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Título: Efeito do fotoenvelhecimento do microplástico polietileno na adsorção do pesticida clorpirifós
Título(s) alternativo(s): Photoaging of polyethylene microplastic and its effect on the chlorpyrifos adsorption
Autor(es): Santana, Giuliana Buzelli
Orientador(es): Vidal, Carla Bastos
Palavras-chave: Compostos organofosforados
Fotodegradação
Polímeros
Química de superfície
Radiação ultravioleta
Microplásticos
Adsorção
Organophosphorus compounds
Photodegradation
Polymers
Surface chemistry
Ultraviolet radiation
Microplastics
Adsorption
Data do documento: 27-Abr-2023
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Citação: SANTANA, Giuliana Buzelli. Efeito do fotoenvelhecimento do microplástico polietileno na adsorção do pesticida clorpirifós. 2023. Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia Ambiental) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2023.
Resumo: A presença de microplásticos no ambiente aquático é uma preocupação crescente, visto que várias espécies aquáticas podem ingerir esses materiais, podendo vir a se acumular na cadeia trófica. Outra preocupação é avaliar a capacidade dos microplásticos causarem contaminação no ambiente aquático pelo transporte de componentes orgânicos. Nesse sentido, o presente estudo busca investigar o efeito do fotoenvelhecimento do microplástico (MP) polietileno (PE) sob radiação ultravioleta (UV), em diferentes tempos de exposição, nas propriedades físico-químicas do material e sua interação com o pesticida clorpirifós, avaliando o potencial desse polímero em concentrar e transportar contaminantes orgânicos no ambiente aquático. Amostras de PE foram fotoenvelhecidas em câmara contendo lâmpadas ultravioletas do tipo B (UV-B) em diferentes tempos de exposição (1, 4, 6 e 8h) e, as características morfológicas, químicas e estruturais dos materiais obtidos foram monitoradas pelas técnicas de microscopia de varredura (MEV), espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), termogravimetria (TG), potencial de carga zero (pHpcz) e difratometria de raios-X (DRX). Os materiais envelhecidos foram utilizados nos testes de adsorção e as capacidades em adsorver o pesticida clorpirifós foram obtidas. Os resultados de FTIR indicaram mudanças estruturais do polietileno após exposição a UV-B, pelo incremento de grupamentos contendo oxigênio, referente ao grupamento carbonila, o qual foi proporcional ao tempo de exposição. As análises de MEV mostraram um aumento de rugosidade e aparecimento de poros no polímero envelhecido. Os valores de índice carbonila foram maiores para os microplásticos submetidos a maior tempo de exposição a irradiação, bem como ocorreu redução do índice de cristalinidade. Os testes de adsorção revelaram que os Mps PE envelhecidos tiveram sua capacidade de adsorção (mg g-1) aumentada nos tempos de 1h (10,51± 2,03); 4h (10,89 ± 0,81); 6h (10,25 ± 0,2) e 8h (11,4 ± 0,05) quando comparados com o PE in natura (7,97± 0,53). A partir dos dados, conclui-se que, plásticos envelhecidos no ambiente têm sua capacidade de adsorção aumentada, que o efeito da fotodegradação afeta positivamente sua capacidade de retenção de agrotóxicos e outros poluentes orgânicos, por meios de interações hidrofóbicas e eletrostáticas, indicando que esses Mps podem ter seus efeitos tóxicos potencializado quando expostos a intempéries do meio.
Abstract: The presence of microplastics in the aquatic environment is a growing concern, since several aquatic species can ingest these materials, potentially accumulating in the trophic chain. Another concern is to assess the ability of microplastics to cause contamination in the aquatic environment by transporting organic components. In this sense, the present study seeks to investigate the effect of photoaging of microplastic (PM) polyethylene (PE) under ultraviolet (UV) radiation, at different exposure times, on the physical-chemical properties of the material and its interaction with the pesticide chlorpyrifos, evaluating the potential of this polymer to concentrate and transport organic contaminants in the aquatic environment. PE samples were photoaged in a chamber containing ultraviolet lamps type B (UV-B) at different exposure times (1, 4, 6 and 8h) and the morphological, chemical and structural characteristics of the materials obtained were monitored by microscopy techniques scanning (SEM), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), thermogravimetry (TG), zero charge potential (pHpcz) and X-ray diffraction (XRD). The aged materials were used in the adsorption tests and the capacities to adsorb the pesticide chlorpyrifos were obtained. The FTIR results indicated structural changes in polyethylene after exposure to UV-B, due to the increase in oxygen-containing groups, referring to the carbonyl group, which was proportional to the exposure time. SEM analyzes showed an increase in roughness and the appearance of pores in the aged polymer. The carbonyl index values were higher for microplastics submitted to longer exposure to irradiation, as well as a reduction in the crystallinity index. Adsorption tests revealed that aged PE PMs had their adsorption capacity (mg g-1) increased at times of 1h (10.51± 2.03); 4h (10.89 ± 0.81); 6h (10.25 ± 0.2) and 8h (11.4 ± 0.05) when compared with PE in natura (7.97 ± 0.53). From the data, it is concluded that plastics aged in the environment have an increased adsorption capacity, that the effect of photodegradation positively affects their capacity to retain pesticides and other organic pollutants, by means of hydrophobic and electrostatic interactions, indicating that these Mps can have their toxic effects potentiated when exposed to environmental weather.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/31783
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