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dc.creatorCOSTA JUNIOR, ISMAEL LAURINDO-
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/8830429960630659por
dc.contributor.advisor1Torres, Yohandra Reyes-
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9724560887352587por
dc.contributor.advisor-co1Pletsch, Adelmo Lowe-
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1731491755917260por
dc.date.accessioned2017-08-03T17:30:51Z-
dc.date.issued2017-02-23-
dc.identifier.citationCOSTA JUNIOR, ISMAEL LAURINDO. OCORRÊNCIA DE ANTIDEPRESSIVOS RESIDUAIS E CAFEÍNA EM SEDIMENTOS E LODOS DE ESGOTO: DESENVOLVIMENTO DE METODOLOGIA ANALÍTICA E ESTUDOS DE FOTODEGRADAÇÃO E SORÇÃO. 2017. 269 f. Tese (Programa de Pós-Graduação em Química - Doutorado) - Universidade Estadual do Centro-Oeste, Guarapuava - PR.por
dc.identifier.urihttp://tede.unicentro.br:8080/jspui/handle/jspui/779-
dc.description.resumoA identificação de poluentes emergentes em matrizes ambientais tem se tornado cada vez mais frequente. Dentre esses poluentes, a presença de fármacos tem grande relevância, pois essa categoria de contaminantes inclui um grande número de substâncias ativas amplamente consumidas no mundo todo. Os medicamentos neuroativos, como os antidepressivos, apresentaram significativo aumento na prescrição e consumo nas últimas décadas. Esses medicamentos apresentam ação direta sobre o sistema nervoso humano e são apontados como de grande preocupação ambiental, pois estudos têm verificado sua presença em estações de tratamento de efluentes, em águas superficiais, sedimentos e em tecidos de organismos aquáticos. A grande variedade de substâncias consideradas microcontaminantes dificulta as ações de monitoramento individuais, com isso o emprego de marcadores de poluição antrópica vem sendo introduzido como indicadores diretos para algumas classes de poluentes como os fármacos. A utilização da cafeína como marcador químico para medicamentos residuais justifica-se pelas suas propriedades físico-químicas e a semelhança quanto às rotas de introdução e transporte nos compartimentos aquáticos. Inicialmente foi proposta a otimização de um método para extração simultânea de antidepressivos de uso frequente (citalopram, venlafaxina, fluoxetina, sertralina e amitriptilina) e cafeína baseado no uso de solventes auxiliado por micro-ondas e CLAE-PDA. Na otimização foram aplicados os delineamentos experimentais simplex-centroide para composição da fase extratora, e um planejamento composto central rotacional (DCCR) 2³ para adequar o protocolo de extração quanto ao pH de trabalho, menor emprego de solvente e tempo de processamento. A análise de variância (ANOVA) e o estudo da falta de ajuste foram usados para avaliar a significância dos ajustes ao nível de 95% de confiança. A função desirability foi a ferramenta de otimização empregada na obtenção das condições ideais e apresentou valores próximos a 1,0, o que indicou uma resposta significativa para ambos os delineamentos. A composição obtida para a fase líquida na extração simultânea nas duas matrizes foi uma mistura binária de metanol e acetonitrila na proporção de 45:55 e 53:47 (v/v) para lodo e sedimento respectivamente. As condições otimizadas foram pH 3, volume de 4 mL do solvente extrator e 3 ciclos de extrações para o lodo de esgoto. Para o sedimento os valores foram pH 11, volume de 3 mL da mistura de solventes e 4 ciclos de extrações. Na sequência, foi proposto um método rápido para determinação simultânea dos analitos, baseado em extração por solvente auxiliada por micro-ondas otimizadas com detecção por CLAE-PDA. O método analítico foi validado e considerado satisfatório para quantificações em lodos de esgoto e sedimentos. O método foi aplicado em amostras de lodo de esgoto e sedimentos da região do Reservatório de Itaipu-PR. Os resultados confirmam a presença dos analitos no lodo de esgoto e indicam os resíduos de estações de tratamento como uma rota de inserção de micropoluentes no meio ambiente local, uma vez que os antidepressivos também foram encontrados nos sedimentos de rio. Na etapa seguinte, estudou-se a degradação dos analitos por fotólise direta. Foram realizados ensaios de degradação empregando um reator de bancada com capacidade para 100 mL equipado com fonte artificial de radiação composta por uma lâmpada de vapor de mercúrio de alta pressão (254 nm) e insolação natural. Os produtos de degradação foram avaliados de forma qualitativa nos ensaios empregando água e fonte artificial de radiação. Os dados experimentais foram ajustados a modelos cinéticos a fim de obter as taxas de reação e o tempo de meia-vida nas condições estudadas. Foi observada maior degradação em matrizes complexas como esgoto e águas superficiais, indicando que a persistência depende também de espécies dissolvidas capazes de fazerem parte dos mecanismos de degradação. A cinética que aparentemente descreve a fototransformação dos compostos nas condições estudadas foi a de pseudo-primeira ordem. O estudo qualitativo dos subprodutos formados no processo artificial em solução aquosa possibilitou confirmar