Antibióticos sulfonamidas, fluoroquinolonas e diaminopirimidina em matriz de esgoto simulado, hospitalar e água doce: efeitos tóxicos em animais aquáticos de zonas tropicais

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2025
Autor(a) principal: Castro, Gleyson Borges
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-30042025-140548/
Resumo: Antibióticos têm sido detectados em águas doces naturais, e hospitais exercem uma contribuição importante no espalhamento desses compostos no ambiente. Neste estudo, o impacto ecotoxicológico de antibióticos em matrizes de esgoto simulado, hospitalar e água doce para espécies aquáticas tropicais (Allonais inaequalis, Ceriodaphnia silvestrii, Chironomus sancticaroli e Danio rerio) foi investigado. Considerando-se o efeito agudo do esgoto simulado efluente dos reatores anaeróbios RA (leito fixo de escoamento pistonado) e RB (leito fixo de mistura completa), um aumento da toxicidade para A. inaequalis e C. silvestrii é esperado, enquanto uma diminuição da toxicidade aguda para C. sancticaroli é observada. Em contrapartida, o processamento do esgoto hospitalar em RA (TDH, tempo de detenção hidráulica = 8h) reduz a toxicidade aguda para as três espécies testadas. Acerca dos efeitos crônicos, o dano à reprodução de A. inaequalis e C. silvestrii é reduzido após o tratamento do esgoto simulado e hospitalar no reator RA TDH 8h, todavia, a toxicidade para a longevidade de C. silvestrii é mantida sob exposição ao efluente do esgoto hospitalar. O processamento do esgoto simulado nos reatores RA e RB reduzem a toxicidade para o crescimento de C. silvestrii, enquanto em C. sancticaroli, o crescimento é mantido ou levemente acrescido. No esgoto hospitalar, o crescimento de ambas as espécies aumenta significativamente após o tratamento no reator RA TDH 8h. Adicionalmente, uma persistência do esgoto hospitalar para taxa de emergência de C. sancticaroli é sugerida, indicada pelo aumento da toxicidade após o processamento do esgoto no reator RA TDH 8h. As taxas e tempos de emergência do inseto C. sancticaroli são respostas cuja sensibilidade é mais afetada pelo esgoto hospitalar que o esgoto simulado contendo antibióticos. Por outro lado, o esgoto simulado causou maior alteração na razão sexual de C. sancticaroli emergidos em comparação ao hospitalar. Testando-se a influência da matriz contendo antibióticos, esta pode exercer um papel importante na magnitude do efeito, uma vez que a matriz de esgoto simulado aumenta o dano à reprodução de A. inaequalis, comparada à matriz de água doce, e esse impacto se estende após a cessão da exposição aos antibióticos, durante período de recuperação em ambiente livre de antibióticos. Efeitos comportamentais em larvas de D. rerio, causados por antibióticos isolados e em mistura, em matriz de água doce, são esperados após exposições curtas, com impacto adicional nos níveis de marcadores bioquímicos de defesa antioxidante. A diversidade nas respostas tóxicas entre espécies aplicadas neste estudo reforça que os animais não são substituíveis, e os efeitos observados podem estar associados a concentração de antibióticos, características das matrizes em que estão inseridos, diferentes graus de sensibilidade e tolerância entre espécies, formação de potenciais produtos de degradação, estresse nutricional e hormonal, e diminuição da eficiência alimentar. Misturas de antibióticos em concentrações ambientalmente relevantes geram efeitos subletais em espécies não-alvo sob exposições de duração variada. Estes achados sugerem a necessidade de um sólido arcabouço direcionado a avaliar, prevenir e limitar a ocorrência de antibióticos em águas residuais tratadas e ecossistemas aquáticos de zonas tropicais.
