Polesel, F., Andersen, H.R., Trapp, S., Plósz, B.G. (2016). Removal of Antibiotics in Biological Wastewater Treatment Systems – A Critical Assessment Using the Activated Sludge Modeling Framework for Xenobiotics (ASM-X). Environmental Science & Technology 50, 10316–10334. (link)

Título

Removal of Antibiotics in Biological Wastewater Treatment Systems—A Critical Assessment Using the Activated Sludge Modeling Framework for Xenobiotics (ASM-X)

(Remoção de antibióticos em sistemas biológicos de tratamento de águas residuais – uma avaliação crítica usando a estrutura de modelagem de lodo ativado para xenobióticos (ASM-X))

Resumo

Many scientific studies present removal efficiencies for pharmaceuticals in laboratory-, pilot-, and full-scale wastewater treatment plants, based on observations that may be impacted by theoretical and methodological approaches used. In this Critical Review, we evaluated factors influencing observed removal efficiencies of three antibiotics (sulfamethoxazole, ciprofloxacin, tetracycline) in pilot- and full-scale biological treatment systems. Factors assessed include (i) retransformation to parent pharmaceuticals from e.g., conjugated metabolites and analogues, (ii) solid retention time (SRT), (iii) fractions sorbed onto solids, and (iv) dynamics in influent and effluent loading. A recently developed methodology was used, relying on the comparison of removal efficiency predictions (obtained with the Activated Sludge Model for Xenobiotics (ASM-X)) with representative measured data from literature. By applying this methodology, we demonstrated that (a) the elimination of sulfamethoxazole may be significantly underestimated when not considering retransformation from conjugated metabolites, depending on the type (urban or hospital) and size of upstream catchments; (b) operation at extended SRT may enhance antibiotic removal, as shown for sulfamethoxazole; (c) not accounting for fractions sorbed in influent and effluent solids may cause slight underestimation of ciprofloxacin removal efficiency. Using tetracycline as example substance, we ultimately evaluated implications of effluent dynamics and retransformation on environmental exposure and risk prediction.

TRADUÇÃO LIVRE

Muitos estudos científicos apresentam eficiências de remoção de produtos farmacêuticos em estações de tratamento de águas residuais de laboratório, piloto e em escala real, com base em observações que podem ser afetadas pelas abordagens teóricas e metodológicas utilizadas. Nesta Revisão Crítica, avaliamos os fatores que influenciam as eficiências de remoção observadas de três antibióticos (sulfametoxazol, ciprofloxacina, tetraciclina) em sistemas de tratamento biológico em escala piloto e em escala real. Os fatores avaliados incluem (i) retransformação para produtos farmacêuticos originais de, por exemplo, metabólitos conjugados e análogos, (ii) tempo de retenção de sólidos (SRT), (iii) frações sorvidas em sólidos e (iv) dinâmica no carregamento de afluentes e efluentes. Foi utilizada uma metodologia recentemente desenvolvida, contando com a comparação das previsões de eficiência de remoção (obtidas com o Modelo de Lodo Ativado para Xenobióticos (ASM-X)) com dados medidos representativos da literatura. Aplicando esta metodologia, demonstramos que (a) a eliminação do sulfametoxazol pode ser significativamente subestimada quando não se considera a retransformação a partir de metabólitos conjugados, dependendo do tipo (urbano ou hospitalar) e tamanho das bacias hidrográficas a montante; (b) operação em SRT prolongado pode aumentar a remoção do antibiótico, como mostrado para sulfametoxazol; (c) não contabilizar as frações sorvidas nos sólidos afluentes e efluentes pode subestimar levemente a eficiência de remoção do ciprofloxacino. Usando a tetraciclina como substância de exemplo, avaliamos as implicações da dinâmica e retransformação dos efluentes na exposição ambiental e na previsão de riscos.

Artigo publicado no site ACS Publications, no Journal Environmental, Science & Technology.