Aplicação e validação do modelo WTox para avaliar risco ambiental toxicológico de misturas complexas: estudo de caso em amostras de resíduos industriais

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia AmbientalA contaminação do ecossistema aquático acontece de diversas maneiras, por exemplo, o corpo d'água pode ser atingido por esgotos domésticos, efluentes industriais, arraste de agrotóxicos e fertilizantes, e lixiviação de resíduos perigosos. Os modelos matemáticos são importantes ferramentas de gestão ambiental e gerenciamento de riscos. Modelos sobre a previsão da toxicidade de componentes químicos já estão bastante desenvolvidos, e são comumente utilizados quando um acidente ambiental já aconteceu, ou então para estimar riscos em locais previamente determinados. Mas previsões sobre a toxicidade de misturas químicas ainda devem ser aprimoradas, devido à complexidade dos efeitos que podem causar aos seres vivos. A dificuldade de se estimar a toxicidade com base nos resultados de análises físico-químicas é um fato esperado, pois desde que a toxicidade é um fenômeno biológico, a utilização de testes baseados em respostas biológicas parece ser mais apropriada. Assim, neste trabalho avaliou-se o risco ambiental, abordando a necessidade do estudo da relação entre o organismo e os xenobióticos. Para isto, foram aplicados seis tipos de testes toxicológicos através do Modelo WTox (software). Utilizando esta metodologia foi possível realizar uma avaliação e obter a classificação do risco de substâncias ou compostos potencialmente tóxicos. Ensaios de toxicidade aguda foram realizados com os organismos Daphnia magna e Vibrio fischeri. Ensaios de toxicidade crônica foram realizados com o organismo Daphnia magna. Os testes de citotoxicidade e genotoxicidade foram realizados com o organismo Oreochromis niloticus (lipoperoxidação, frequência de micronúcleos e metilação do DNA). Um estudo de caso foi realizado com resíduos sólidos provenientes da indústria têxtil, metal-mecânica e de papel e celulose. Os resultados obtidos com a avaliação dos parâmetros toxicológicos demonstraram que diversos resíduos industriais induziram mortalidade, efeitos na reprodução, aumentos na taxa de lipoperoxidação, mutações e alterações na metilação do DNA dos organismos testados. Estes resultados, analisados em conjunto através do Modelo WTox, e validados através da comparação com outros modelos de avaliação de risco ambiental, permitiram a classificação de risco ambiental toxicológico dos resíduos industriais. A avaliação demonstrou que as amostras analisadas podem ser classificadas como de risco ambiental toxicológico significativo ou crítico.The contamination of the aquatic ecosystem can happen in many ways, for example, ponds or rivers can be contaminated by domestic sewage, industrial effluents, drag of pesticides and fertilizers, and leaching of hazardous waste. Mathematical models are important tools for environmental management. Models about prediction of toxicity of chemical components are already well developed, and are commonly used when an environmental accident has happened, or to estimate risks at sites previously determined. Predictions about the toxicity of chemical mixtures must be enhanced due to the complexity of effects that can be caused to the living species. The difficulty to estimate the toxicity based only in physical-chemical parameters is an expected fact, because since the toxicity is a biological phenomenon, it seems more suitable to use tests based on biological responses. In this work, the environmental risk was accessed addressing the need to study the relationship between the organism and xenobiotics. Therefore, six toxicological endpoints were applied through the WTox Model (software). Using this methodology it was possible to make an evaluation and to obtain the risk classification of potentially toxic substances. Acute toxicity tests were performed with the organisms Daphnia magna and Vibrio fischeri. Chronic toxicity tests were performed with the organism Daphnia magna. Citotoxicity and genotoxicity tests were performed with the organism Oreochromis niloticus (lipid peroxidation, micronucleus frequency and DNA methylation). A case study was conducted with solid wastes from textile, metal-mechanic and pulp and paper industries. The results obtained with the evaluation of toxicological parameters have shown that several industrial wastes induced mortality, reproductive effects, increases in the rate of lipid peroxidation, mutations and changes in DNA methylation of the organisms tested. These results, analyzed together through the WTox Model, and validated by comparison with other models of environmental risk assessment, allowed the classification of the environmental risk of industrial wastes. The evaluation showed that the toxicological environmental risk of the samples analyzed can be classificated as significant or critical

Ensaios toxicológicos com Daphnia Magna como alternativa para classificação de resíduos sólidos industriais

