta características de recalcitrância e de elevada toxicidade. Neste trabalho investigou-se duas diferentes técnicas de tratamento para reduzir a toxicidade do chorume. Os processos de coagulação/floculação e ozonização foram investigados, monitorando-se a toxicidade aguda do efluente bruto e dos efluentes tratados. Para avaliar a toxicidade foram empregadas duas espécies distintas de peixe, Brachydanio rerio (água doce) e Poecilia vivípara (espécie marinha). As duas espécies mostraram-se muito sensíveis para avaliar a toxicidade do chorume bruto, com resultados médios CL50 de 2,24 para Brachydanio rerio e 5,64 para Poecilia vivipara. Os tratamentos empregados reduziram a toxicidade do chorume, obtendo CL50 de 15,18 e 11,93 para Brachydanio rerio e Poecilia vivípara respectivamente.

PALAVRAS- CHAVE : Chorume, Coagulação/Floculação, Ozonização e Toxicidade. INTRODUÇÃO

O crescimento urbano, a industrialização e o consumo de produtos descartáveis vêm provocando um aumento da geração de resíduos sólidos, principalmente nas regiões metropolitanas (Silva,2002).

Geralmente a prática de disposição imprópria de resíduos sólidos no solo, tem causado sérios problemas ambientais, principalmente pela geração de chorume.

O chorume gerado em ate rros sanitários e locais de disposição denominados lixões, tem em sua composição a presença de diversos poluentes, portanto necessita receber um tratamento adequado antes de seu lançamento no corpo receptor. Vale ressaltar que, mesmo quando os resíduos sólidos são depositados no solo adequadamente e o aterro encerra suas atividades no período previsto, permanece a geração do chorume. Em geral, quanto mais velho o aterro, menos biodegradável é o chorume gerado, necessitando de processos de tratamentos mais complexos.

O chorume produzido no Aterro Metropolitano de Gramacho apresenta alta salinidade, alto teor de nitrogênio amoniacal e grande quantidade de material orgânico, é considerado recalcitrante, pois apresenta baixa biodegradabilidade e elevada toxicid ade.

Empregou-se a técnica de pré-tratamento por coagulação/floculação, seguido de ozonização, avaliando-se a toxicidade, afim de minimizar os impactos causados a microflora e microfauna de um importante ecossistema que recebe este efluente que é a Baía de Guanabára, a qual suas condições ambientais se encontram bastante

comprometidas.

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Coleta e preservação do chorume

O chorume foi coletado em duas épocas do ano, nos meses de maio e outubro de 2001. As amostras foram preservadas em temperaturas inferiores a 4 oC e no pH original.

Tratamento do Chorume

Teste de Coagulação/Floculação: Os testes foram realizados empregando-se sulfato de alumínio como coagulante químico. Os ensaios foram realizados em um equipamento "Jar Test", Digimed, MF 01. Os testes foram conduzidos em pH 4,5 empregando-se a dosagem ótima de coagulante químico de 700 mg/L e de polieletrólito catiônico Nalco 7128 de 3,0 mg/L.

Teste de Ozonização: Os testes de ozonização do chorume foram realizados em uma planta piloto do CTR - Centro de Tecnologia da White Martins S.A., localizado em Duque de Caxias/RJ. O chorume utilizado no procedimento experimental foi previamente submetido à etapa de coagulação/floculação.

Com base em experiências já desenvolvidas (BILA, 2000), foram empregadas quatro dosagens de ozônio (0,1; 0,5; 1,5 e 3,0 g de ozônio absorvido/litro de efluente). Todos os ensaios de ozonização foram realizados na temperatura ambiente com pH do efluente corrigido para 4,5.

Métodos Analíticos

Para os efluentes, bruto e tratado, foi determinado o teor de cloretos através do método argentométrico, DQO, cor, pH, essas metodologias seguiram as recomendações analíticas da AWWA (APHA,1998).

O teor de carbono orgânico (dissolvido) total foi determinado por técnica instrumental, empregando-se um analisador de COT Shimadzu, modelo 5000 A.