a degradação dos analitos. Os resultados obtidos empregando luz solar sugerem a persistência dos microcontaminantes investigados quando expostos apenas a esta fonte de radiação no ambiente. Por fim, considerando a interação dos microcontaminantes investigados com o compartimento sólido como um fator importante quando se considera seu destino nos ecossistemas foi estudada a sorção e dessorção em sedimentos de água doce e lodos de estação de tratamento de esgoto. Os experimentos foram conduzidos pelo método em bateladas e as determinações foram realizadas por espectrofotometria no ultravioleta e por CLAE-PDA. Os dados experimentais foram ajustados a modelos cinéticos de pseudo-primeira e pseudo-segunda ordem. A sorção e a dessorção foram estudadas por meio do ajuste às isotermas linear e de Freundlich. A partição foi avaliada pelos coeficientes kd, koc e pelo cálculo do percentual de dessorção. O estudo cinético indicou comportamento de pseudo-primeira ordem. A interpretação da sorção pela isoterma de Freundlich mostrou-se satisfatória para todos os analitos e matrizes. A avaliação das constantes do modelo e dos coeficientes kd e koc foi coerente com outros estudos e indicou concordância entre a hidrofobicidade dos fármacos e a sua afinidade pelas matrizes sólidas. Os elevados percentuais obtidos para a dessorção sugerem mobilidade dos analitos, sendo esta mais intensa no lodo do que no sedimento, visto que existem particularidades de composição em cada matriz e, portanto, mecanismos diferenciados em termos de energia e afinidade com as substâncias estudadas. O panorama obtido nessa pesquisa permite consider que os antidepressivos e a cafeína residuais apresentaram comportamento persistente a processos naturais como a fótolise e apresentam tendências ao acúmulo no compartimento sólido, com mobilidade em potencial, dependente das condições ambientais, como o pH e composição matricial. Devido a estas características podem ser encontrados nos lodos de estações de tratamento de esgotos e sedimento, e apresentam possibilidade serem transferidos para os ecossistemas aquáticos.por
dc.description.abstractThe identification of emerging pollutants in environmental matrices has become increasingly frequent. Among these pollutants, the presence of drugs has great relevance, since this category of contaminants includes a large number of active substances widely consumed worldwide. Neuroactive drugs, such as antidepressants, have shown a significant increase in prescription and consumption in the last decades. These drugs present direct action on the nervous system and are considered as of great environmental concern, since studies have verified their presence in effluent treatment plants, in superficial waters, sediments and in tissues of aquatic organisms. The wide variety of microcontaminants substances makes individual monitoring actions difficult, with the use of anthropic pollution markers being introduced as direct indicators for some classes of pollutants such as drugs. The use of caffeine as a chemical marker for residual medicines is justified by its physicochemical properties and the similarity of the routes of introduction and transport in the compartments. Initially, it was proposed the optimization of a method for the simultaneous extraction of frequent-use antidepressants (citalopram, venlafaxine, fluoxetine, sertraline and amitriptyline) and caffeine based on the use of solvents aided by microwave and HPLC-PDA. In the optimization, the simplex-centroid experimental designs for extractive phase composition were applied, and a central rotational compound (CCRD) 2³ was used to adjust the extraction protocol for the working pH, lower solvent use and processing time. The analysis of variance (ANOVA) and the study of the lack of fit were used to evaluate the significance of the adjustments at the 95% confidence level. The desirability function was the optimization tool used to obtain the ideal conditions and presented values close to 1.0, which indicated a significant response for both designs. The composition obtained for the liquid phase in the simultaneous extraction in the two matrices was a binary mixture of methanol and acetonitrile in the proportion of 45:55 and 53:47 (v / v) for sludge and sediment respectively. The optimized conditions were pH 3, volume of 4 mL of the solvent extractor and 3 cycles of extractions for the sewage sludge. For the sediment the values were pH 11, volume of 3 mL of the solvent mixture and 4 cycles of extractions. A fast method for the simultaneous determination of analytes based on optimized microwave-assisted solvent extraction with HPLC-PDA detection was proposed. The analytical method was validated and considered satisfactory for quantifications in sewage sludge and sediments. The method was applied to samples of sewage sludge and sediments from the Itaipu reservoir region. The results confirm the presence of the analytes in the sewage sludge and indicate the treatment plant residues as a route of insertion of micropollutants into the local environment, since the