Abstract: Aim The aim of our study was to evaluate the contamination levels of selected pharmaceutically active compounds (PAC) and their potential ecological threat to forested streams. Methods Samples of stream water were collected in the second largest city in Mato Grosso do Sul State in center-west of Brazil. Physicochemical parameters and concentrations of PAC were quantified in samples collected in six field campaigns. Ecological risk assessment (ERA) based on risk quotient (RQ) was performed based on the maximum measured concentration of PAC in water. Results Six pharmaceutical compounds were successfully quantified in the forested streams, namely caffeine, naproxen, diclofenac, estriol, estradiol and ethinylestradiol. From the point of view of ecological risk, ethinylestradiol (22,57), estradiol (1,46), diclofenac (16.99) and caffeine (5.30) can be considered as priorities PAC, as they present moderate to high risks to aquatic organisms and may also cause damage to the food chain. Conclusions This study provides valuable information to emphasize the importance of continuous monitoring of forested streams in the west central region of the country, as well as efforts to control the input of these micropollutants into watercourses.

Resumo: Objetivo O objetivo do nosso estudo foi avaliar os níveis de contaminação de compostos farmaceuticamente ativos selecionados e sua potencial ameaça ecológica em riachos florestais. Métodos Amostras de água de córregos foram coletadas na segunda maior cidade do estado de Mato Grosso do Sul no centro-oeste do Brasil. Parâmetros físico-químicos e concentrações de CFA foram quantificados em amostras coletadas de seis campanhas de campo. A avaliação de risco ecológico (ARE) por meio do quociente de risco (QR) foi realizada com base na concentração máxima medida de CFA na água. Resultados Seis compostos farmacêuticos foram quantificados com sucesso nos riachos florestais, a saber, cafeína, naproxeno, diclofenaco, estriol, estradiol e etinilestradiol. Do ponto de vista do risco ecológico, o etinilestradiol (22.57), o estradiol (1.46), o diclofenaco (16,99) e a cafeína (5,30) podem ser considerados como CFA prioritários, pois apresentaram riscos moderados a altos para os organismos aquáticos e podem levar a danos ao longo da cadeia alimentar. Conclusões Este estudo fornece informações valiosas para reforçar a importância do monitoramento contínuo dos córregos florestados na região centro-oeste do país, bem como os esforços para controlar a entrada desses micropoluentes nos cursos d'água.

RESUMO A atrazina é um herbicida sintético comumente utilizado no controle de ervas gramíneas daninhas e folhagens em lavouras, e é um dos principais contaminantes dos solos e dos ecossistemas aquáticos. Muitos métodos têm sido sugeridos para remover herbicidas da água potável. Contudo, esses métodos são custosos, muitos têm problemas de desempenho, produzem diversos subprodutos intermediários tóxicos, prejudiciais e perigosos. Entretanto, a atrazina é susceptível à degradação por microrganismos presentes na água, no sedimento e no esgoto. Considerando esses aspectos, o objetivo principal do estudo foi investigar a biodegradação e a filtração por meio de filtros de carvão com atividade biológica (CAB) para remoção da atrazina, e sua identificação filogenética associada a esses microrganismos. Os resultados demonstraram que a atrazina foi degradada por microrganismos presentes no biofilme, com remoção superior a 89% nos filtros CAB. Os microrganismos encontrados integram-se ao grupo das bactérias, composto dos gêneros Acinetobacter,Bacillus, Exiguobacterium e Pseudomonas. Este estudo nos permite inferir sobre a capacidade de biodegradação da atrazina por bactérias presentes nos filtros CAB, a capacidade de remover herbicidas por meio desse sistema de filtros e a possível utilização dessa tecnologia como alternativa para o controle e a remoção dessa substância no tratamento de água.

ABSTRACT Atrazine is a synthetic herbicide commonly used to control weeds and foliage in crops, and is a major contaminants of soil and water ecosystems. Many methods have been suggested to remove herbicides from drinking water. However, these methods are very costly, many have performance problems, produce a lot of toxic intermediates which are very harmful and dangerous. However, atrazine is susceptible to degradation by microorganism present in water, sediment, and sewage effluents. Considering these aspects, the main objective of the study was to investigate the biodegradation and filtration for using biological activated carbon (BAC) filters to remove atrazine, and their phylogenetic identification associated with these microorganisms. The results showed that atrazine was biodegraded by microorganism present in the biofilm, with removal over 80% in BAC filters. The microorganisms found integrate to the group of bacteria, composed by the genera Acinetobacter, Bacillus, Exiguobacterium, and Pseudomonas. This study allows us to infer the ability to biodegrade atrazine by bacteria present in BAC filters and capacity to remove herbicides by BAC filters, and the possible use of this technology as an alternative for the control and removal of this substance in water treatment.

