Degradation and inactivation of adenovirus in water by photo-electro-oxidation / Degradação e inativação de adenovírus na água por fotoeletrooxidação

The present study analyzed the efficiency of the photo-electro-oxidation process as a method for degradation and inactivation of adenovirus in water. The experimental design employed a solution prepared from sterile water containing 5.107 genomic copies/L (gc/L) of a standard strain of human adenovirus type 5 (HAdV-5) divided into two equal parts, one to serve as control and one treated by photo-electro-oxidation (PEO) for 3 hours and with a 5A current. Samples collected throughout the exposure process were analyzed by real-time polymerase chain reaction (qPCR) for viral genome identification and quantitation. Prior to gene extraction, a parallel DNAse treatment step was carried out to assess the integrity of viral particles. Integrated cell culture (ICC) analyses assessed the viability of infection in a cell culture. The tested process proved effective for viral degradation, with a 7 log10 reduction in viral load after 60 minutes of treatment. The DNAse-treated samples exhibited complete reduction of viral load after a 75 minute exposure to the process, and ICC analyses showed completely non-viable viral particles at 30 minutes of treatment.

Resumo O presente estudo analisou a eficiência do processo de fotoeletrooxidação como metodologia para a degradação e inativação de adenovírus em água. A concepção experimental emprega uma solução preparada a partir de água estéril contendo 5,107 cópias genômicas/L (gc/L) de uma amostra padrão de adenovírus humano tipo 5 (HAdV-5), dividida em duas partes iguais, uma para servir como controle e outra tratada por fotoeletrooxidação (PEO) durante 3 horas e com uma corrente de 5A. As amostras recolhidas durante o processo de exposição foram analisadas por PCR quantitativo em tempo real (qPCR) para identificação e quantificação do genoma viral. Antes da extração de ácidos nucleicos, um passo de tratamento com DNAse paralelo foi realizado para avaliar a integridade das partículas virais. Um ensaio de qPCR integrado à cultura de células (ICC-qPCR) permitiu analisar a viabilidade de infecção em uma cultura de células. O processo mostrou-se eficaz testada para a degradação viral, com uma redução de 7 log10 da carga viral após 60 minutos de tratamento. As amostras tratadas com DNAse exibiram redução completa da carga viral após uma exposição de 75 minutos ao processo, e a análise de ICC-qPCR mostrou partículas virais completamente não-viáveis ​​em 30 minutos de tratamento.

Cytotoxicity assays to evaluate tannery effluents treated by photoelectrooxidation / Ensaios de citotoxicidade na avaliação de efluentes de curtume tratados por fotoeletrooxidação

The advanced oxidation process (AOP) is used to increase the treatment efficiency of effluents however, it is necessary to compare the toxicity of treated and untreated effluents to evaluate if the decontamination process does not cause any biological harm. Cultured cells have been previously used to assess the genotoxic and cytotoxic potential of various compounds. Hence, the aim of this work was to assess the applicability of cytotoxicity assays to evaluate the toxicity related to the AOP treatment. Samples of an industrial effluent were collected after their treatment by a conventional method. Cytotoxicity of standard and AOP treated effluents was assessed in CRIB and HEp-2 cell line using the MTT and neutral red assays. We observed decrease at cell viability in the both assays (50% MTT and 13% NRU) when cells were exposed to the AOP treatment in the highest concentration. Thus, cytotoxic assays in cultured cells can be explored as an useful method to evaluate toxicity as well as to optimize effluents treatment process.

Resumo O processo de oxidação avançada (POA) tem sido usado para aumentar a eficiência do tratamento de efluentes; no entanto, é necessário comparar a toxicidade de efluentes tratados e não tratados para avaliar se o processo de descontaminação não é capaz de causar algum risco biológico. Cultivos celulares têm sido utilizados para avaliar o potencial genotóxico e citotóxico de vários compostos. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar a aplicabilidade de ensaios de citotoxicidade para avaliar a toxicidade relacionada ao tratamento com POA. As amostras de um efluente industrial foram recolhidas após o tratamento por um método convencional. A citotoxicidade dos efluentes padrão e tratado com POA foi avaliada nas linhagens celulares CRIB e HEp-2 usando os ensaios do MTT e do vermelho neutro. Observou-se diminuição da viabilidade celular em ambos os ensaios (50% MTT e 13% VN) quando as células foram expostas à concentração mais elevada do efluente tratado com POA. Assim, os ensaios de citotoxicidade em cultivos celulares podem ser explorados como um método útil para avaliar a toxicidade, bem como para otimizar os processos de tratamento de efluentes.

