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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4139
Título: | Processos oxidativos avançados na degradação de hormônios sexuais femininos: cinética, produtos e toxicidade |
Autor(es): | Perondi, Taise |
Orientador(es): | Pokrywiecki, Ticiane Sauer |
Palavras-chave: | Bacias hidrográficas Água - Poluição Hormônios sexuais Estrógenos Cromatografia a líquido Watersheds Water - Pollution Hormones, Sex Estrogen Liquid chromatography |
Data do documento: | 27-Fev-2019 |
Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
Câmpus: | Francisco Beltrao |
Citação: | PERONDI, Taise. Processos oxidativos avançados na degradação de hormônios sexuais femininos: cinética, produtos e toxicidade. 2019. 129 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental: Análise e Tecnologia Ambiental) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Francisco Beltrão, 2019. |
Resumo: | Os hormônios naturais, como estrona (E1), 17β-estradiol (E2), estriol (E3), e sintético, 17α-etinilestradiol (EE2), estão sendo frequentemente detectados em águas residuais e em águas superficiais, causando preocupação devido a sua toxicidade à vida aquática em níveis extremamente baixos. Mais especificamente, estas substâncias classificadas como Desruptores Endócrinos causam efeitos alarmantes, como: feminização, hermafroditismo e diminuição da fertilidade. Processos Oxidativos Avançados (POAs) têm sido bastante eficazes na remoção destes Desruptores Endócrinos, visto que estes poluentes persistem aos tratamentos convencionais. No entanto, em matrizes naturais, a transformação dos hormônios durante estes processos ainda não é bem compreendida, principalmente, no que diz respeito aos intermediários gerados e a sua toxicidade. Assim, este estudo buscou investigar o comportamento dos hormônios E1, E2, E3 e EE2 na degradação fotoquímica em amostras de água superficial, no que diz respeito a cinética, identificação de subprodutos e toxicidade. Na primeira etapa desta pesquisa foi feita a quantificação destes hormônios nas águas superficiais dos Rios Cubatão-SC e Marmeleiro-PR. Na segunda etapa, o comportamento fotoquímico dos hormônios, sob irradiação ultravioleta (UVC, 254 nm) associada a oxidantes (H2O2 ou O3) ou ao fotocatalisador (TiO2), foi investigado para avaliar o potencial de degradação e a via de transformação em um ambiente aquático. Em relação aos resultados obtidos nas amostras das águas dos rios, no rio Cubatão foi detectado o E1, E3 e EE2, enquanto, nas águas do rio Marmeleiro foram encontrados o E2 e EE2. A cinética de degradação do E1, E2, E3 e EE2 (200 μg.L-1) foi estudada através de cromatografia líquida com espectrometria de massas (CG-MS) e os resultados se ajustaram ao modelo cinético de pseudo primeira ordem, sendo as constantes cinéticas: kE1>kE2>kEE2>kE3. Vários intermediários de transformação foram identificados por cromatografia líquida com espectrômetro de massas-tempo de voo (HPLC/TOF-MS) em amostras de água superficial, os quais foram provenientes da clivagem do anel aromático e adição do radical hidroxila. Muitos dos produtos identificados foram encontrados pela primeira vez em tratamentos com POAs. A maioria deles mostrou toxicidade crônica (ChV) muito tóxica para uma diversidade de espécies, segundo estimativa feita pelo software ECOSAR, o que confirma que estes produtos podem apresentar risco ao meio ambiente. Ensaios de toxicidade aguda, utilizando a bactéria Vibrio fisheri foram feitos após as reações com a mistura dos hormônios e o tratamento UV/TiO2 foi o mais tóxico para as bactérias. Os resultados obtidos neste estudo contribuem para ampliar o conhecimento sobre a presença dos hormônios E1, E2, EE2 e E3 em rios brasileiros, além do mais, para compreender o comportamento fotoquímico na degradação destes hormônios em amostras ambientais. Possivelmente esta é a primeira vez que esses subprodutos foram confirmados em experimentos feitos em amostras com água superficial real. |
Abstract: | Natural hormones, such as estrone (E1), 17β-estradiol (E2), estriol (E3), and synthetic, 17α-ethinyl estradiol (EE2) are often detected in wastewater and surface water, causing concern because of their toxicity aquatic life at extremely low levels. More specifically, these substances classified as Endocrine Disrupters cause alarming effects, such as: feminization, hermaphroditism and decreased fertility. Advanced Oxidative Processes (POAs) have been quite effective in removing these Endocrine Disruptors, as these pollutants persist in conventional treatments. However, in natural matrices, the transformation of hormones during these processes is still not well understood, especially, with respect to the intermediates generated and their toxicity. Thus, this study aimed to investigate the behavior of the hormones E1, E2, E3 and EE2 in photochemical degradation in surface water samples, with respect to kinetics, by-product identification and toxicity. In the first stage of this research the quantification of these hormones in the surface waters of the Cubatão-SC and Marmeleiro-PR Rivers was done. In the second step, the photochemical behavior of the hormones under ultraviolet irradiation (UVC, 254 nm) associated with oxidants (H2O2 or O3) or the photocatalyst (TiO2) was investigated to evaluate the degradation potential and transformation pathway in an environment aquatic. E1, E3 and EE2 were detected in the river waters samples, while E2 and EE2 were found in the waters of the river Marmeleiro. The degradation kinetics of E1, E2, E3 and EE2 (200 μg.L-1) were studied by means of liquid chromatography with mass spectrometry (CG-MS) and the results were adjusted to the kinetic model of pseudo first order. kinetic constants: kE1> kE2> kEE2> kE3. Several processing intermediates were identified by liquid chromatography with mass-time-of-flight (HPLC / TOF-MS) spectrometer in surface water samples, which were derived from the aromatic ring cleavage and addition of the hydroxyl radical. Many of the identified products were found for the first time in POA treatments. Most of them showed very toxic chronic toxicity (ChV) for a diversity of species, according to an estimate made by ECOSAR software, which confirms that these products may pose a risk to the environment. Most of them showed very toxic chronic toxicity (ChV) for a diversity of species, according to an estimate made by ECOSAR software, which confirms that these products may pose a risk to the environment. Acute toxicity tests using Vibrio fisheri bacteria were made after reactions with the hormone mixture and the UV / TiO2 treatment was the most toxic to bacteria. The results obtained in this study contribute to increase the knowledge about the presence of the hormones E1, E2, EE2 and E3 in Brazilian rivers. Moreover, to understand the photochemical behavior in the degradation of these hormones in environmental samples, it is believed that this is the the first time these by-products were confirmed in experiments on samples with actual surface water. |
URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4139 |
Aparece nas coleções: | FB - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental: Análise e Tecnologia Ambiental |
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