Avaliação da radiação UVC, processos UV/H2O2 e fotofenton na degradação do agrotóxico clorpirifós com acompanhamento da ecotoxidade
Anthropogenic activities, such as agriculture, have led to a loss of ecosystem quality. Due to physical, chemical and biological processes that occur, after a pesticide application, much of it does not reach its main goal and ends up contaminating the environment. Chlorpyrifos is one of the most wid...
| Autor principal: | Lima, Rubia Matos de |
|---|---|
| Formato: | Dissertação |
| Idioma: | Português |
| Publicado em: |
Universidade Tecnológica Federal do Paraná
2018
|
| Assuntos: | |
| Acesso em linha: |
http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/2985 |
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riut-1-29852018-03-12T16:33:59Z Avaliação da radiação UVC, processos UV/H2O2 e fotofenton na degradação do agrotóxico clorpirifós com acompanhamento da ecotoxidade Evaluation of UVC radiation, UV/H2O2 and photo-Fenton process in the degradation of the chlorpyrifos with ecotoxicity evaluation Lima, Rubia Matos de Liz, Marcus Vinicius de http://lattes.cnpq.br/6959317686443946 Freitas, Adriane Martins de http://lattes.cnpq.br/0004273272645453 Liz, Marcus Vinicius de Martins, Lucia Regina Rocha Zamora, Patricio Guillermo Peralta Agricultura - Aspectos ambientais Ecossistemas - Preservação Produtos químicos agrícolas Pesticidas - Avaliação de riscos Tecnologia ambiental Agriculture - Environmental aspects Biotic communities - Preservation Agricultural chemicals Pesticides - Risk assessment Green technology CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA::SANEAMENTO AMBIENTAL Ciências Ambientais Anthropogenic activities, such as agriculture, have led to a loss of ecosystem quality. Due to physical, chemical and biological processes that occur, after a pesticide application, much of it does not reach its main goal and ends up contaminating the environment. Chlorpyrifos is one of the most widely used pesticide in the world due to its broad spectrum of performance. The presence of pesticides in potable water sources indicates the inefficiency in the conventional water treatment processes and an alternative are the advanced oxidation processes (AOPs). Despite the high removal rates obtained with AOPs, there is also need an evaluation of the treatments’ efficiency through ecotoxicity assays. The aim of this work was to evaluate the UVC, UV/H2O2 and photo-Fenton processes in the degradation of the chlorpyrifos and evaluate ecotoxicity.The degradation were performed in bench scale using reactors and as a radiation source a high pressure lamp of mercury vapor (125 W). Chlorpyrifos concentration was monitored by HPLC-DAD.The organisms used in the ecotoxicity assays were L. sativa, D. magna and A. aegypti. An evaluation of the ecotoxicity of organic solvents in aqueous solution through assays with L. sativa and D. magna found that the most indicated solvent for solubilization of chlorpyrifos is acetone. Chlorpyrifos quantification after degradation was performed with a liquid-liquid phase extraction reaching recovery coefficients between 92.11 and 101.63%. In the degradation tests conducted for 180 minutes with Lorsban®, the UV/H2O2, photo-Fenton process and photolysis achieved removals at > 99.18, 99.18 and 98.72 % respectively. The same procedures applied to analytical standard chlorpyrifos resulted in degradations of 96.47, 94.34 and 84.92%. Regarding the ecotoxicity tests, the L. sativa seeds showed to be less sensitive to pre and post-treatment samples. Only in one of the samples (Lorsban® after 180 minutes of UV/H2O2) of D. magna occur a reduction in ecotoxicity with a toxicity factor to 16. In all other samples in all dilutions the immobility was greater than 10% with toxicity factor greater than 16. With A. aegypti larvae the toxicity reduction were 26.7, 18.5 and 17% with photolysis, photo-Fenton and UV/H2O2 process, respectively. In analytical standard chlorpyrifos samples there was no reduction of toxicity. The use of light conditions allowed an evaluation of the kinetics of the reactions, reaching high percentages of degradation, however, no significant reductions were observed in the ecotoxicity and larvicidal effect of the analyzed solutions, possibly due to the residual chlorpyrifos concentration, higher than the toxic limits. Conselho Nacional do Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Atividades antrópicas, como a agricultura, têm provocado uma perda na qualidade dos ecossistemas. Devido a processos físicos, químicos e biológicos que ocorrem no meio, após a aplicação dos agrotóxicos grande parte não atinge seu objetivo principal e acabam por contaminar o meio ambiente. O clorpirifós é um dos agrotóxicos mais utilizados no mundo devido ao seu amplo espectro de atuação. A presença de agrotóxicos em fontes de água potável é um indício da ineficiência dos processos de tratamento convencionais de águas na sua remoção e uma alternativa são os processos avançados de oxidação (AOPs). Apesar das elevadas taxas de remoção obtidas com os AOPs, faz-se necessário também a avaliação da eficiência dos tratamentos através de ensaios de ecotoxicidade. O presente trabalho teve como objetivo avaliar a radiação UVC, processos UV/H2O2 e foto-Fenton na degradação do agrotóxico clorpirifós e acompanhar a ecotoxicidade. Os ensaios de degradação foram conduzidos em reatores de bancada utilizando como fonte de radiação uma lâmpada de alta pressão de vapor de mercúrio de 125 W. O clorpirifós foi detectado e quantificado por HPLC-DAD. Os organismos utilizados nos ensaios de ecotoxidade aguda foram L. sativa, D. magna e A. aegypti. Uma avaliação da ecotoxicidade de solventes orgânicos em solução aquosa através de ensaios com L. sativa e D. magna constatou que o melhor solvente para solubilização do clorpirifós foi a acetona. A quantificação de clorpirifós após as degradações foi feita através de uma etapa de extração