Testes de Toxicidade

Brachydanio rerio: Foram realizados três testes de toxicidade aguda com o peixe de água doce B. rerio para cada efluente tratado. Os indivíduos utilizados nos testes apresentavam comprimento de 30 a 35 mm e peso de 0,1 a 0,3 g. Estes peixes foram adquiridos em piscicultura e aclimatados em laboratório. Em cada teste foram utilizadas cinco

concentrações (0,1%, 1%, 10%, 30% e 50%) da amostra diluída em água reconstituída, além de um teste controle. Os testes foram realizados em béqueres de 4000 mL com um volume útil de 3000 mL. Em cada bécher foram adicionados 10 organismos e os efeitos foram observados, num sistema estático, por um período de 96 horas. No início e no final de cada teste de toxicidade foram determinados o pH e o teor de oxigênio dissolvido na água.

Poecilia vivipara: Foram realizados dois testes de toxicidade aguda para cada amostra para testar a sensibilidade dos alevinos de Poecilia vivipara. Em cada teste foram usadas cinco

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concentrações do efluente (1%, 5%, 10%, 15% e 20%), com pelo menos duas réplicas para cada concentração e para o controle. Os testes foram estáticos, com duração de 96 horas e realizados em béqueres de 1.000 mL, contendo 900 mL da solução. Os alevinos foram obtidos de cultivo em laboratório. Em cada béquer foram colocados três alevinos com 7 a 15 dias de idade, distribuídos aleatoriamente. Os béqueres foram mantidos sob aeração em incubadora com temperatura de 25 ± 1oC e fotoperíodo de 12 horas claro/escuro.

Diariamente foram contados e removidos os organismos mortos. No início e no final de cada teste de toxicidade foram determinados o pH, o teor de oxigênio dissolvido e a salinidade da água.

Ao final dos testes foi calculada a CL50-96h (concentração letal a 50% dos organismos após 96 horas de exposição) pelo método "Trimmed Spearmen-Karber" (Hamilton et al., 1977).

Simultaneamente aos testes com P. vivipara foram realizados testes de toxicidade aguda com cobre para verificar se os organismos-teste apresentavam respostas na faixa de sensibilidade prevista para a espécie.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Caracterização físico-química do Chorume

A Tabela 1, apresenta os resultados referentes a caracterização das amostras de chorume bruto. Os dados apresentados nesta Tabela indicam altos valores de matéria orgânica e teores de amônia, com pouca variação do efluente nos períodos amostrados.

Tabela 1- Caracterização do Chorume Bruto 1a Amostra 2a Amostra pH (mg/L) 8.16 8.25 DQO (mg/L) 3455 3470

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DBO5 (mg/L) 150* 150* DQO/DBO5 23,03 23,13 COD (mg/L) 815 1000 Cor (mgPtCo/L) 5250 6925 N-NH4 + (mg/L) 802 754 Cloretos (mg/L) 4129 5142 *Fonte: BILA(2000)

O objetivo principal do emprego do teste de coagulação/floculação foi para remoção de uma parte do material orgânico recalcitrante detectável em parte pela medida da DQO. O chorume bruto submetido ao pré-tratamento por coagulação/floculação, apresentou boas remoções da DQO na faixa de 23-27%, do COD na faixa de 15-24% e maiores remoções de cor, na faixa de 70%.

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BILA(2000) observou que após o tratamento primário os valores da razão DQO/DBO5, que indica a biodegradabilidade do efluente, não foram alterados significativamente após o processo de coagulação/floculação.

A ozonização do chorume pré-tratado foi pouco efetiva para oxidação da matéria orgânica, apenas a maior dosagem de ozônio aplicada (3,0 gO3/L) promoveu remoções da ordem de 34 - 60% para DQO. A ozonização foi muito eficiente na remoção da cor no chorume atingindo uma faixa de 90%.

Testes de Toxicidade

Em todos os testes controle, a sobrevivência foi de 100%. As concentrações de oxigênio dissolvido variaram de 5,9 a 8,1 mgO2L-1. Estes valores foram sempre superiores a 4 mgO2/L, valor recomendado para ensaio s de toxicidade (Weber et al., 1988). Os valores de pH apresentaram pouca variação, ficando em torno de 8,0 (7,9 a 8,8). A salinidade da água, nos testes com o organismo P. vivípara, ficou em torno de 30 .