antidepressants were also found in the river sediments. In the next step, the degradation of the analytes was studied by direct photolysis. Degradation tests were performed using a 100 mL capacity bench reactor equipped with an artificial radiation source composed of a high pressure mercury vapor lamp (254 nm) and natural insolation. The degradation products were evaluated qualitatively in the tests using water and artificial radiation source. The experimental data were adjusted to kinetic models in order to obtain the reaction rates and the half-life in the studied conditions. Further degradation was observed in complex matrices such as sewage and surface waters, indicating that the persistence also depends on dissolved species capable of being part of the degradation mechanisms. The kinetics that apparently describes the phototransformation of the compounds under the studied conditions was that of pseudo-first order. The qualitative study of the by-products formed in the artificial process in aqueous solution made it possible to confirm the transformation of the analytes. The results obtained using sunlight suggests the persistence of microcontaminants investigated when exposed to this source of radiation in the environment. Finally, considering the interaction of the investigated microcontaminants with the solid compartment as an important factor when considering their fate in the ecosystems, sorption and desorption were studied in freshwater sediments and sewage treatment plant sludges. The experiments were conducted by the batch method and the determinations were performed by ultraviolet spectrophotometry and by HPLC-PDA. The experimental data were fitted to kinetic models of pseudo-first and pseudo-second order. Sorption and desorption were studied by adjusting the linear and Freundlich isotherms. The partition was evaluated by the coefficients kd, koc and by the calculation of the desorption percentage. The kinetic study indicated pseudo-first-order behavior. The interpretation of sorption by the Freundlich isotherm proved to be satisfactory for all analytes and matrices. The evaluation of the model constants and the kd and koc coefficients was consistent with other studies and indicated agreement between the hydrophobicity of the drugs and their affinity for the solid matrices. The high percentages obtained for the desorption suggest mobility of the analytes, being this one more intense in the sludge than in the sediment, since there are particularities of composition in each matrix and, therefore, mechanisms differentiated in terms of energy and affinity with the studied substances. The panorama obtained in this research allows us to consider that the residual antidepressants and caffeine presented persistent behavior to natural processes such as photolysis and present tendencies to the solid compartment accumulation, with potential mobility, depending on environmental conditions, such as pH and matrix composition. Due to these characteristics can be detected in sewage sludge and sediment treatment sludge, and present possibility of exposure to biota in aquatic ecosystems.eng
dc.description.provenanceSubmitted by Fabiano Jucá (fjuca@unicentro.br) on 2017-08-03T17:30:51Z No. of bitstreams: 1 ISMAEL LAURINDO COSTA JUNIOR.pdf: 11164524 bytes, checksum: 70978098ca63620aed15416e978b5a8d (MD5)eng
dc.description.provenanceMade available in DSpace on 2017-08-03T17:30:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ISMAEL LAURINDO COSTA JUNIOR.pdf: 11164524 bytes, checksum: 70978098ca63620aed15416e978b5a8d (MD5) Previous issue date: 2017-02-23eng
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESpor
dc.formatapplication/pdf*
dc.thumbnail.urlhttp://tede.unicentro.br:8080/jspui/retrieve/3720/ISMAEL%20LAURINDO%20COSTA%20JUNIOR.pdf.jpg*
dc.languageporpor
dc.publisherUniversidade Estadual do Centro-Oestepor
dc.publisher.departmentUnicentro::Departamento de Ciências Exatas e de Tecnologiapor
dc.publisher.countryBrasilpor
dc.publisher.initialsUNICENTROpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Química (Doutorado)por
dc.rightsAcesso Abertopor
dc.subjectPoluentes emergentespor
dc.subjectSorçãopor
dc.subjectFotodegradaçãopor
dc.subjectMonitoramentopor
dc.subjectDesenvolvimento de métodopor
dc.subjectFármacos residuaispor
dc.subjectMarcadores antrópicospor
dc.subjectEmerging pollutantseng
dc.subjectSorptioneng
dc.subjectPhotodegradationeng
dc.subjectMonitoringeng
dc.subjectDevelopment of methodeng
dc.subjectResidual drugseng
dc.subjectAnthropic markerseng
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICApor
dc.titleOCORRÊNCIA DE ANTIDEPRESSIVOS RESIDUAIS E CAFEÍNA EM SEDIMENTOS E LODOS DE ESGOTO: DESENVOLVIMENTO DE METODOLOGIA ANALÍTICA E ESTUDOS DE FOTODEGRADAÇÃO E SORÇÃOpor
dc.title.alternativeOccurrence of residual antidepressants and caffeine in sediment and sewage sludge: Development of analytical methodology and studies of photodegradation and sorptioneng
dc.typeTesepor
Aparece nas coleções:Programa de Pós-Graduação em Química (Doutorado)

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