Concentrations of PM2.5-10 and PM2.5 and metallic elements around the Schmidt Stream area, in the Sinos River Basin, southern Brazil / Concentrações de MP2,5-10 e MP2,5 e elementos metálicos junto à área do Arroio Schmidt, na bacia do Rio dos Sinos, sul do Brasil

This research aimed to evaluate the air quality, by determining the concentrations of PM2.5-10, PM2.5 and the metallic elements Al, Ba, Cd, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Zn and Hg in the leaf part of ryegrass (Lolium multiflorum) in an area close to Schmidt Stream, at the lower section of Sinos River Basin (SRB), in a research campaign of six months, from October 2013 to March 2014. The particles collected in the PM sampling were analyzed by Scanning Electron Microscopy (SEM) combined with Energy Dispersive X-ray Spectrometry (EDS), in order to study their morphology and chemical composition. The mean concentration of PM2.5-10 was 9.1 µg m–3, with a range of 2.2 µg m–3 to 15.4 µg m–3 and the mean concentration of PM2.5was 4.7 µg m–3, with a range of 1.9 µg m–3 to 8.2 µg m–3. Concentrations of metallic elements, especially Pb, Cr and Zn, were classified as Class 4 (very high pollution levels), according to the classification proposed by Klumpp et al. (2004). Chemical and morphological analysis of PM revealed the presence of particles of biological origin, soot (Cr, Fe, Ni, Zn, Cd, Hg and Pb), salts (KCl) and soil resuspension (Al and Si). The integrated study methodology, employing environmental variables, such as PM and ryegrass, can be of help in the preparation of wide-ranging environmental diagnoses, in addition providing information needed to develop precautionary measures designed to minimize the effects of atmospheric pollution that takes into consideration the environment’s supportive capacity and environmental quality.

Resumo O objetivo desta pesquisa foi avaliar a qualidade do ar, por meio da determinação das concentrações do MP2,5-10, MP2,5 e dos elementos metálicos Al, Ba, Cd, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Zn e Hg na folha do azevém (Lolium multiflorum) em uma área próxima ao Arroio Schmidt, no trecho inferior da Bacia do Rio dos Sinos (BRS), em uma campanha de seis meses de pesquisa, de outubro de 2013 a março de 2014. As partículas coletadas na amostragem do MP foram analisadas por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), combinada com Espectrometria de Energia Dispersiva de Raios X (EDS), a fim de estudar sua morfologia e composição química. As concentrações médias de MP2,5-10 e MP2,5 foram de 9,1 µg m–3 e 4,7 µg m–3, respectivamente. As concentrações médias dos elementos metálicos Pb, Cr e Zn na parte foliar do azevém foram de 13,58 mg kg–1, 5,26 mg kg–1 e 88,80 mg kg–1, respectivamente, caracterizando a área como Classe 4 (nível muito elevado de poluição), conforme classificação proposta por Klumpp et al. (2004). A caracterização química e morfológica das partículas coletadas revelou a presença de fuligem (Cr, Fe, Ni, Zn, Cd, Hg e Pb), materiais biológicos, cristais salinos (KCl) e partículas ressuspensas de poeira do solo (Al e Si). Estudos integrados empregando variáveis ambientais como o MP e o biomonitoramento com azevém podem auxiliar na elaboração de diagnósticos ambientais robustos, além de fornecer informações para o desenvolvimento de medidas de precaução que considerem a capacidade de suporte do meio ambiente e que visem à minimização dos efeitos prejudiciais da poluição atmosférica.