Os resultados médios de CL50-96h dos três testes realizados com as duas espécies estão sumarizados na Tabela 1.

Tabela 2- Valores médios de CL50-96h nos testes realizados com Brachydanio rerio e Poecilia vivípara, para o efluente bruto e tratado coletado no período seco (maio) e no período chuvoso (outubro).

B. rerio Toxicidade aguda CL50-96h P. vivípara Toxicidade aguda CL50-96h Maio Outubro Maio

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Outubro Chorume bruto 2,24 2,24 4,97 6,22

Chorume pré-tratado por coagulação/floculação 7,07

7,07 5,23 6,67

Chorume ozonizado (dose de 0,1gO3L-1) 9,25

13,24 8,89 7,07

10,79 10,62 11,67

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14,48 12,39 17,65

14,48 11,79 12,07

BILA(2000) realizou testes de tratabilidade do chorume pré-tratado e observou através da microscopia óptica que o lodo biológico perdeu suas boas características, sendo que foi observado a ausência de filamentosos e protozoários, que indicam um efluente altamente recalcitrante, com possível toxicidade do efluente.

Os resultados obtidos neste estudo, como mostra a Tabela 2, os valores da CL50 para as duas espécies de peixes testadas, confirmam os resultados descritos anteriormente.

Portanto, o chorume tratado apenas com o processo de coagulação/floculação não pode ser tratado pelo processo biológico.

Com base nos valores obtidos na primeira amostragem (Maio/2001), a exposição do B.rerio às concentrações de chorume bruto utilizados no teste de toxicidade, foi mais sensível do que para P. vivípara.

A sensibilidade observada nas espécies de peixes testadas, demonstraram um

comportamento semelhante para as amostras de chorume submetidas aos tratamentos de coagulação/floculação e ozonização, como ilustrado na Figura1. Apenas na maior dosagem de ozônio aplicada, observou que a espécie P. vivípara foi mais sensível.

Figura 1- Toxicidade aguda avaliada em diferentes tratamentos do chorume (1a amostragem).1E1- Chorume Bruto; 2E2 - Chorume Pré-Tratado; 3E3 - Chorume

Ozonizado (0,1 gO3/L); 4E4- Chorume Ozonizado (0,5 gO3/L); 5E5 - Chorume Ozonizado (1,5 gO3/L); 6E6 - Chorume Ozonizado (3,0 gO3/L)

Após um período de 5 meses foi realizada uma segunda amostragem, para a qual, os resultados encontrados referentes a toxicidade dos orga nismos testados foram semelhantes a coleta anterior.

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BILA (2000) observou na ozonização do chorume pré-tratado que para maiores dosagens de ozônio, o lodo biológico não alterou suas características iniciais, apresentando um lodo de boa qualidade com bons flocos e presença de filamentosos e protozoários.

Figura 2 - Toxicidade aguda avaliada em diferentes tratamentos do chorume (2a amostragem). 1E1- Chorume Bruto; 2E2 - Chorume Pré-Tratado; 3E3 - Chorume

Ozonizado (0,1 gO3/L); 4E4- Chorume Ozonizado (0,5 gO3/L); 5E5 - Chorume Ozonizado (1,5 gO3/L); 6E6 - Chorume Ozonizado (3,0 gO3/L)

Quanto maior foi a concentração de ozônio consumido pelo chorume, maior foi a redução da DQO. No entanto, ainda que a DQO tenha reduzido em aproximadamente 60% não se observou uma acentuada redução da toxicidade do chorume. Estes resultados concordam perfeitamente com os resultados obtidos anteriormente por (BILA,2000).

BILA(2000), observou que o chorume ozonizado com um dose de ozônio de 3,0 g/L, apresentou uma relação DQO/DBO5 de 3,0-4,5, que está adequada para um tratamento biológico, no entanto, observou-se um mau desempenho do processo biológico. A máxima remoção de DQO observada no tratamento biológico foi de 22%, demonstrando que o chorume permanece recalcitrante após ozonização.