RESUMO O modo de vida das sociedades modernas originou o aporte diário, nos ambientes aquáticos, de fármacos e outras inúmeras moléculas de uso contínuo, compostos emergentes, com potencial de risco à saúde humana principalmente pela exposição em razão da inevitável contaminação dos mananciais de abastecimento de água e da transferência para as estações de tratamento de água (ETA), onde não são removidos. O uso de carvão ativado granular na filtração demonstra ser uma opção viável para ETA, porém, uma eficiência satisfatória requer regeneração periódica do material, onerando o tratamento. Contudo, observa-se que em baixas taxas de filtração a colonização natural dos filtros por microrganismos - formação de biofilme - pode ser uma alternativa para aumentar o tempo de vida útil do carvão, bem como para decompor essas moléculas complexas em elementos minerais assimiláveis, reintroduzindo-os nos ciclos biogeoquímicos naturais. Este trabalho avaliou, durante 24 semanas, em condições de laboratório, o carvão ativado com biofilme como meio filtrante para remoção dos fármacos: diclofenaco de sódio, ibuprofeno, naproxeno e amoxicilina; experimentou em sistema batch o potencial dos microrganismos colonizadores de filtros em degradar os fármacos testados, assim como identificou filogeneticamente os microrganismos predominantes na biodegradação. Os resultados demonstram a remoção dos fármacos acima de 80%. Constatou-se a presença das bactérias dos gêneros Bacillus , Burkholderia , Cupriavidus , Pseudomonas , Shinella , e Sphingomonas . Este estudo permite inferir a capacidade de remoção de fármacos por bactérias presentes em filtros de carvão ativado e o possível uso dessa tecnologia como alternativa de controle e remoção dessas substâncias no tratamento de água potável.

ABSTRACT The way of life of modern societies has originated the daily intake of pharmaceuticals and numerous other molecules of continuous use in aquatic environments, emerging compounds that brings potential risk for human health mainly due to exposure resulted from the inevitable contamination of sources of drinking water supply and its transference to the water treatment plants (WTP) where they are not removed. The use of granular activated carbon in filters proves to be a viable option for WTP, but satisfactory efficiency requires periodic regeneration of the material, burdening the treatment costs. However, it is noted that under low filtration rates, the natural colonization of filters by microorganisms - biofilm formation - may be an alternative for increasing the lifetime of carbon, as well as to decompose these complex molecules into assimilable mineral elements, thereby reintroducing them to the natural biogeochemical cycles. This study evaluated the activated carbon with biofilm as the filter media, during 24 weeks, under laboratory conditions, considering the removal of the pharmaceuticals diclofenac sodium, ibuprofen, naproxen and amoxicillin; experienced under batch system the potential of the microorganisms adhering to the filters in degrade the tested drugs, as well as phylogenetically identified the predominant microorganisms in biodegradation. The results show drug removal over 80%. It was observed the presence of the bacteria genus Bacillus, Burkholderia, Cupriavidus, Pseudomonas, Shinella and Sphingomonas. This study allows us to infer the capacity to remove pharmaceuticals by the bacteria present in the activated carbon filters, and the possible use of this technology as an alternative for control and removal of these substances in drinking water treatment.

El aumento de la contaminación de cuerpos hídricos por pesticidas junto con el mejor conocimiento de las propiedades nocivas de esos contaminantes, han incrementado el interés en la remoción de dichos compuestos durante el tratamiento de agua potable. Ya que los pesticidas están constituidos por moléculas biológicamente activas y de difícil remoción mediante el proceso convencional de tratamiento de agua, el uso de filtros lentos de arena seguidos por filtros de carbón activado puede representar un sistema eficiente en el tratamiento del agua. Considerando estos aspectos, el presente estudio tuvo como objetivos evaluar la eficiencia de la filtración lenta y la filtración utilizando carbón activado granular (CAG) en la remoción del herbicida atrazina en escala de laboratorio y determinar la composición fenotípica y genotípica de los microorganismos asociados a la degradación del herbicida. La eficiencia media en la remoción de atrazina fue del 97,3% y las concentraciones registradas en el efluente final durante el 97% del tiempo fueron menores a los 2 µ/L permitidos como valor maximo por la legislacion Brasilera para agua potable (Decreto no. 518, de marzo 25 de 2004), posibilitando el uso del sistema adoptado en la remocion del pesticida, asegurando la calidad del liquido para su distribucion y consumo humano.