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental.Resíduos sólidos industriais necessitam de tratamento e disposição final adequada. Para que isto seja feito corretamente, cada resíduo deve ser previamente classificado em Classe I ou Classe II. Este método de classificação é proposto pela NBR 10004/04, contudo, é complexo e demanda tempo. Com o objetivo de facilitar a classificação, este trabalho propõe a utilização de ensaios com o microcrustáceo Daphnia magna para este fim. Os ensaios possibilitam a identificação de substancias tóxicas no lixiviado, o que denota a presença de uma das características descritas pela norma, a toxicidade, que é argumento suficiente para classificar o resíduo em Classe I. Realizaram-se ensaios ecotoxicológicos com trinta e duas amostras de resíduos sólidos industriais e, com base nos resultados das CE50(%) 48h observadas nestas amostras em comparação com a classificação oficial da NBR 10004/04, estabeleceram-se limites para classificação dos resíduos em Classe I ou Classe II. Verificou-se coincidência na classificação de 62,5% das amostras analisadas. Nos casos em que não foi observada coerência entre os métodos, o método proposto neste trabalho frequentemente classificou o resíduo como Classe I. Os dados obtidos revelaram que o método de classificação proposto é promissor pela sua rapidez e eficiência na preservação do meio ambiente

Acute and Chronic Toxicity of Soluble Fractions of Industrial Solid Wastes on Daphnia magna and Vibrio fischeri

Industrial wastes may produce leachates that can contaminate the aquatic ecosystem. Toxicity testing in acute and chronic levels is essential to assess environmental risks from the soluble fractions of these wastes, since only chemical analysis may not be adequate to classify the hazard of an industrial waste. In this study, ten samples of solid wastes from textile, metal-mechanic, and pulp and paper industries were analyzed by acute and chronic toxicity tests with Daphnia magna and Vibrio fischeri. A metal-mechanic waste (sample MM3) induced the highest toxicity level to Daphnia magna(CE50,48 h = 2.21%). A textile waste induced the highest toxicity level to Vibrio fischeri (sample TX2, CE50,30 min = 12.08%). All samples of pulp and paper wastes, and a textile waste (sample TX2) induced chronic effects on reproduction, length, and longevity of Daphnia magna. These results could serve as an alert about the environmental risks of an inadequate waste classification method

MONITORAMENTO E AVALIAÇÃO DA QUALIDADE DO AR NO IFC-CAMPUS CAMBORIÚ

Este trabalho tem como finalidade analisar e comparar a qualidade do ar através do monitoramento de poluentes atmosféricos em torno das cidades de Camboriú, Balneário Camboriú, Brusque, Canelinha, Itajaí, Itapema e Tijucas e no Campus Camboriú. O monitoramento está sendo realizado analisando-se amostras de material particulado MP10, e buscando-se dados sobre concentrações de outros poluentes como CO, O3, SO2, NO2 e MP2,5, através dos sites The Weather Channel e Windy. Além disso, o trabalho tem o intuito de divulgar os dados sobre qualidade do ar por meio de uma plataforma acessível para toda a população. Até o momento, a qualidade do ar nas cidades monitoradas é considerada boa, e os dados estão sendo divulgados semanalmente através de uma rede social

IRRIGADOR SOLAR

Nesse projeto, o irrigador solar visa irrigar de maneira sustentável e automática os canteiros de hortas, jardins do campus e etc; sendo utilizada para diminuir a mão de obra, o escoamento de água e nutrientes com um baixo custo. Para que este projeto seja realizado nas dependências do Instituto Federal Catarinense Campus Camboriú (IFC), um protótipo montado com materiais de fácil acesso será instalado para irrigar mudas de tumbérgia azul, em uma área com grande exposição ao sol. Ao decorrer do tempo de teste será realizado um monitoramento em horários específicos para que seja detectado possíveis adaptações ou melhorias para se acrescentar ao relatório final do projeto, o fazendo ser o mais eficaz possível

TELHADO VERDE: Avaliação do conforto térmico através da cobertura vegetal em contêineres

Este trabalho busca desenvolver algumas questões específicas, como: conforto térmico, estética e a diminuição dos custos com energia em edificações. O telhado verde vai ser aplicado em um contêiner localizado no IFC – Campus Camboriú, onde a planta escolhida será plantada nas extremidades da estrutura. E os dados de temperatura e umidade serão coletados com o sistema do arduino, sendo uma junção de vários componentes, como, um medidor de temperatura e umidade, e um relógio, que quando estiver pronto será colocado na estrutura (dentro e fora). Após a coleta dos dados reunidos com a pesquisa, serão observadas as diferenças entre contêineres com e sem a cobertura, e posteriormente será realizada a avaliação sobre o conforto térmico nas edificações

