Degradation of cyanotoxins (microcystin) in drinking water using photoelectrooxidation / Degradação de cianotoxinas (microcistinas) em água potável aplicando fotoeletrooxidação

The discharge of sewage and industrial effluents containing high concentrations of pollutants in water bodies increases eutrophication. Cyanobacteria, some of the organisms whose growth is promoted by high nutrient concentrations, are resistant and produce several types of toxins, known as cyanotoxins, highly harmful to human beings. Current water treatment systems for the public water supply are not efficient in degradation of toxins. Advanced oxidation processes (AOP) have been tested for the removal of cyanotoxins, and the results have been positive. This study examines the application of photoelectrooxidation in the degradation of cyanotoxins (microcystins). The performance of the oxidative processes involved was evaluated separately: Photocatalysis, Electrolysis and Photoelectrooxidation. Results showed that the electrical current and UV radiation were directly associated with toxin degradation. The PEO system is efficient in removing cyanotoxins, and the reduction rate reached 99%. The final concentration of toxin was less than 1 µg/L of microcystin in the treated solution.

A descarga de esgotos e efluentes industriais contendo altas concentrações de poluentes nos corpos d'água aumenta a eutrofização. As cianobactérias, são organismos cujo crescimento é promovido por concentrações elevadas de nutrientes, são resistentes e produzem vários tipos de toxinas conhecidas, como cianotoxinas, altamente prejudiciais para os seres humanos. Os sistemas atuais de tratamento de água para o abastecimento público de água não são eficientes na degradação destas toxinas. Processos oxidativos avançados (POA) foram testados para a remoção de cianotoxinas, e os resultados têm sido positivos. Este estudo avalia o processo de fotoeletrooxidação (FEO) na degradação de cianotoxinas (microcistinas). Foi avaliado o desempenho dos processos envolvidos separadamente: fotocatalisis, eletrólise e fotoeletrooxidação. Os resultados mostram que a potencia da radiação UV e da corrente elétrica estão diretamente associados com a degradação de toxinas. O sistema de FEO é eficiente na remoção de cianotoxinas e a redução foi de 99%. A concentração final de toxina foi inferior a 1 g / L de microcistina na solução tratada.

Hepatotoxicidade da cianotoxina microcistina / Hepatotoxicity of the microcystin cyanotoxin

Constitui interesse emergente em saúde pública avaliar a possibilidade de intoxicação humana por biotoxinas de algas cianofíceas, principalmente as hepatotoxinas do grupo das microcistinas. A microcistina, um heptapeptídeo monocíclico, é produzida principalmente pela cianobactéria Microcistis aeruginosa. São caracterizadas por alguns aminoácidos variáveis, dois deles com uma estrutura não usual que possuem importante papel na hepatotoxidade da microcistina. Apesar do acometimento humano atribuído as microcistinas incluírem gastroenterite, reações alérgicas ou irritativas, neurotoxicidade, o principal alvo da toxina é o fígado. Nos hepatócitos as microcistinas são carreadas pelo sistema transportador do ácido biliar, inibindo a atividade da proteína fosfatase no citoplasma. A inibição leva a mudanças morfológicas na membrana plasmática pela hiperfosforilação de citoqueratinas, e à atividade de promoção tumoral pelas proteínas hiperfosforiladas. Os métodos de detecção e quantificação de microcistinas no ambiente incluem a cromatografia líquida, o bioensaio em camundongos e os testes imunoenzimáticos. O último vem ganhando destaque pela praticidade e alta sensibilidade.

At public health, there is increasingly interest on evaluating the possibility of human intoxication by biotoxins from blue-green algae, mainly the hepatotoxins from the microcystin group. Microcystin, a monocyclic heptapeptide, is mainly produced by a cyanobacteria called Microcistis aeruginosa. It is characterized by a few variable amino acids, from which two of them have an unusual structure and play an important role in the hepatotoxicity of the microcystin. Although human illnesses include gastroenteritis, allergic or irritative reactions, and neurotoxicity, the main target of this toxin is the liver. Inside the hepatocytes, microcystins are carried by the transportation system of the bile acid, inhibiting the activity of the protein phosphatase in the cytoplasm. This inhibition causes a morphologic change in the plasmatic membrane because of the hyperphosphorylation of cytokeratins, and also the tumoral promotion by the hyperphosphorylated proteins. The techniques used in the detection and quantification of the microcystins in the environment include liquid chromatography, bioanalysis of mice, and immunoenzymatic tests using mono and polyclonal antibodies against those toxins. The latter has been remarked because of its practicality and its high sensibility.