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Considerando-se o efeito agudo do esgoto simulado efluente dos reatores anaeróbios RA (leito fixo de escoamento pistonado) e RB (leito fixo de mistura completa), um aumento da toxicidade para A. inaequalis e C. silvestrii é esperado, enquanto uma diminuição da toxicidade aguda para C. sancticaroli é observada. Em contrapartida, o processamento do esgoto hospitalar em RA (TDH, tempo de detenção hidráulica = 8h) reduz a toxicidade aguda para as três espécies testadas. Acerca dos efeitos crônicos, o dano à reprodução de A. inaequalis e C. silvestrii é reduzido após o tratamento do esgoto simulado e hospitalar no reator RA TDH 8h, todavia, a toxicidade para a longevidade de C. silvestrii é mantida sob exposição ao efluente do esgoto hospitalar. O processamento do esgoto simulado nos reatores RA e RB reduzem a toxicidade para o crescimento de C. silvestrii, enquanto em C. sancticaroli, o crescimento é mantido ou levemente acrescido. No esgoto hospitalar, o crescimento de ambas as espécies aumenta significativamente após o tratamento no reator RA TDH 8h. Adicionalmente, uma persistência do esgoto hospitalar para taxa de emergência de C. sancticaroli é sugerida, indicada pelo aumento da toxicidade após o processamento do esgoto no reator RA TDH 8h. As taxas e tempos de emergência do inseto C. sancticaroli são respostas cuja sensibilidade é mais afetada pelo esgoto hospitalar que o esgoto simulado contendo antibióticos. Por outro lado, o esgoto simulado causou maior alteração na razão sexual de C. sancticaroli emergidos em comparação ao hospitalar. Testando-se a influência da matriz contendo antibióticos, esta pode exercer um papel importante na magnitude do efeito, uma vez que a matriz de esgoto simulado aumenta o dano à reprodução de A. inaequalis, comparada à matriz de água doce, e esse impacto se estende após a cessão da exposição aos antibióticos, durante período de recuperação em ambiente livre de antibióticos. Efeitos comportamentais em larvas de D. rerio, causados por antibióticos isolados e em mistura, em matriz de água doce, são esperados após exposições curtas, com impacto adicional nos níveis de marcadores bioquímicos de defesa antioxidante. A diversidade nas respostas tóxicas entre espécies aplicadas neste estudo reforça que os animais não são substituíveis, e os efeitos observados podem estar associados a concentração de antibióticos, características das matrizes em que estão inseridos, diferentes graus de sensibilidade e tolerância entre espécies, formação de potenciais produtos de degradação, estresse nutricional e hormonal, e diminuição da eficiência alimentar. Misturas de antibióticos em concentrações ambientalmente relevantes geram efeitos subletais em espécies não-alvo sob exposições de duração variada. Estes achados sugerem a necessidade de um sólido arcabouço direcionado a avaliar, prevenir e limitar a ocorrência de antibióticos em águas residuais tratadas e ecossistemas aquáticos de zonas tropicais.Antibiotics have been detected in freshwater systems, with hospitals playing a significant role in disseminating these compounds into the environment. In this study, the ecotoxicological impacts of antibiotics in simulated and hospital wastewater, and freshwater matrices for tropical aquatic species (Allonais inaequalis, Ceriodaphnia silvestrii, Chironomus sancticaroli, and Danio rerio) were investigated. Considering the acute effects of simulated effluents from RA (plug flow) and RB (continuous stirred) anaerobic reactors, an increase in toxicity for A. inaequalis and C. silvestrii is expected, while a decrease in acute toxicity for C. sancticaroli is observed. Conversely, the processing of hospital wastewater in RA (hydraulic retention time, HRT = 8h) reduces acute toxicity for all three tested species. Regarding chronic effects, the reproductive damage to A. inaequalis and C. silvestrii is reduced after the treatment of both simulated and hospital wastewater in the RA HRT 8h. However, the toxicity persistence for longevity of C. silvestrii is maintained under exposure to hospital wastewater effluent. The treatment of simulated wastewater in RA and RB reduces toxicity towards the growth of C. silvestrii, while the growth of C. sancticaroli is maintained or slightly increased. In hospital wastewater, the growth of both species increases significantly after treatment in the RA HRT 8h. Additionally, hospital wastewater suggests persistence for the emergence rate of C. sancticaroli, indicated by increased toxicity after processing in the RA HRT 8h. The emergence rates and emergence times of C. sancticaroli are more sensitive to hospital wastewater than to simulated wastewater containing antibiotics. On the other hand, simulated wastewater causes greater alteration in the sex ratio of emerged C. sancticaroli compared to hospital wastewater. Testing the influence of the matrix containing antibiotics, it can play a significant role in the magnitude of the effect, as the simulated wastewater matrix increases reproductive damage to A. inaequalis compared to the freshwater matrix, and this impact extends beyond exposure, persisting during a recovery period in an antibiotic-free environment. Behavioral effects in D. rerio larvae caused by both individual and mixture of antibiotics in a freshwater matrix are expected after short exposures, with additional impacts on antioxidant defense biomarkers. The diversity in toxic responses among the species applied in this study reinforces that animals are not interchangeable, and the observed effects may be associated with antibiotic concentration, matrix characteristics, varying levels of species sensitivity and tolerance, formation of potential degradation products during wastewater processing on reactors, nutritional and hormonal stress, and reduced feeding efficiency. Antibiotic mixtures at environmentally relevant concentrations generate sublethal effects in non-target species under varied exposure durations. These findings suggest the need for a robust framework to evaluate, prevent, and limit the occurrence of antibiotics in treated wastewater and aquatic ecosystems of tropical regions.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPCorbi, Juliano JoseCastro, Gleyson Borges2025-02-07info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-30042025-140548/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesspor2025-05-06T13:25:02Zoai:teses.usp.br:tde-30042025-140548Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212025-05-06T13:25:02Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false
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