Risk assessment of contaminants of emerging concern in the context of wastewater reuse for irrigation: An integrated modelling approach

 em Artigos Científicos e Teses Acadêmicas, WEST

Delli Compagni, R., Gabrielli, M., Polesel, F., Turolla, A., Trapp, S., Vezzaro, L., Antonelli, M. (2020). Risk assessment of contaminants of emerging  concern in the context of wastewater reuse for irrigation: An integrated modelling approach. Chemosphere 242, 125185. (link)

 

Título

Risk assessment of contaminants of emerging concern in the context of wastewater reuse for irrigation: An integrated modelling approach

(Avaliação de risco de contaminantes de preocupação emergente no contexto do reúso de águas residuais para irrigação: uma abordagem de modelagem integrada)

 

Resumo

Direct reuse of reclaimed wastewater (RWW) in agriculture has recently received increasing attention as a possible solution to water scarcity. The presence of contaminants of emerging concern (CECs) in RWW can be critical, as these chemicals can be uptaken in irrigated crops and eventually ingested during food consumption.

In the present study, an integrated model was developed to predict the fate of CECs in water reuse systems where RWW is used for edible crops irrigation. The model was applied to a case study where RWW (originating from a municipal wastewater treatment plant) is discharged into a water channel, with subsequent irrigation of silage maize, rice, wheat and ryegrass. Environmental and human health risks were assessed for 13 CECs, selected based on their chemical and hazard characteristics. Predicted CEC concentrations in the channel showed good agreement with available measurements, indicating potential ecotoxicity of some CECs (estrogens and biocides) due to their limited attenuation. Plant uptake predictions were in good agreement with existing literature data, indicating higher uptake in leaves and roots than fruits. Notably, high uncertainties were shown for weakly acidic CECs, possibly due to degradation in soil and pH variations inside plants. The human health risk due to the ingestion of wheat and rice was assessed using the threshold of toxicological concern and the hazard quotient. Both approaches predicted negligible risk for most CECs, while sulfamethoxazole and 17α-ethinylestradiol exhibited the highest risk for consumers. Alternative scenarios were evaluated to identify possible risk minimization strategies (e.g., adoption of a more efficient irrigation system).

 

TRADUÇÃO LIVRE

A reutilização direta de águas residuais recuperadas (RWW) na agricultura recebeu recentemente atenção crescente como uma possível solução para a escassez de água . A presença de contaminantes de preocupação emergente (CECs) em RWW pode ser crítica, pois esses produtos químicos podem ser absorvidos em culturas irrigadas e eventualmente ingeridos durante o consumo de alimentos.

No presente estudo, um modelo integrado foi desenvolvido para prever o destino de CECs em sistemas de reúso de água onde RWW é usado para irrigação de culturas comestíveis. O modelo foi aplicado a um estudo de caso onde o RWW (originário de uma estação de tratamento de esgoto municipal) é lançado em um canal de água, com posterior irrigação da silagemmilho, arroz, trigo e azevém. Os riscos ambientais e de saúde humana foram avaliados para 13 CECs, selecionados com base em suas características químicas e perigosas. As concentrações previstas de CEC no canal mostraram boa concordância com as medições disponíveis, indicando potencial ecotoxicidade de alguns CECs (estrogênios e biocidas) devido à sua atenuação limitada. As previsões de absorção pelas plantas estavam de acordo com os dados existentes na literatura, indicando maior absorção nas folhas e raízes do que nos frutos. Notavelmente, altas incertezas foram mostradas para CECs fracamente ácidas, possivelmente devido à degradação no solo e variações de pH dentro das plantas. O risco à saúde humana devido à ingestão de trigo e arroz foi avaliado usando o limiar de preocupação toxicológica e o quociente de perigo. Ambas as abordagens previram risco insignificante para a maioria dos CECs, enquanto sulfametoxazol e 17α-etinilestradiol exibiram o maior risco para os consumidores. Cenários alternativos foram avaliados para identificar possíveis estratégias de minimização de riscos (por exemplo, adoção de um sistema de irrigação mais eficiente).

 

Artigo publicado no site ScienceDirect, no Journal Chemosphere.

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