MONITORAMENTO DA QUALIDADE DAS ÁGUAS QUE ESCOAM DENTRO DO IFC – CAMBORIÚ ATRAVÉS DO ÍNDICE DE QUALIDADE DA ÁGUA (IQA)

A escassez hídrica é decorrente de fatores como ocorrência de mudanças climáticas, distribuição geográfica desigual e poluição dos corpos d’água. O lançamento de esgotos sem tratamento, o descarte de resíduos sólidos e a drenagem de insumos agrícola estão entre os principais problemas que afetam a qualidade das águas, podendo inclusive inviabilizar o seu uso. Nesse contexto, este trabalho teve como objetivo monitorar a qualidade das águas do Instituto Federal Catarinense (IFC) no campus Camboriú́ através do Índice de Qualidade da Água (IQA), além de verificar as fontes pontuais e difusas de poluição interferentes e geradoras de contaminação. O monitoramento foi realizado em três pontos amostrais ao longo de três meses, visando observar a influência espacial e sazonal na qualidade do manancial. Os impactos derivados das ações antrópicas foram verificados ao longo do monitoramento. A avaliação global através do IQA, permitiu identificar eventos pontuais de alteração da qualidade da água do manancial

MONITORAMENTO DO MATERIAL PARTICULADO (MP) NO IFC - CAMPUS CAMBORIÚ

Este trabalho tem como objetivo geral, monitorar a qualidade do ar por meio da análise do material particulado (MP10), coletado a partir do equipamento Amostrador de Grandes Volumes (AGV). No ano de 2021 o equipamento AGV apresentou problemas técnicos, sendo possível apenas realizar a coleta e análise nos meses de junho, setembro e outubro. Para enriquecer a pesquisa, foram coletados dados de MP2,5, do site windy.com nos meses de junho, julho e setembro, proporcionando uma melhor discussão de dados e a continuidade do monitoramento da poluição atmosférica. Os resultados indicaram que o MP2,5 ultrapassou algumas vezes os limites diários pré-definidos pela OMS, já o MP10 não ultrapassou estes limites. De maneira geral, a qualidade do ar na região pode ser considerada boa, e é importante que seja feito o monitoramento e a avaliação da poluição atmosférica na região

Compostagem da fração orgânica de resíduos alimentares através de dois métodos de aeração natural para a produção de um composto orgânico / Composting of the organic fraction of food waste using two methods of natural aeration for the production of an organic compost

Este estudo teve como objetivo comparar dois métodos de compostagem distintos entre si pela forma de aeração natural (leiras revolvidas – Método Windrow; e leiras estáticas com aeração passiva – Método UFSC), visando a produção de um composto orgânico de qualidade, avaliada a partir da caracterização físico-química e da fitotoxicidade. Da análise dos resultados foi possível perceber que ambos os métodos se apresentaram eficientes para o processo de compostagem. As análises físico-químicas evidenciaram uma ligeira diferença no tempo de maturação do composto do método Windrow. Em resumo, o método Windrow pode ser considerado mais eficiente para manutenção em pequena escala de compostagem, tratando-se da compostagem em grande escala sugere-se o método UFSC devido a sua facilidade de manejo desde que o objetivo não seja a produção acelerada do composto

TRATAMENTO E VALORIZAÇÃO DE RESÍDUOS SÓLIDOS ORGÂNICOS ATRAVÉS DO PROCESSO DE COMPOSTAGEM E DIGESTÃO ANAERÓBIA

Este trabalho teve como objetivo comparar dois métodos de tratamento da fração orgânica dos resíduos sólidos - a compostagem e a digestão anaeróbica - visando identificar a melhor técnica para o aproveitamento e a valorização destes resíduos. Para digestão anaeróbia foram comparados dois diferentes inóculos: esterco suínos e esterco caprino, os experimentos foram monitorados durante 60 dias (Experimento 1) e 90 dias (Experimento 2). Análises físico-químicas, ensaios de fitotoxicidade e de produção de mudas foram realizados, a fim de verificar a eficiência dos tratamentos e a possibilidade de uso agrícola dos produtos formados. A comparação entre os tratamentos indica que a compostagem produz um fertilizante de menor toxicidade, e que o maior tempo de experimentação não produziu efeitos significativos na redução da toxicidade dos produtos finais