The increased contamination of watercourses by pesticides along with better knowledge of the harmful properties of these pollutants, have increased the interest on the removal of these compounds during treatment of drinking water. Since pesticides consisting of biologically active molecules and hard to remove by conventional water treatment, the use of slow sand filters followed by activated carbon filters may represent an efficient system for water treatment. Considering these aspects, this study aimed to evaluate the efficiency of slow sand filtration and filtration using granular activated carbon (GAC) in the removal of the herbicide atrazine in bench scale and the determination of phenotypic and genotypic composition of the microorganisms involved in this herbicide degradation. The average removal efficiency of atrazine was 97.3% and the registered concentrations on final effluent were lower than the 2/µL permitted by Brazilian legislation for drinking water (Decree no. 518, of march 25 2004), enabling the use of the adopted system in the removal of the evaluated pesticide, ensuring the water quality for its distribution and human consumption.

A persistência das microcistinas (MCs) em ambientes aquáticos e sua difícil remoção no tratamento convencional de água representam um desafio às companhias de saneamento. Contudo, as MCs são susceptíveis à degradação por bactérias presentes na água, sedimentos e efluentes de esgotos. Neste estudo, avaliou-se a biodegradação de MCs por microrganismos presentes em filtros de carvão com atividade biológica (CAB) e sua identificação filogenética pelo sequenciamento do gene 16S RNA. Foi utilizada uma água de estudo contendo MCs com diferentes composições, acrescida de efluente de filtros CAB. Os resultados demonstraram que as MCs foram biodegradadas por microrganismos presentes no biofilme. Este estudo infere sobre a capacidade de biodegradação de MCs por bactérias presentes em filtros CAB e o possível uso destes microorganismos como alternativa de remoção de MCs no tratamento de água potável.

The persistence of MCs in aquatic environments and their difficult removal in the conventional water treatment is a challenge to companies of sanitation. However, the MCs are susceptible to degradation by bacteria present in water, sediment and sewage effluents. In this study, we investigated the biodegradation of MCs by microorganism present in carbon filters with biological activity (BAC) and their phylogenetic identification by sequencing gene 16S RNA. A study of water containing MCs was used, with different compositions, plus a filters BAC effluent. The results showed that of MCs were biodegraded by microorganism present in the biofilm. This study provides the ability to complete biodegradation of MCs by bacteria present in BAC filters and the possible use of these microorganisms as alternative of the removal of MCs in the treatment of drinking water

Este estudo teve como objetivo complementar a caracterização da toxicidade de uma cepa de Microcystis spp., por meio de testes de toxicidade aguda com camundongos, após caracterização química preliminar de microcictinas - MCs realizada por cromatografia líquida de alta eficiência com detector de diodo HPLC-PDA e espectrometria de massas com ionização por electrospray MS-ESI. Os testes de toxicidade aguda com camundongos demonstraram, segundo classificação proposta por Lawton et al (1994b), que a cepa tóxica testada enquadra-se no grau de elevada toxicidade com valor de DL50 24h de extrato seco menor que 100 mg/kg p.c. (peso corpóreo) (13,7 mg/kg p.c.), de DL50 24h de microcistinas totais estimada de 24,2 µg/kg p.c. e concentração de MCs no material seco maior que 1,0 µg/mg p.s. (entre 1,64 e 1,86 µg/mg p.s.).

This study was carried out to evaluate the toxicity of a strain of Microcystis spp, using acute toxicity bioassays with swiss albino mice and to characterize chemically the microcistins using high efficiency liquid chromatography with photodiode array detector (HPLC-PDA) and mass spectrometry with electrospray ionization (MS-ESI). The acute toxicity tests with mice showed that according to the classification proposed by Lawton et al (1994b), the toxic strain here tested corresponds to the degree of high toxicity with DL50 24h values for the dry extract lower than 100 mg/kg corporal weight (13,7 mg/kg corporal weight), while DL50(24h) for total microcystin - MCs concentration around 24,2 µg/kg corporal weight. and concentration of MCs in the dry material higher than 1,0 µg/mg dry weight (between 1.64 and 1.86 µg/mg d.w.).