Este mau desempenho do processo biológico pode ser explicado pelos resultados de toxicidade, nos quais a redução da toxicidade do chorume alcançada pelos processos foi muito baixa. Vala ressaltar que mesmo que a dosagem de ozônio tenha sido aumentada de 0,1 para 3,0 gO3/L, não houve redução significativa da toxicidade.

Duas explicações podem ser apontadas para este fato: 1) Ao mesmo tempo que a DQO está sendo reduzida, está havendo a formação de substâncias tóxicas, ou 2) as substâncias tóxicas originalmente presentes no chorume não foram oxidadas pelo ozônio ou são oxidadas lentamente.

Conclusão

Os resultados obtidos neste trabalho revelam que o chorume gerado no Aterro

Metropolitano de Gramacho apresenta elevada toxicidade para os organis mos testados. O pré-tratamento promoveu uma pequena redução da toxicidade do efluente, para ambos organismos testados, com resultados de CL50 bastante semelhantes.

A ozonização propiciou uma remoção adicional da toxicidade, sobretudo para as maiores dosagens de ozônio aplicadas, no entanto, essas reduções foram extremamente baixas. Embora B. rerio seja um organismo de água doce, ele foi resistente ao chorume, que apresenta alta salinidade.

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De uma maneira geral, as duas espécies de peixe mostraram sensib ilidades semelhantes ao efluente, sendo mais sensíveis ao chorume bruto e menos sensíveis ao chorume ozonizado. Os resultados de toxicidade obtidos com os organismos testados (Brachydanio rerio e Poecilia vivípara) podem ser uma excelente técnica para ava liar a toxicidade de efluentes que foram submetidos à processos oxidativos físico-químicos avançados, uma vez que a geração de intermediários com alta toxicidade vem sendo amplamente abordada. Estes testes também podem ser muito bem aplicados quando os processos oxidativos físico-químicos avançados são utilizados como pré-tratamento para posterior tratamento por processos biológicos, para garantir o bom desempenho do mesmo.

Referências Bibliográficas

1. A. APHA, Standard Methods for Examination of Water and Wastewater 19ed. New York, USA: WPCF,1998.

2.BILA, D. M. Aplicação de Processos Combinados no Tratamento do Chorume, Tese de Mestrado, PEQ/COPPE/UFRJ, 95p, 2000.

3.FEEMA. Método estático de determinação de toxicidade aguda para Brachydanio rerio (Hamilton-Buchanan), Teleostei, Cyprinidae, de efluentes líquidos. Fundação Estadual de Engenharia do Meio Ambiente, MF-455, 25p. 1990.

4.Garric,J.B.; Vollat, B.; Nguyen, D.K.; Bray, M.; Migeon, B. & Kosmala, A.

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5.Hamilton, M.; Russo, R.C. & Thurston, R.V. 1977. Trimmed Spearman-Karber Method for estimating median lethal concentrations in toxicity bio assays. Environmental Science & Technology, vol. 11, nº 07, 1977.

6.Kraus, L.A. da S.; Bonecker, A.C.T. & Vital, N.A.A. Acute Toxicity of Potassium Dichromate, Sodium Dodecyl sulfate, Copper and Zinc to Poecilia vivipara (Osteichthyes, Cyprinodontiformes). Fresenius Environmental Bulletin, 7 (11-12): 654-658, 1998. 7.Silva, A.C. Tratamento do Percolado de Aterro Sanitário e Avaliação da Toxicidade do Efluente Bruto e Tratado, Tese de Mestrado, PEC/COPPE/UFRJ, 111p, 2002.

8.Weber, C.I.; Horning, W.B.; Klemm, D.J.; Neiheisel, T.W.; Lewis, P.A.; Robinson, E.L.; Menkedick, J. & Kessler, F. 1988. Short-term methods for estimating the chronic toxicity of effluents and receiving waters to marine and estuarine organisms. EPA 600/4-87/028. U.S. Environmental Protection Agency, Cincinnati, Ohio, 417p.