Water quality assessment of the Sinos River – RS, Brazil / Qualidade da água do Rio dos Sinos – RS, Brasil

Worldwide environmental pollution is increasing at the same rate as social and economic development. This growth, however, is disorganized and leads to increased degradation of water resources. Water, which was once considered inexhaustible, has become the focus of environmental concerns because it is essential for life and for many production processes. This article describes monitoring of the water quality at three points along the Sinos River (RS, Brazil), one in each of the upper, middle and lower stretches. The points were sampled in 2013 and again in 2014. The water samples were analyzed to determine the following physical and chemical parameters plus genotoxicity to fish: metals (Cr, Fe, Al), chemical oxygen demand, biochemical oxygen demand, chlorides, conductivity, total suspended solids, total phosphorous, total and fecal coliforms, pH, dissolved oxygen, turbidity, total Kjeldahl nitrogen nitrate and ammoniacal nitrogen. Genotoxicity was tested by exposing individuals of the species Astyanax jacuhiensis to water samples and then comparing them with a control group exposed to water from the public water supply. The results confirmed the presence of substances with genotoxic potential at the sample points located in the middle and lower stretches of the river. The results for samples from the upper stretch, at P1, did not exhibit differences in relation to the control group. The physical and chemical analyses did not detect reductions in water quality in the lower stretch, as had been expected in view of the large volumes of domestic and industrial effluents discharged into this part of the river.

Resumo A poluição ambiental aumenta mundialmente, no mesmo ritmo que o desenvolvimento social e econômico. Este crescimento é, muitas vezes, desorganizado e proporciona um aumento da degradação dos recursos hídricos. Água, que já foi considerado inesgotável, tornou-se o foco das preocupações ambientais, pois é essencial para a vida e para muitos processos de produção. Este artigo aborda o monitoramento da qualidade da água, em três pontos do Rio dos Sinos, compreendendo o trecho superior, médio e inferior. Os pontos foram monitorados entre 2013 e 2014. As amostras de água foram analisadas para determinar os parâmetros físico-químicos complementarmente a genotoxicidade em peixes: metais (Cr, Fe, Al), demanda química de oxigenio, demanda bioquímica de oxigênio, cloretos, condutividade, sólidos suspensos totais, fósforo total, coliformes totais e fecais, pH, oxigênio dissolvido, turbidez, nitrogênio total Kjeldahl, nitrato e nitrogênio amoniacal. A avaliação de genotoxicidade foi conduzida pela exposição à água de diferentes pontos do rio de indivíduos da espécie Astyanax jacuhiensis. O grupo controle foi exposto à água de abastecimento público. Os resultados confirmam a presença de substâncias com potencial genotóxico nos pontos localizados nos trechos médio e inferior. No trecho superior, ponto 1, não houve diferenças em relação ao grupo controle. A diminuição da qualidade da água do trecho inferior quando comparada com o superior também foi confirmada através das análises físico-químicas, as quais indicaram uma redução na qualidade da água nos trechos inferiores, como o esperado devido ao grande escoamento de esgotos domésticos e industriais neste trecho do rio.

Degradation and inactivation of adenovirus in water by photo-electro-oxidation

The present study analyzed the efficiency of the photo-electro-oxidation process as a method for degradation and inactivation of adenovirus in water. The experimental design employed a solution prepared from sterile water containing 5.107 genomic copies/L (gc/L) of a standard strain of human adenovirus type 5 (HAdV-5) divided into two equal parts, one to serve as control and one treated by photo-electro-oxidation (PEO) for 3 hours and with a 5A current. Samples collected throughout the exposure process were analyzed by real-time polymerase chain reaction (qPCR) for viral genome identification and quantitation. Prior to gene extraction, a parallel DNAse treatment step was carried out to assess the integrity of viral particles. Integrated cell culture (ICC) analyses assessed the viability of infection in a cell culture. The tested process proved effective for viral degradation, with a 7 log10 reduction in viral load after 60 minutes of treatment. The DNAse-treated samples exhibited complete reduction of viral load after a 75 minute exposure to the process, and ICC analyses showed completely non-viable viral particles at 30 minutes of treatment.

