Assessing mixture toxicity of disinfectants in zebrafish

Abstract

Large quantities of chemicals (e.g. detergents and disinfectants) are used in hospitals for cleaning and disinfection. Their effluents consist of a mixture which can cause serious environmental problems. In this work, the effects of binary mixtures between three hospital disinfectants: glutaraldehyde (GA), formaldehyde (FA) or ortho-phthalaldehyde (OPA) and the surfactant benzalkonium chloride (BKC) on zebrafish early life-stages were studied. The assays were based on the OECD guideline on Fish Embryo Toxicity (FET) Test. Over 96 hours the organisms were daily inspected with stereomicroscopy, registering the mortality. The BKC, FA, GA and OPA showed high toxicity for zebrafish embryos presenting LC50 values at 96 h of 3.9 mg/l, 546.8 mg/l, 23.97 mg/l and 64.9 μg/l, respectively. Mixtures data was fitted to the independent action and concentration addiction models in order to verify which model best described the obtained results and to analyze possible interactive responses. At 96 hours, the results showed that the mixture toxicity of BKC and FA is best predictable by concentration addition with a dose level dependency deviation (antagonism at low dose and synergism at high dose), whereas concentration addition with an antagonist deviation function described the mixture of BKC and GA. For BKC and OPA, Independent action best described the mixture, with a synergism deviation function from the reference model. This study drives attention to the problem of the hospital effluents due the release of its complex mixtures and its toxicity that may represent a real environmental problem.

Grandes quantidades de produtos químicos (por exemplo, detergentes e desinfetantes) são usados em hospitais para limpeza e desinfeção. Os seus efluentes consistem em misturas que podem causar sérios problemas ambientais. Neste trabalho foram estudados os efeitos de três misturas entre desinfetantes hospitalares: glutaraldeído (GA), formaldeído (FA) ou ortoftaldeído (OPA), com o surfatante cloreto de benzalcónio (BKC), nos primeiros estádios de vida do peixe zebra. Os ensaios foram baseados no protocolo OCDE do Teste de Toxicidade em Embriões de Peixe (FET). Durante 96 horas, os organismos foram observados diariamente com um estereomicroscópio, registando-se a mortalidade. BKC, FA, GA, e OPA mostraram alta toxicidade para os embriões de peixe zebra apresentando valores de CL50 para as 96 h de 3.9 mg/l, 546.8 mg/l, 27.97 mg/l e 64.9 μg/l respetivamente. Para os dados das misturas foram usados os modelos de ação independente e adição de concentração, a fim de determinar o modelo mais adequado para prever a sua toxicidade e analisar possíveis efeitos interativos. Às 96 horas, os resultados mostraram que a toxicidade da mistura de BKC e FA é melhor previsível pela adição de concentração com dependência da dose (antagonismo em dose baixa e sinergismo em doses elevadas), enquanto que a adição de concentração com uma função de desvio antagonista descreveu a mistura de BKC e GA. Para BKC e OPA, é a acção independente que melhor descreve a mistura, com uma função de desvio sinergístico do modelo de referência. Este estudo dirige a atenção para a problemática dos efluentes hospitalares devido à libertação de suas misturas complexas e sua toxicidade, que pode representar um real problema ambiental.