Use este identificador para citar ou linkar para este item: http://hdl.handle.net/1843/BUBD-AY7LR6
Tipo: Tese de Doutorado
Título: Avaliação da formação de trialometanos e ácidos haloacéticos decorrentes da cloração de águas de abastecimento contendo cianobactérias
Autor(es): Elton Santos Franco
Primeiro Orientador: Marcelo Libanio
Primeiro Coorientador: Jairo Lisboa Rodrigues
Primeiro membro da banca : Cesar Rossas Mota Filho
Segundo membro da banca: Sergio Francisco de Aquino
Terceiro membro da banca: Fernando Antônio Jardim
Quarto membro da banca: Cristina Filomêna Pereira Rosa Paschoalato
Resumo: Apesar dos benefícios do cloro para o controle de patógenos, estudos demonstram que sua utilização pode contribuir para a formação de subprodutos orgânicos halogenados (SOHs) indesejados e potencialmente carcinogênicos, tais como os trialometanos (TAMs) e os ácidos haloacéticos (AHAs). A matéria orgânica algogênica (MOA), composta por algas e cianobactérias, com amplos registros em eventos de florações no país, tais como Microcystis aeruginosa e Cylindrospermopsis raciborskii, pode ser precursora da formação de TAMs e AHAs. Neste cenário, este estudo foi dividido em quatro etapas: na primeira etapa, foi proposto um método analítico para detecção de TAMs e AHAs por extração líquido-líquido (ELL), seguida pela determinação por cromatografia a gás (CG) acoplada ao detector de espectrometria de massa (EM). Na segunda etapa, analisou-se a demanda de cloro em variadas doses em amostras de água contendo espécies Microcystis aeruginosa e Cylindrospermopsis raciborskii nas densidades 1,0 x 104 células.mL-1 e 1,0 x 106 células.mL-1, respectivamente. A terceira etapa consistiu em avaliar a formação dos subprodutos em função de doses de oxidantes químicos (hipoclorito de cálcio e cloro gasoso), sob os seguintes parâmetros: temperatura da água (25oC e 30oC), pH (6,5 e 8,5) e tempo de contato (30 min e 24 h), condições essas recorrentes no Brasil. Na quarta etapa, avaliou-se o uso do carvão ativado grunular domiciliar (CAGD) e a agitação como estratégias de remoção, caso ocorra a formação, após a contaminação de amostras para distintas concentrações de trabalho (TAMs = 100 e 150 g.L-1; AHAs = 58 e 116 g.L-1). Para os TAMs, a ELL mostrou-se eficaz e, junto ao CG-EM, pôde-se dispensar etapas de extração automatizadas e mais onerosas. Para os AHAs, foi possível obter um cromatograma com poucas interferências em ácidos haloacéticos com menos sensibilidade ao detector EM. Os ensaios de demanda de cloro para ambos oxidantes, na dose mais elevada, demonstraram altos valores de consumo e baixas concentrações residuais de cloro. Em relação aos parâmetros estudados, as formações de TAMs e AHAs ocorreram apenas na concentração de 1,0 x 106 células.mL-1. O triclorometano foi a espécie presente de TAMs na concentração máxima (45,88 g.L-1) para Microcystis aeruginosa nas condições: dose 5,0 mg.L-1 de cloro gasoso, temperatura da água de 30°C, pH de 8,5 e tempo de detenção de 24 h. Para os AHAs, dose 2,5 mg.L-1 de hipoclorito de cálcio, temperatura de de 30°C, pH de 8,5 e tempo de 24 h para Cylindrospermopsis raciborskii acarretaram a maior concentração dentre as análises (4,81 g.L-1). Não foram observadas formações na concentração de 1,0 x 104 células.mL-1, sendo a maioria dos resultados abaixo do limite de detecção do método validado. De acordo com a literatura, metabólitos liberados pelas células podem interferir na formação de TAMs e AHAs. A adsorção em carvão ativado granular removeu os TAMs (93,74%) e AHAs (84,66%) em condições satisfatórias, enquanto que na agitação observou-se menor remoção de TAMs (83,74%) e AHAs (10,08%)
Abstract: Despite the benefits of using chlorine for pathogens control, studies show that the use of this substance can contribute to the formation of unwanted and carcinogenic halogenated organic by-products (HOS), such as Trihalomethanes (THMs) and Haloacetic Acids (HAAs). Algogenic organic matter (AOM), composed of algae and cyanobacteria, that usually occur due to blooming events in water bodies, inclunding Microcystis aeruginosa and Cylindrospermopsis raciborskii, can be the precursor of THMs and HAAs formation. This study was divided in four stages: It was proposed that in the first stage, an analytical method by liquid liquid extraction (LLE), followed by gas chromatography (GC) linked to a mass spectrometry (MS) detector, in substitution of an eletron capture detector (ECD) for the quantification of THMs and HAAs. In the second phase, chlorine demand was determined for varied dosages of samples containg species of Microcystis aeruginosa and Cylindrospermopsis raciborskii in density of 1.0 x 104 and 1.0 x 106 cell.mL-1. In the third phase, the formation of THMs and HAAs in function of chemical oxidant doses (calcium hypochlorite and chlorine gas) were evaluated, using the following parameters: water temperature (25°C and 30°C), pH (6.5 and 8.5) and contact time (30 min and 24 h), recurrent conditions in Brazil. In the fourth phase, the use of granular activated carbon (GAC) and agitation were evaluated as removal strategies, in case the formation occurs after the contamination of samples for different concentrations (THMs = 100 and 150 g.L-1; HAAs = 58 and 116 g.L-1). For THMs, LLE was effective in association with GC-MS, so it was possible to dispense onerous and automated extraction steps. For HAAs, chromatograms were obtained with few interferences in haloaceticos acids with less sensitivity to the MS detector. The chlorine demand assays at the highest concentration for both oxidants showed great consumption values and low residual chlorine concentrations. With regard to the parameters studied, the formation of THMs and HAAs occurred only in the concentration of 1.0 x 106 cell.mL-1. Trichloromethane was the specie of THMs that presented in the maximum concentration (45,88 g.L-1) for Microcystis aeruginosa in the following conditions: 5.0 mg.L-1 of chlorine gas, 30°C water temperature, pH of 8.5, and detention time of 24 h. For HAAs, 2.5 mg.L-1 dose of calcium hypochlorite, 30°C of temperature, pH 8.5 and 24 h to Cylindrospermopsis raciborskii, resulted in the highest concentration among the analyzes (4.81 g.L-1). No formations were observed in the concentration of 1.0 x 104 cell.mL-1, as the majority of the results were below of the detection limit of the validated method. According to the literature, metabolites released by cells can interfere in the formation of THMs and HAAs. We found that THMs (93,74%) and HAAs (84,66%) were removed in satisfactory conditions by adsorption in granular activated carbon, but agitation resulted in less removal of THMs (83,74%) and HAAs (10,08%)
Assunto: Cloro
Cromatografia de gás
Agua Purificação Cloração
Saneamento
Idioma: Português
Editor: Universidade Federal de Minas Gerais
Sigla da Instituição: UFMG
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/BUBD-AY7LR6
Data do documento: 1-Jan-2018
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