Estudio de adsorción-desorción y degradación de 17-α-etinilestradiol (EE2) en suelos tratados con biosólidos

Abstract

Actualmente, en varios puntos estratégicos de Chile las aguas servidas son llevadas a plantas de tratamiento donde la fase sólida es separada de la fase líquida para ser tratado simultáneamente con el fin de estabilizarlos y eliminar compuestos nocivos para la salud. A pesar de esto, algunos de los compuestos orgánicos no son posibles de eliminar y permanecen en estos residuos o biosólidos. Dado su alto contenido orgánico, nutrientes y otras características físico-químicas, los biosólidos provenientes de las plantas de tratamientos son utilizados en los suelos como sustitutos de fertilizantes con el fin de mejorar su calidad agrícola, donde estos potenciales contaminantes pueden pasar hacia plantas entrando a la cadena trófica. Ejemplo de ellos, son los productos farmacéuticos y de cuidado personal (PPCPs), son compuestos orgánicos sintéticos, que no se encuentran en forma natural en el medio ambiente. Son utilizados en la formulación de antibióticos, antiinflamatorios, agentes antimicrobianos, hormonas sintéticas y biogénicas, además de medicamentos veterinarios. Dentro de los PPCPs que entran en la planta de tratamiento de aguas residuales, se encuentra como una fuente de importancia la hormona esteroidal 17α-etinilestradiol (EE2). El riesgo medioambiental de este contaminante orgánico contenido en el biosólido aplicado al suelo depende de los siguientes factores: su concentración, su persistencia, su capacidad para incorporarse a la cadena trófica, su labilidad, y su biotoxicidad. De acuerdo a lo permitido por la normativa actual (D.S N°004/2009), los suelos poseen las características fisicoquímicas adecuadas para ser enmendados con biosólido en una concentración de 90 Mg ha-1. El objetivo del presente estudio fue estudiar la adsorción, desorción y degradación de 17-α-Etinilestradiol, en suelos tratados con y sin biosólidos. El estudio de la adsorción y desorción de este compuesto se evaluó a través de la determinación de las concentraciones en equilibrio en la matriz suelo/solución, realizando experimentos en batch, con soluciones de EE2 en un rango de 0,25 – 8,0 mg L-1 en CaCl2 0,01 M. Los resultados mostraron que se daban tasas de desorción entre 13,0 a 28,6 % comparado con lo que fue adsorbido en los suelos, valores que disminuían en suelos enmendados con biosólido. De manera mayoritaria, los modelos de las isotermas de adsorción se ajustaron al modelo de Freundlich, lo cual permitió obtener Log Koc entre 2,97 y 3,79, lo que muestra que el compuesto tiende a adsorberse en la parte hidrófoba de la materia orgánica del suelo, lo que influenciaría en su retención en los suelos. El estudio de degradación de EE2 realizado, se llevó a cabo a diferentes tiempos de incubación, con un enriquecimiento de una concentración de EE2 de 10 mgL-1 en las muestras de suelo y suelo/biosólido, sometidos a una temperatura y humedad de campo constante. Los resultados mostraron que en todos los casos el compuesto se degradaba entre un 61,1 a 80,3 %, valores que aumentaban en suelos enmendados con biosólido

Currently, at several strategic points in Chile wastewater is taken to treatment plants where the solid phase is separated from the liquid phase to be treated simultaneously in order to stabilize them and eliminate harmful compounds for health. Despite this, some of the organic compounds are not possible to eliminate and remain in these residues or biosolids. Given its high organic content, nutrients and other physical and chemical characteristics, biosolids from treatment plants are used in soils as fertilizer substitutes in order to improve their agricultural quality, where these potential contaminants can pass to plants entering the soil. the trophic chain. Examples of these are pharmaceutical and personal care products (PPCPs), are synthetic organic compounds, which are not found naturally in the environment. They are used in the formulation of antibiotics, anti-inflammatories, antimicrobial agents, synthetic and biogenic hormones, as well as veterinary medicines. Within the PPCPs that enter the wastewater treatment plant, the steroidal hormone 17α-ethinylestradiol (EE2) is found as a source of importance. The environmental risk of this organic contaminant contained in the biosolid applied to the soil depends on the following factors: its concentration, its persistence, its capacity to incorporate itself into the food chain, its lability, and its biotoxicity. According to what is allowed by the current regulations (D.S N ° 004/2009), the soils have the appropriate physicochemical characteristics to be amended with biosolids at a concentration of 90 Mg ha-1. The aim of the present study was to study the adsorption, desorption and degradation of 17-α-Ethinylestradiol in soils treated with and without biosolids. The study of the adsorption and desorption of this compound was evaluated through the determination of equilibrium concentrations in the soil / solution matrix, performing batch experiments, with EE2 solutions in a range of 0.25 - 8.0 mg L-1 in CaCl2 0.01 M. The results showed that desorption rates were given between 13.0 to 28.6% compared to what was adsorbed in the soils, values that decreased in soils amended with biosolids. In a majority way, the models of the adsorption isotherms were adjusted to the Freundlich model, which allowed to obtain Log Koc between 2.97 and 3.79, which shows that the compound tends to adsorb in the hydrophobic part of the organic matter of the soil, which would influence its retention in soils. The EE2 degradation study carried out was carried out at different incubation times, with an enrichment of an EE2 concentration of 10 mgL-1 in the soil and soil/biosolids samples, subjected to a constant temperature and humidity field. The results showed that in all cases the compound degraded between 61.1 to 80.3%, values that increased in soils amended with biosolids