Avaliação físico-química e toxicológica de lixiviado de cinzas pesadas provenientes da combustão de madeira tratada com arseniato de cobre cromatado tipo C

Abstract

A madeira é um insumo largamente utilizado, tanto para a construção civil, quanto para a fabricação de móveis, a indústria naval e como recurso energético. A aplicação para alguns dos fins supracitados necessita que a madeira possua características de elevada durabilidade e resistência. Nesse sentido, tratamentos preservativos que fornecem tais características têm sido amplamente utilizados. Um tradicional tratamento preservativo de madeira é a formulação arseniato de cobre cromatado (CCA), a qual foi popularizada a partir da década de 1970. Sua composição inclui cobre (CuO), cromo (CrO5) e arsênio (As2O5), revelando elevado potencial tóxico. O potencial tóxico destas pode ser incrementado quando a madeira tratada com CCA é utilizada como combustível, pois há emissões de quantidades significativas de arsênio, conhecidamente carcinogênico, e estas cinzas também concentram cromo com significativa toxicidade. Neste sentido, o objetivo deste trabalho foi avaliar, o efeito ecotóxico e genotóxico de cinzas pesadas provenientes da combustão de madeira tratada com arseniato de cobre cromatado tipo C e de madeira não tratada, em diferentes modelos experimentais (bioindicadores). As cinzas foram produzidas por ensaio de queima, e os lixiviados produzidos conforme ABNT, NBR 10005 de 2004, com adaptações. A análise físico-química mostrou altos teores de arsênico e cromo, 59,45 e 54,28 mg/L, respectivamente, no lixiviado de cinzas de madeira tratadas (LCPMT-CCA), e 0,70 mg/L, 0,30 mg/L foram encontrados no lixiviado de cinzas de madeira não tratada (LCPMNT), respectivamente. Nenhum teor significativo de cobre foi encontrado nos lixiviados, entretanto as cinzas brutas de madeira tratada com CCA possuíam significativo teor de cobre, o que sugere que a lixiviação deste metal não foi possível com água ultrapura. O LCPMT-CCA causou toxicidade significativa em plantas superiores (Lactuca sativa L. e Allium cepa L.), com efeitos agudos e subagudos, e no microcrustáceo Artemia spp. (CL50 = 24,62%). No DNA das células NIH3T3, concentrações de 2% e 5% apresentaram aumento significativo na Frequência de Danos (DF) e no Índice de Danos (DI) e, e apresentaram uma diminuição linear significativa na viabilidade celular em concentrações a partir de 2%, verificada pelo ensaio MTT. Ambos os lixiviados causaram hemólise em eritrócitos humanos nas concentrações de 75% e 90%. Porém, alterações morfológicas destes foram verificadas por citometria de fluxo nos eritrócitos expostos ao LCPMT-CCA em concentrações menores como 25 e 50%. Os resultados obtidos durante os ensaios ecotoxicológicos, MTT, cometa e na hemólise in vitro, sugerem que o teor de arsênico e cromo do LCPMT-CCA desempenha um papel importante nos efeitos ecotóxicos, tóxicos e genotóxicos provocados pelo mesmo, e seu possível mecanismo de toxicidade envolve estresse oxidativo resultante do dano ao DNA, promovido pela metabolização dos compostos do CCA, As e Cr. Entretanto, esses efeitos não foram desencadeados pelo LCPMNT.

Abstract: Wood is a widely used input, both for construction, furniture manufacturing, shipbuilding, and even as an energy resource. The wood needs characteristics of high durability and resistance for the above mentioned purposes. In this sense, preservative treatments that provide such characteristics have been widely used. A traditional preservative treatment of wood is the chromium copper arsenate (CCA) formulation which has been popularized since the 1970s. Its composition includes copper (CuO), chromium (CrO5), and arsenic (As2O5), revealing high toxic potential. Their toxic potential can be increased when CCA-treated wood is used as fuel. Emissions of significant amounts of arsenic, known to be carcinogenic, occur and these ashes also concentrate chromium with significant toxicity. Therefore, it was evaluated, ecotoxic, toxic and genotoxic potentials of bottom ash leachate originated from the combustion of CCA-treated wood compared to untreated one. The ashes were produced by burning test, and the leachate produced according to ABNT, NBR 10005 of 2004, with adaptations. The physicochemical analysis showed high levels of arsenic and chromium, 59.45 and 54.28 mg/L, respectively, in CCA-treated wood ash leachate (CCA-TWBAL), and 0.70 mg/L, 0.30 mg/L were found in untreated wood ash leachate (UWBAL), respectively. No significant copper content was found in the leachate. However, the raw wood ashes treated with CCA had a significant copper content, suggesting that the leaching of this metal was not possible with ultrapure water. CCA-TWBAL caused significant toxicity in higher plants (Lactuca sativa L. and Allium cepa L.) with acute and subacute effects and in microcrustacean Artemia spp. (LC50 = 24.62%). In NIH3T3 cell DNA, concentrations of 2% and 5% showed a significant increase in Damage Index (DI) and Damage Frequency (DF), respectively, and showed a significant linear decrease in cell viability at concentrations from 2%, verified by the MTT test. Both leachate caused hemolysis in human erythrocytes at concentrations of 75% and 90%. Nevertheless, morphological alterations of these were verified by flow cytometry in erythrocytes exposed to CCATWBAL at concentrations of 25% and 50%. The results obtained during the ecotoxicological assays, MTT assay, comet assay and finally in vitro hemolysis, suggest that the leached arsenic and chromium content plays an important role in the ecotoxic, toxic and genotoxic effects caused by CCA-TWBAL, and its possible mechanism of toxicity involves oxidative stress resulting DNA damage, promoted by the metabolization of CCA compounds, As and Cr. These effects were not triggered by UWBAL.