Resumo O presente estudo analisou a eficiência do processo de fotoeletrooxidação como metodologia para a degradação e inativação de adenovírus em água. A concepção experimental emprega uma solução preparada a partir de água estéril contendo 5,107 cópias genômicas/L (gc/L) de uma amostra padrão de adenovírus humano tipo 5 (HAdV-5), dividida em duas partes iguais, uma para servir como controle e outra tratada por fotoeletrooxidação (PEO) durante 3 horas e com uma corrente de 5A. As amostras recolhidas durante o processo de exposição foram analisadas por PCR quantitativo em tempo real (qPCR) para identificação e quantificação do genoma viral. Antes da extração de ácidos nucleicos, um passo de tratamento com DNAse paralelo foi realizado para avaliar a integridade das partículas virais. Um ensaio de qPCR integrado à cultura de células (ICC-qPCR) permitiu analisar a viabilidade de infecção em uma cultura de células. O processo mostrou-se eficaz testada para a degradação viral, com uma redução de 7 log10 da carga viral após 60 minutos de tratamento. As amostras tratadas com DNAse exibiram redução completa da carga viral após uma exposição de 75 minutos ao processo, e a análise de ICC-qPCR mostrou partículas virais completamente não-viáveis em 30 minutos de tratamento.

Concentrations of PM2.5-10 and PM2.5 and metallic elements around the Schmidt Stream area, in the Sinos River Basin, southern Brazil

This research aimed to evaluate the air quality, by determining the concentrations of PM2.5-10, PM2.5 and the metallic elements Al, Ba, Cd, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Zn and Hg in the leaf part of ryegrass (Lolium multiflorum) in an area close to Schmidt Stream, at the lower section of Sinos River Basin (SRB), in a research campaign of six months, from October 2013 to March 2014. The particles collected in the PM sampling were analyzed by Scanning Electron Microscopy (SEM) combined with Energy Dispersive X-ray Spectrometry (EDS), in order to study their morphology and chemical composition. The mean concentration of PM2.5-10 was 9.1 µg m3, with a range of 2.2 µg m3 to 15.4 µg m3 and the mean concentration of PM2.5was 4.7 µg m3, with a range of 1.9 µg m3 to 8.2 µg m3. Concentrations of metallic elements, especially Pb, Cr and Zn, were classified as Class 4 (very high pollution levels), according to the classification proposed by Klumpp et al. (2004). Chemical and morphological analysis of PM revealed the presence of particles of biological origin, soot (Cr, Fe, Ni, Zn, Cd, Hg and Pb), salts (KCl) and soil resuspension (Al and Si). The integrated study methodology, employing environmental variables, such as PM and ryegrass, can be of help in the preparation of wide-ranging environmental diagnoses, in addition providing information needed to develop precautionary measures designed to minimize the effects of atmospheric pollution that takes into consideration the environments supportive capacity and environmental quality.

Resumo O objetivo desta pesquisa foi avaliar a qualidade do ar, por meio da determinação das concentrações do MP2,5-10, MP2,5 e dos elementos metálicos Al, Ba, Cd, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Zn e Hg na folha do azevém (Lolium multiflorum) em uma área próxima ao Arroio Schmidt, no trecho inferior da Bacia do Rio dos Sinos (BRS), em uma campanha de seis meses de pesquisa, de outubro de 2013 a março de 2014. As partículas coletadas na amostragem do MP foram analisadas por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), combinada com Espectrometria de Energia Dispersiva de Raios X (EDS), a fim de estudar sua morfologia e composição química. As concentrações médias de MP2,5-10 e MP2,5 foram de 9,1 µg m3 e 4,7 µg m3, respectivamente. As concentrações médias dos elementos metálicos Pb, Cr e Zn na parte foliar do azevém foram de 13,58 mg kg1, 5,26 mg kg1 e 88,80 mg kg1, respectivamente, caracterizando a área como Classe 4 (nível muito elevado de poluição), conforme classificação proposta por Klumpp et al. (2004). A caracterização química e morfológica das partículas coletadas revelou a presença de fuligem (Cr, Fe, Ni, Zn, Cd, Hg e Pb), materiais biológicos, cristais salinos (KCl) e partículas ressuspensas de poeira do solo (Al e Si). Estudos integrados empregando variáveis ambientais como o MP e o biomonitoramento com azevém podem auxiliar na elaboração de diagnósticos ambientais robustos, além de fornecer informações para o desenvolvimento de medidas de precaução que considerem a capacidade de suporte do meio ambiente e que visem à minimização dos efeitos prejudiciais da poluição atmosférica.

