Degradação de sulfonamidas por ozonização e fotoperoxidação utilizando cafeína como traçador químico

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Gireli, Glenda Araujo Silva, 1988-
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/7125
Resumo: Orientador: José Roberto Guimarães
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spelling Degradação de sulfonamidas por ozonização e fotoperoxidação utilizando cafeína como traçador químicoDegradation of sulfonamides by ozonation and photoperoxidation using caffeine as a chemical tracerProcesso oxidativo avançadoDegradação de fármacosAdvanced oxidative processesDegradation of pharmaceuticalsOrientador: José Roberto GuimarãesTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e UrbanismoResumo: A presença e contínua introdução de fármacos em ambientes aquáticos têm sido alvo de muita preocupação na comunidade científica. Esses compostos, principalmente os orgânicos, ao atingirem o ambiente oferecem riscos para espécies não-alvo, por sua toxicidade, pela possibilidade de bioacumulação e biomagnificação ao longo da cadeia alimentar e por seus efeitos toxicológicos ainda pouco conhecidos a longo prazo. Uma grande preocupação é a presença dessa classe de composto na água potável. Pesquisas têm sido realizadas utilizando traçadores de eficiência das estações de tratamento de água (ETA). A cafeína tem se mostrado um excelente indicador, uma vez que estudos têm mostrado que até 10% da cafeína ingerida não é metabolizada pelo organismo e assim é excretada pela urina. A proposta desse trabalho foi avaliar os processos de ozonização (O3) e fotólise associada a peroxidação (fotoperoxidação) (UV/H2O2) na degradação de seis sulfonamidas (sulfadiazina (SDZ), sulfatiazol (STZ), sulfametazina (SMZ), sulfametoxazol (SMX), sulfadimetoxina (SDM) e sulfaquinoxalina (SQX)), além da cafeína (CAF). Os testes foram baseados em duas variáveis principais: pH (3, 7 e 11) e três matrizes aquosas (água ultrapura, água tratada e água superficial). Por fim foram avaliadas a toxicidade e a atividade antimicrobiana das soluções ao longo do tempo de aplicação do processo. Dentre os ensaios já realizados a ozonização foi eficaz na degradação das seis sulfonamidas na concentração de 100 µg L-1. No processo de ozonização, em todas as matrizes estudadas no pH 11, mais de 99% dos fármacos foram degradados com a maior dose de ozônio aplicado (65 mg L-1). Além disso, comparando as três matrizes aquosas, a água ultrapura foi aquela que exigiu a menor dosagem de ozônio (6,4 mg L-1) para atingir a mesma eficiência de degradação. Nos ensaios de atividade antimicrobiana, não foi observado uma diferença significativa na taxa de crescimento das bactérias utilizadas como organismos testes, provavelmente devido à baixa concentração inicial das sulfonamidas, bem como aos compostos não tóxicos, ou tóxicos em baixas concentrações, formados durante os processos de degradação. Nos ensaios de toxicidade aguda utilizando os microcrustáceos Daphnia similis, para a matriz da água da torneira, em pH 7 e 11, foram observados os maiores níveis de toxicidade, enquanto não foi notada nenhuma toxicidade quando os ensaios foram realizados com água superficial. Por fim, mesmo com a degradação das sulfonamidas superiores a 99% pelo processo de ozonização, a cafeína ainda estava presente em todas as matrizes estudadas. Os resultados referentes aos processos de fotólise, peroxidação e fotoperoxidação mostraram que a combinação dos dois primeiros se mostrou o mais eficiente, com maiores taxas de degradação, uma vez que, para fins de utilizar a cafeína como indicador de contaminação, sua degradação ocorreu de forma mais lenta do que as sulfonamidas estudadas, o que é desejável, pois indica sua utilização como indicador de contaminação e de eficiência. Entretanto também se mostrou com o maior potencial de toxicidade, possivelmente devido aos subprodutos formadosAbstract: The presence and continuous introduction of drugs in aquatic environments has been a subject of great concern in the scientific community. These compounds, especially organic ones, upon reaching the environment pose risks to non-target species due to their toxicity, the possibility of bioaccumulation and biomagnification along the food chain, and their toxicological effects that are still little known in the long term. A major concern is the presence of this class of compound in drinking water. Researches have been conducted using tracers efficiency in water treatment plants (WTP). Caffeine has been shown to be an excellent indicator since studies have shown that up to 10% of the caffeine ingested is not metabolized by the body and is thus excreted in the urine. The purpose of this work is to evaluate the ozonation (O3) and photolysis associated with peroxidation (UV/H2O2) in the degradation of six sulfonamides (sulfadiazine (SDZ), sulfathiazole (STZ), sulfametazine (SMZ), sulfamethoxazole), sulfadimetoxin (SDM) and sulfaquinoxalin (SQX)), in addition to caffeine (CAF). The tests will be based on two main variables: pH (3, 7 and 11) and three aqueous matrices (ultrapure water, treated water and surface water). Finally, the toxicity and antimicrobial activity of the solutions will be evaluated over the application time of the process. Some tests have already been carried out and ozonation was effective to degrade the six sulfonamides at the concentration of 100 ?g L-1. In the ozonation process that has already been studied, in all matrices studied at pH 11, more than 99% of the drugs were degraded with the highest dose of ozone applied (65 mg L-1). In addition, comparing the three aqueous matrices, ultrapure water was the one that required the lowest ozone dosage (6.4 mg L-1) to achieve the same degradation efficiency. In the antimicrobial activity assays, a significant difference in the growth rate of the bacteria used as test organisms was not observed, probably due to the low initial concentration of the sulfonamides, as well as to the nontoxic compounds, or toxic in low concentrations, formed during the processes of degradation. In the acute toxicity assays using the Daphnia similis microcrustaceans for the tap water matrix at pH 7 and 11, the highest levels of toxicity were observed while no toxicity was noted when the tests were performed with surface water. Finally, even with the degradation of sulphonamides higher than 99% by the ozonation process, caffeine was still present in all matrices studied. The results referring to the processes of photolysis, peroxidation and photo-peroxidation showed that the combination of the first two proved to be the most efficient, with higher rates of degradation, since, for the purpose of using caffeine as an indicator of contamination, its degradation occurred slower than the studied sulfonamides, which is desirable, as it indicates its use as an indicator of contamination and efficiency. However, it also showed the greatest potential for toxicity, possibly due to the by-products formedDoutoradoSaneamento e AmbienteDoutora em Engenharia CivilCAPES01-P-01879-2016[s.n.]Guimarães, José Roberto, 1958-Montagner, Cassiana CarolinaFagnani, EneltonFadini, Pedro SérgioLanza, Marcos Roberto de VasconcelosUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e UrbanismoPrograma de Pós-Graduação em Engenharia CivilUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASGireli, Glenda Araujo Silva, 1988-20222022-10-21T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdf1 recurso online (129 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/7125GIRELI, Glenda Araujo Silva. Degradação de sulfonamidas por ozonização e fotoperoxidação utilizando cafeína como traçador químico. 2022. 1 recurso online (129 p.) Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/7125. 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