Abstract:
Este trabalho teve como objetivo a avaliação da toxicidade dos contaminantes
metilparabeno (MeP) e diclofenaco (DFC) (PPCPs – Pharmaceutical and Personal Care
Products) para microalgas verdes usando diversas respostas e modelos matemáticos. Foi
avaliada a toxicidade dos contaminantes puros por meio de testes clássicos de toxicidade
padronizados (72 h de exposição - microalgas verdes). Foram utilizados como endpoins: a taxa
de crescimento, teor de clorofila-a e a viabilidade celular. Para o cálculo dos parâmetros de
toxicidade usaram-se modelos e abordagens estatísticas diferentes para a obtenção da
concentração de efeito para x% dos organismos (CEx). Para o MeP, composto com menos
resultados disponíveis na literatura, foi derivado um Predict not Effect Concentration value
(PNEC) com duas abordagens determinística e probabilística. Dentro da abordagem
probabilística foi construído a curva de sensibilidade das espécies (SSD), utilizando dados
confiáveis e relevantes, de acordo com a ferramenta web de SciRAP. Para a microalga
Desmodesmus communis utilizando a taxa de crescimento como endpoint foram obtidos
diferentes valores de CE50 e desenvolvidos passo a passo em 3 modelos estatísticos: Weilbull e
Logistico da abordagem frequentista, e Beta da abordagem bayesiana. Os resultados de CE50
para D. communis variaram entre 82,36 mg/L de DFC para Logístico/frequentista; 89,47 mg/L
de DFC para Weibull/frequentista; e 101,70 mg/L de DFC para Beta/Bayesiana. Os três modelos
foram adequados para o conjunto de dados (D. communis - DFC), mas o modelo Weibull foi
escolhido por apresentar o valor mais baixo de EC10 e ser aceitável em um contexto Bayesiano.
No caso do MeP foi testada a toxicidade em três microalgas Pediastrum boryanum, D. communis
e Raphidocelis subcapitata. Os valores de toxicidade CE50 utilizando modelos Weibull e
logístico de 3 parâmetros, e regressão assintótica de 2 parâmetros foram, respectivamente, 81,18;
124, 88; 18,27 mg/L de MeP, sendo que o endpoint utilizado foi o teor de clorofila-a. Com estes
dados e os disponíveis na literatura (avaliados pelo ScRIP) foram utilizados na construção da
SSD e derivação do PNEC probabilístico em 65 µg/L de MeP. De acordo com isto, as espécies
mais suscetíveis ao MeP foram a Daphnia magna e o Vibrio fischeri, e entre as microalgas, R.
subcapitata foi a mais suscetível e D. communis a mais tolerante. No entanto, na abordagem
determinística foi estimado um PNEC de 5,7 µg/L de MeP. Assim, foi possível concluir que a
CE50 é um valor que pode variar para o mesmo conjunto de dados (organismo e composto teste)
de acordo com o endpoint escolhido e o modelo de regressão usado para calcular a toxicidade.
This work aims to evaluate the toxicity of methylparaben (MeP) and diclofenac (DFC)
contaminants (PPCPs) for green microalgae using different endpoints and mathematical models.
The toxicity of pure contaminants was assessed by standardized toxicity tests (72 h of exposure -
green microalgae). The endpoints were: growth rate, chlorophyll-a content and cell viability. For
the calculation of toxicity, different statistical models and approaches were used to obtain the
effect concentration for x% of organisms (ECx). For the MeP, compound with fewer results
available in the literature, a Predict Non-Effect Concentration value (PNEC) was derived with
two deterministic and probabilistic approaches. Within the probabilistic approach, the species
sensitivity curve (SSD) was constructed using reliable and relevant data, according to the
SciRAP web tool. For Desmodesmus communis different values of EC50 were obtained based on
growth rate and they were developed step by step in three statistical models: Weilbull and
Logistic of the frequentist approach, and Beta of the Bayesian approach. The results of EC50 for
D. communis ranged from 82.36 mg/L of DFC to Logistic / frequentist; 89.47 mg/L DFC for
Weibull / frequentist; and 101.70 mg/L DFC to Beta / Bayesian. The three models were suitable
for the data set (D. communis - DFC), but the Weibull model was chosen because it presented the
lowest value of EC10 and was acceptable in a Bayesian context. In the case of MeP toxicity was
tested in three microalgae Pediastrum boryanum, D. communis and Raphidocelis subcapitata.
The EC50 toxicity values using Weibull and logistic models of 3 parameters, and asymptotic
regression of 2 parameters were, respectively, 81.18; 124, 88; 18.27 mg/L of MeP, and the
endpoint used was the chlorophyll-a content. With these data and those available in the literature
(evaluated by ScRIP) were used to the construction of the SSD and derivation of the probabilistic
PNEC at 65 μg/L of MeP. Accordingly, the most susceptible species to MeP were Daphnia
magna and Vibrio fischeri, and between microalgae, R. subcapitata was the most sensitive and
D. communis more tolerant. However, in the deterministic approach a PNEC of 5.7 μg/L of MeP
was estimated. Thus, it was possible to conclude that EC50 is a value that can vary for the same
data set (organism and test compound) according to the chosen endpoint and the regression
model used to calculate the toxicity.