Cytotoxicity assays to evaluate tannery effluents treated by photoelectrooxidation

The advanced oxidation process (AOP) is used to increase the treatment efficiency of effluents however, it is necessary to compare the toxicity of treated and untreated effluents to evaluate if the decontamination process does not cause any biological harm. Cultured cells have been previously used to assess the genotoxic and cytotoxic potential of various compounds. Hence, the aim of this work was to assess the applicability of cytotoxicity assays to evaluate the toxicity related to the AOP treatment. Samples of an industrial effluent were collected after their treatment by a conventional method. Cytotoxicity of standard and AOP treated effluents was assessed in CRIB and HEp-2 cell line using the MTT and neutral red assays. We observed decrease at cell viability in the both assays (50% MTT and 13% NRU) when cells were exposed to the AOP treatment in the highest concentration. Thus, cytotoxic assays in cultured cells can be explored as an useful method to evaluate toxicity as well as to optimize effluents treatment process.

Resumo O processo de oxidação avançada (POA) tem sido usado para aumentar a eficiência do tratamento de efluentes; no entanto, é necessário comparar a toxicidade de efluentes tratados e não tratados para avaliar se o processo de descontaminação não é capaz de causar algum risco biológico. Cultivos celulares têm sido utilizados para avaliar o potencial genotóxico e citotóxico de vários compostos. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar a aplicabilidade de ensaios de citotoxicidade para avaliar a toxicidade relacionada ao tratamento com POA. As amostras de um efluente industrial foram recolhidas após o tratamento por um método convencional. A citotoxicidade dos efluentes padrão e tratado com POA foi avaliada nas linhagens celulares CRIB e HEp-2 usando os ensaios do MTT e do vermelho neutro. Observou-se diminuição da viabilidade celular em ambos os ensaios (50% MTT e 13% VN) quando as células foram expostas à concentração mais elevada do efluente tratado com POA. Assim, os ensaios de citotoxicidade em cultivos celulares podem ser explorados como um método útil para avaliar a toxicidade, bem como para otimizar os processos de tratamento de efluentes.

Water quality assessment of the Sinos River RS, Brazil

Worldwide environmental pollution is increasing at the same rate as social and economic development. This growth, however, is disorganized and leads to increased degradation of water resources. Water, which was once considered inexhaustible, has become the focus of environmental concerns because it is essential for life and for many production processes. This article describes monitoring of the water quality at three points along the Sinos River (RS, Brazil), one in each of the upper, middle and lower stretches. The points were sampled in 2013 and again in 2014. The water samples were analyzed to determine the following physical and chemical parameters plus genotoxicity to fish: metals (Cr, Fe, Al), chemical oxygen demand, biochemical oxygen demand, chlorides, conductivity, total suspended solids, total phosphorous, total and fecal coliforms, pH, dissolved oxygen, turbidity, total Kjeldahl nitrogen nitrate and ammoniacal nitrogen. Genotoxicity was tested by exposing individuals of the species Astyanax jacuhiensis to water samples and then comparing them with a control group exposed to water from the public water supply. The results confirmed the presence of substances with genotoxic potential at the sample points located in the middle and lower stretches of the river. The results for samples from the upper stretch, at P1, did not exhibit differences in relation to the control group. The physical and chemical analyses did not detect reductions in water quality in the lower stretch, as had been expected in view of the large volumes of domestic and industrial effluents discharged into this part of the river.

