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Degradação de contaminantes emergentes : um estudo por espectrometria de massa e outras técnicas analíticas
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Contaminantes emergentes são químicos que incluem compostos farmacêuticos, produtos de higiene pessoal e pesticidas encontrados em diversas matrizes ambientais como água potável, água superficial, efluentes e solo. Estes poluentes podem apresentar riscos para a saúde humana e o meio ambiente já que alguns foram reconhecidos por apresentarem ecotoxicidade aquática, interferência endócrina, genotoxicidade e desenvolvimento de resistência em microrganismos, porém, ainda não há uma legislação ambiental sobre as concentrações seguras permitidas em águas. Um grupo de contaminantes emergentes resultantes do amplo consumo pela sociedade moderna são os fármacos. A principal fonte desta classe de poluentes no ambiente provém de efluentes domésticos e estudos concluíram que muitos destes contaminantes não são completamente degradados em estações de tratamento de águas residuais (ETARs), logo, torna-se essencial desenvolver novas técnicas de remoção. Adicionalmente, há a preocupação da formação dos produtos de transformação (TPs), que são produtos gerados por processos bióticos a abióticos que podem apresentar ainda maior persistência e toxicidade em comparação com o contaminante de origem.
No capítulo 2 foi desenvolvido um método para a quantificação de nove contaminantes emergentes, sendo eles seis fármacos antidepressivos: amitriptilina (AMI), bupropiona, citalopram (CIT), duloxetina (DUL), trazodona (TRA) e venlafaxina (VEN) e três fármacos citostáticos: ciclofosfamida (CP), ifosfamida (IF) e metotrexato (MET). O trabalho consistiu em validar a extração em fase sólida em cromatografia líquida acoplada a espectrometria de massa do tipo triplo quadrupolo (HPLC-TQMS) para em seguida aplica-las em amostras reais. O método de extração apresentou valores de recuperação acima dos 80,2 % e limites de quantificação entre 2 e 4 ng L−1. Em seguida, os contaminantes foram quantificados em efluentes em concentrações entre 16 ng L−1 a 954 ng L−1, levando a concluir que não há uma completa remoção destes poluentes nos sistemas convencionais de tratamento.
Nos capítulos 3 e 4 foram estudadas as formações de TPs do CIT e do DUL, respetivamente, por simulações controladas de processos que podem ocorrer no meio aquático e em ETARs: hidrólise, fotodegradação (sob irradiação UV-vis) e cloração. As análises por cromatografia líquida de ultra performance acoplada à espectrometria de massa do tipo quadrupolo-tempo de voo (UHPLC-QTOF-MS) revelaram dezassete TPs do CIT e onze TPs do DUL com diversos caminhos de degradações e diferentes níveis de toxicidade obtidos por métodos computacionais (in silico) tendo posteriormente, alguns destes TPs sido identificados em efluentes. Este facto demonstra que estes TPs podem ter sido formados durante o tratamento de efluentes.
No capítulo 5 foi avaliada a eficiência de remoção do AMI, TRA e VEN na fotocatálise usando nanofios de titanato dopados com 1% de cobalto (Co-TNW), sob radiação UV−Vis, tendo sido demonstrada atividade fotocatalítica para o AMI e o VEN. Vinte TPs foram elucidados por UHPLC-QTOF-MS, sendo oito do AMI, sete do TRA e 5 do VEN com diferentes perfis de tempo durante a fotocatálise e a fotólise. Adicionalmente, a toxicidade in silico resultou em alguns TPs com potencial tóxico maior que os fármacos de origem. Para complementar, foi examinado a atividade fotocatalítica do catalisador sob radiação visível na degradação do AMI e foi observado um aumento na taxa de degradação com o Co-TNW com diferentes TPs formados.
No capítulo 6, nanofios de titanato modificados com ruténio (Ru-TNW) foram utilizados na degradação do CP e IF em efluentes do tratamento secundário sob radiação UV−Vis e foi observado um aumento da taxa de degradação usando este catalisador. Foi constatado também que diferentes TPs foram formados usando água destilada e efluente como matriz. No total dez TPs foram identificados por UHPLCQTOF-MS.
No capítulo 7, as taxas de degradação do TRA foram avaliadas em fotólise e fotocatálise com os diferentes catalisadores: nanofios de titanato (TNW), nanofios de titanato dopados com ferro (Fe-TNW), Co-TNW e Ru-TNW sob radiação de luz visível.
Foi demonstrado que os catalisadores podem formar diferentes TPs com distintos perfis de formação e degradação pelo facto de se usar uma fonte de radiação diferente do utilizado pelo estudo no capítulo 5. O Fe-TNW foi o que apresentou maior taxa de degradação tendo como base a área superficial do catalisador e, no total, treze TPs foram identificados, sendo dez deles inéditos. Na sua maioria, os TPs apresentaram toxicidade para os organismos aquáticos, além de não serem biodegradáveis por predições de métodos computacionais
Descrição
Palavras-chave
poluentes espectrometria de massa de alta resolução fotocatálise produtos de transformação vias de degradação toxicidade in silico