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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/27656
Título: | Quantificação de hormônios estrógenos em esgoto sanitário por HPLC-UV e avaliação da degradação por processos oxidativos avançados |
Título(s) alternativo(s): | Quantification of estrogen hormones in sanitary sewage by HPLC-UV and assessment of degradation by advanced oxidative processes |
Autor(es): | Bohrer, Jaqueline Klem |
Orientador(es): | Pokrywiecki, Ticiane Sauer |
Palavras-chave: | Águas residuais - Análise Água - Estações de tratamento Hormônios Fotoquímica Sewage - Analysis Water treatment plants Photochemistry Hormones |
Data do documento: | 30-Set-2021 |
Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
Câmpus: | Francisco Beltrao |
Citação: | BOHRER, Jaqueline Klem. Quantificação de hormônios estrógenos em esgoto sanitário por HPLC-UV e avaliação da degradação por processos oxidativos avançados. 2021. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental: Análise e Tecnologia Ambiental) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Francisco Beltrão, 2021. |
Resumo: | A presença cada vez mais constante de compostos desreguladores endócrinos (DEs) no meio ambiente, apresenta um sério risco para as espécies aquáticas e à saúde pública. Dentro dessa classe de contaminantes destacam-se os hormônios estrógenos naturais estrona (E1), 17[β]-estradiol (E2) e estriol (E3), e sintético 17[α]-etinilestradiol (EE2), os quais podem interferir no funcionamento do sistema endócrino dos seres vivos. O esgoto sanitário é uma das fontes primárias desses compostos no ambiente aquático, uma vez que o tratamento convencional empregado pelas estações de tratamento de esgoto – ETEs é projetado para remoção de matéria orgânica e nutrientes, não sendo capazes de remover completamente esses micropoluentes, tornando urgente a necessidade de tratamentos mais eficientes. Neste cenário, os processos oxidativos avançados (POAs) mostram-se como alternativas interessantes, pois são capazes de promover a degradação total ou parcial desses micropoluentes. Assim, este trabalho objetivou avaliar a presença e quantificar os hormônios estrógenos E1, E2, E3 e EE2 presentes no efluente tratado pela ETE do município de Marmeleiro/PR, assim como, avaliou diferentes POAs, em especial a fotólise (UV), a fotólise com peróxido de hidrogênio (UV/H2O2), a fotocatálise heterogênea (UV/TiO2) e a foto-ozonização (UV/O3) na degradação destes estrogênios. Para isso, foram coletadas amostras do efluente tratado pelos processos convencionais da ETE, os quais foram caracterizados em termos físico-químicos e microbiológicos antes e após cada POAs. A determinação dos hormônios foi realizada através da cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC) com detecção UV. Nas reações fotoquímicas, utilizou-se um fotoreator descontínuo, com lâmpada UV-C (λ= 254 nm) e tempo de reação igual a 60 minutos. A avaliação da degradação dos hormônios estrógenos pelos diferentes POAs, foi realizada em uma concentração inicial de 8 mg L-1 de E1, E2, EE2 e E3. Com intuito de verificar a possível formação de subprodutos tóxicos durante as reações, avaliou-se a toxicidade das amostras a partir de bioensaios com Artemia salina L. e Eisenia fétida. Os resultados indicaram que todos os POAs proporcionaram uma melhor qualidade nos parâmetros físico-químicos e microbiológicos. Foi identificado a presença de E1, E3 e EE2 no efluente tratado pela ETE em uma concentração superior a normalmente relatada na literatura para este tipo de efluente. Os dados da cinética de degradação dos hormônios se ajustaram ao modelo cinético de pseudo-primeira ordem, indicando a seguinte ordem de eficiência dos POAs na degradação UV/O3>UV/TiO2>UV/H2O2>UV, já em relação a degradação de cada hormônio as constantes cinéticas foram kE1>kEE2>kE2>kE3. Na avaliação da toxicidade, foi observado que o efluente tratado pela ETE se mostrou tóxico aos bioindicadores avaliados (A. salina e E. fétida), entretanto, os POAs reduziram essa toxicidade, indicando que não houve a formação de subprodutos tóxicos quando comparados com a amostra inicial. Esses resultados sugerem que os POAs, principalmente a foto-ozonização (UV/O3), são capazes de aumentar a qualidade dos resíduos líquidos das ETEs municipais, os quais pode ser empregado como um tratamento terciário, melhorando suas características físico-químicas, microbiologias e removendo micropoluentes, como os hormônios estrógenos estudados. |
Abstract: | The increasingly constant presence of endocrine disrupting compounds (EDs) in the environment poses a serious risk to aquatic species and public health. Within this class of contaminants stand out the natural estrogen hormones estrone (E1), 17[β]-estradiol (E2) and estriol (E3), and synthetic 17[α]-ethinylestradiol (EE2), which can interfere with the functioning of the endocrine system of living beings. Sanitary sewage is one of the primary sources of these compounds in the aquatic environment, since the conventional treatment used by sewage treatment plants - STPs is designed to remove organic matter and nutrients, not being able to completely remove these micropollutants, making it urgent the need for more efficient treatments. In this scenario, advanced oxidative processes (AOPs) are shown to be interesting alternatives, as they can promote the total or partial degradation of these micropollutants. Thus, this study aimed to evaluate the presence and quantify the estrogen hormones E1, E2, E3 and EE2 present in the effluent treated by the STP in the city of Marmeleiro/PR, as well as evaluating different AOPs, especially photolysis (UV), photolysis with hydrogen peroxide (UV/H2O2), heterogeneous photocatalysis (UV/TiO2) and photo-ozonization (UV/O3) in the degradation of these estrogens. For this purpose, samples were collected from the effluent treated by conventional STP processes, which were characterized in physicochemical and microbiological terms before and after each AOPs. Hormones were determined using high performance liquid chromatography (HPLC) with UV detection. In the photochemical reactions, a discontinuous photoreactor was used, with a UV-C lamp (λ= 254 nm) and a reaction time equal to 60 minutes. The evaluation of the degradation of estrogen hormones by the different AOPs was carried out at an initial concentration of 8 mg L-1 of E1, E2, EE2 and E3. To verify the possible formation of toxic by-products during the reactions, the toxicity of the samples was evaluated from bioassays with Artemia salina L. and Eisenia fétida. The results indicated that all AOPs provided a better quality in the physicochemical and microbiological parameters. The presence of E1, E3 and EE2 was identified in the effluent treated by the STP in a concentration higher than that normally reported in the literature for this type of effluent. The data on the kinetics of hormone degradation fitted the pseudo-first order kinetic model, indicating the following order of efficiency of AOPs in the degradation of UV/O3>UV/TiO2>UV/H2O2>UV, in relation to the degradation of each hormone the kinetic constants were kE1>kEE2>kE2>kE3. In the toxicity evaluation, it was observed that the effluent treated by the STP proved to be toxic to the evaluated bioindicators (A. salina and E. fétida), however, the AOPs reduced this toxicity, indicating that there was no formation of toxic by-products when compared with the initial sample. These results suggest that AOPs, mainly photo-ozonization (UV/O3), can increase the quality of liquid waste from municipal STPs, which can be used as a tertiary treatment, improving their physicochemical, microbiology and removing micropollutants such as the estrogen hormones studied. |
URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/27656 |
Aparece nas coleções: | FB - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental: Análise e Tecnologia Ambiental |
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