Resumo A poluição ambiental aumenta mundialmente, no mesmo ritmo que o desenvolvimento social e econômico. Este crescimento é, muitas vezes, desorganizado e proporciona um aumento da degradação dos recursos hídricos. Água, que já foi considerado inesgotável, tornou-se o foco das preocupações ambientais, pois é essencial para a vida e para muitos processos de produção. Este artigo aborda o monitoramento da qualidade da água, em três pontos do Rio dos Sinos, compreendendo o trecho superior, médio e inferior. Os pontos foram monitorados entre 2013 e 2014. As amostras de água foram analisadas para determinar os parâmetros físico-químicos complementarmente a genotoxicidade em peixes: metais (Cr, Fe, Al), demanda química de oxigenio, demanda bioquímica de oxigênio, cloretos, condutividade, sólidos suspensos totais, fósforo total, coliformes totais e fecais, pH, oxigênio dissolvido, turbidez, nitrogênio total Kjeldahl, nitrato e nitrogênio amoniacal. A avaliação de genotoxicidade foi conduzida pela exposição à água de diferentes pontos do rio de indivíduos da espécie Astyanax jacuhiensis. O grupo controle foi exposto à água de abastecimento público. Os resultados confirmam a presença de substâncias com potencial genotóxico nos pontos localizados nos trechos médio e inferior. No trecho superior, ponto 1, não houve diferenças em relação ao grupo controle. A diminuição da qualidade da água do trecho inferior quando comparada com o superior também foi confirmada através das análises físico-químicas, as quais indicaram uma redução na qualidade da água nos trechos inferiores, como o esperado devido ao grande escoamento de esgotos domésticos e industriais neste trecho do rio.

Evaluation of water quality at the source of streams of the Sinos River Basin, southern Brazil / Avaliacão da qualidade da água das nascentes de arroios da Bacia do Rio dos Sinos, região sul do Brasil

The Sinos River Basin (SRB) is located in the northeastern region of the state of Rio Grande do Sul (29º20' to 30º10'S and 50º15' to 51º20'W), southern Brazil, and covers two geomorphologic provinces: the southern plateau and the central depression. It is part of the Guaíba basin, has an area of approximately 800 km 2 and contains 32 counties. The basin provides drinking water for 1.6 million inhabitants in one of the most important industrial centres in Brazil. This study describes different water quality indices (WQI) used for the sub-basins of three important streams in the SRB: Pampa, Estância Velha/Portão and Schmidt streams. Physical, chemical and microbiological parameters assessed bimonthly using samples collected at each stream source were used to calculate the Horton Index (HI), the Dinius Index (DI) and the water quality index adopted by the US National Sanitation Foundation (NSF WQI) in the additive and multiplicative forms. These indices describe mean water quality levels at the streams sources. The results obtained for these 3 indexes showed a worrying scenario in which water quality has already been negatively affected at the sites where three important sub-basins in the Sinos River Basin begin to form.

A Bacia Hidrográfica do Rio dos Sinos (BHRS) está localizada na região Nordeste do Estado do Rio Grande do Sul (29º20' to 30º10'S and 50º15' to 51º20'W), na região Sul do Brasil, envolvendo duas regiões geomorfológicas, o planalto Sul e a depressão central. Esta bacia faz parte da Bacia do Guaíba e tem uma área de aproximadamente 800 km 2, atingindo 32 municípios. A BHRS fornece água de abastecimento para cerca de 1.6 milhões de habitantes e para um dos mais importantes centros industriais do Brasil. Este artigo apresenta a determinação de diferentes índices de qualidade de água (IQA) para as regiões de nascente de três importantes sub-bacias pertencentes à BHRS: arroios Pampa, Estância Velha/Portão e Schmidt. Utilizando parâmetros físicos, químicos e microbiológicos, analisados em amostras coletadas bimestralmente em cada ponto próximo à nascente, foram calculados os índices de Horton (IH), de Dinius (ID) e o índice de qualidade de água da National Sanitation Foundation, EUA (IQANSF) usando os métodos somatório e produtório. Os resultados foram analisados para verificação da qualidade da água nos pontos amostrais a fim de comparar e classificar a água na região das nascentes das três sub-bacias. Uma avaliação conjunta dos índices calculados indicou que a água nos três pontos amostrais apresenta qualidade média. Os resultados dos três índices convergem a um cenário preocupante que indica que, desde os pontos iniciais de formação de três importantes sub-bacias do rio dos Sinos, já ocorrem problemas de qualidade de água.