líquido-líquido, que apresentou coeficientes de recuperação entre 92,11 e 101,63 %. Com a solução comercial do clorpirifós (Lorsban®), após 180 minutos de reação foram alcançadas remoções superior a 99,18, 99,18 e 98,72% com os processos UV/H2O2, foto-Fenton e fotólise, respectivamente. Os mesmo processos aplicados ao clorpirifós padrão analítico resultaram em degradações de 96,47, 94,34 e 84,92% com os processos UV/H2O2, foto-Fenton e fotólise, respectivamente. Em relação aos testes de ecotoxicidade, a semente de L. sativa se mostrou pouco sensível às amostras pré e pós tratamentos. Em apenas uma das amostras (Lorsban® após 180 min de UV/H2O2) da D. magna houve uma redução na ecotoxicidade, com fator de toxicidade de 16. Nas demais amostras em todas as diluições houve imobilidade superior a 10%, com fator de toxicidade maior que 16. Com a larva do A. aegypti das amostras de Lorsban®, houve uma redução na toxicidade de 26,7, 18,5 e 17% com a fotólise, foto-Fenton e UV/H2O2, respectivamente. Nas amostras do clorpirifós padrão analítico não houve redução da toxicidade. A utilização de condições abrandadas possibilitou a avaliação da cinética das reações, alcançando elevadas percentagens de degradação, no entanto, não foram observadas grandes reduções na ecotoxicidade e efeito larvicida das soluções analisadas, possivelmente devido à concentração residual de clorpirifós, superior aos limites considerados tóxicos. 2018-03-12T16:33:59Z 2018-03-12T16:33:59Z 2017-03-28 masterThesis LIMA, Rubia Matos de. Avaliação da radiação UVC, processos UV/H2O2 e fotofenton na degradação do agrotóxico clorpirifós com acompanhamento da ecotoxidade. 2017. 91 f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia Ambiental) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2017. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/2985 por openAccess application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Curitiba Brasil Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Ambiental UTFPR |
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Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
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RIUT |
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Português |
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Agricultura - Aspectos ambientais Ecossistemas - Preservação Produtos químicos agrícolas Pesticidas - Avaliação de riscos Tecnologia ambiental Agriculture - Environmental aspects Biotic communities - Preservation Agricultural chemicals Pesticides - Risk assessment Green technology CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA::SANEAMENTO AMBIENTAL Ciências Ambientais |
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Anthropogenic activities, such as agriculture, have led to a loss of ecosystem quality. Due to physical, chemical and biological processes that occur, after a pesticide application, much of it does not reach its main goal and ends up contaminating the environment. Chlorpyrifos is one of the most widely used pesticide in the world due to its broad spectrum of performance. The presence of pesticides in potable water sources indicates the inefficiency in the conventional water treatment processes and an alternative are the advanced oxidation processes (AOPs). Despite the high removal rates obtained with AOPs, there is also need an evaluation of the treatments’ efficiency through ecotoxicity assays. The aim of this work was to evaluate the UVC, UV/H2O2 and photo-Fenton processes in the degradation of the chlorpyrifos and evaluate ecotoxicity.The degradation were performed in bench scale using reactors and as a radiation source a high pressure lamp of mercury vapor (125 W). Chlorpyrifos concentration was monitored by HPLC-DAD.The organisms used in the ecotoxicity assays were L. sativa, D. magna and A. aegypti. An evaluation of the ecotoxicity of organic solvents in aqueous solution through assays with L. sativa and D. magna found that the most indicated solvent for solubilization of chlorpyrifos is acetone. Chlorpyrifos quantification after degradation was performed with a liquid-liquid phase extraction reaching recovery coefficients between 92.11 and 101.63%. In the degradation tests conducted for 180 minutes with Lorsban®, the UV/H2O2, photo-Fenton process and photolysis achieved removals at > 99.18, 99.18 and 98.72 % respectively. The same procedures applied to analytical standard chlorpyrifos resulted in degradations of 96.47, 94.34 and 84.92%. Regarding the ecotoxicity tests, the L. sativa seeds showed to be less sensitive to pre and post-treatment samples. Only in one of the samples (Lorsban® after 180 minutes of UV/H2O2) of D. magna occur a reduction in ecotoxicity with a toxicity factor to 16. In all other samples in all dilutions the immobility was greater than 10% with toxicity factor greater than 16. With A. aegypti larvae the toxicity reduction were 26.7, 18.5 and 17% with photolysis, photo-Fenton and UV/H2O2 process, respectively. In analytical standard chlorpyrifos samples there was no reduction of toxicity. The use of light conditions allowed an evaluation of the kinetics of the reactions, reaching high percentages of degradation, however, no significant reductions were observed in the ecotoxicity and larvicidal effect of the analyzed solutions, possibly due to the residual chlorpyrifos concentration, higher than the toxic limits. |
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Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
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2018 |
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LIMA, Rubia Matos de. Avaliação da radiação UVC, processos UV/H2O2 e fotofenton na degradação do agrotóxico clorpirifós com acompanhamento da ecotoxidade. 2017. 91 f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia Ambiental) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2017. |
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