Identification, occurrence, environmental and human health risk of phenolic compounds in aqueous matrix
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Identificação, ocorrência, risco ambiental e à saúde humana de compostos fenólicos em matriz aquosa
Primeiro orientador
Membros da banca
Liséte Celina Lange
Adriana Akemi Okuma
Bruno Eduardo Lobo Baeta
Adriana Akemi Okuma
Bruno Eduardo Lobo Baeta
Resumo
In the recent years the occurrence of micropollutants, such as phenolic compounds, has become
a worldwide concern due to the complexity of the compounds and the risks to the environment
and to human health. Thus, the present work had as objective to investigate the occurrence of
17 phenolic compounds in surface waters and a water treated by a conventional water treatment
plant (WTP). In addition, the environmental risk (hazard quotient - HQ) and human health
(margin of exposure - MOE) assessments of these compounds in raw water and their reduction
by conventional treatment process and by direct contact membrane distillation (DCMD) were
performed . The methodology for the quantification of phenols was based on the solid phase
extraction technique (SPE) (C18 cartridge) followed by gas chromatography with flame
ionization detector (FID). The tests showed that was matrix influence on the efficiency of the
SPE, but the degree of recovery for all phenolic compounds was higher than 50% and there was
a greater recovery of the hydrophobic compounds. In general, the analytical method used was
able to determine the phenols in the samples presenting good repeatability, precision,
sensitivity, limits of quantification and detection compatible with those presented in the
literature. In between the 17 phenolic compounds analyzed, 16 were found in the samples
collected during the monitoring year. Regarding the WTP removal efficiency, it was not able
to completely remove the micropollutants and, on the contrary, was responsible for the
generation of new compounds. In general, the risk assessment for the compounds in surface
water was highly toxic at any trophic level and posed a significant risk to human health.
Subsequently, the results of WTP risk reduction were not effective, since a high-risk rate for
most compounds was found. Concerning the performance of DCMD, the permeate flux over
time dropped with the ratio of approximately 0.7. It is recommended to work at a recovery rate
equivalent to the point before the flow decay (RR < 63%) to prevent fouling and loss of
performance. However, the conductivity remained constant indicating the absence of ionic
impurities in the permeate. Despite this decrease in flow, the retention rates of the phenolic
compounds in the raw water were greater than 80%. The risk reduction was also evaluated for
DCMD, proving that the technology has potential to remove these compounds.
Abstract
Nos últimos anos a ocorrência de micropoluentes, como os compostos fenólicos, tem se tornado
uma preocupação em todo mundo devido à complexidade dos compostos e ao risco para o meio
ambiente e para saúde humana. Dessa forma, o presente trabalho teve como objetivo investigar
a ocorrência de 17 compostos fenólicos em águas superficiais e uma água tratada em estação
de tratamento de água convencional (WTP). Além disso, foi realizada avaliação de risco
ambiental (coeficiente de risco - HQ) e para a saúde humana (margem de exposição - MOE)
desses compostos na água bruta e sua redução pelo processo de tratamento convencional e pela
destilação por membrana de contato direto (DCMD). A metodologia para a quantificação dos
fenóis baseou-se na técnica de extração em fase sólida (SPE) (cartucho C18) seguida por
cromatografia gasosa com detector por ionização de chama (FID). Os ensaios demonstraram
que houve influência da matriz na eficiência da SPE, mas o grau de recuperação para todos
compostos fenólicos foi superior a 50% e houve maior recuperação dos compostos
hidrofóbicos. Em geral, o método analítico utilizado foi capaz de determinar os fenóis nas
amostras apresentando boa repetitividade, precisão, sensibilidade e limites de quantificação e
detecção compatíveis com os apresentados na literatura. Dos 17 compostos fenólicos analisados
16 foram encontrados nas amostras coletadas no ano de monitoramento. Em relação à eficiência
de remoção da WTP, ela não foi capaz de remover completamente os micropoluentes e, ao
contrário, foi responsável pela geração de novas substâncias. Em geral, a avaliação de risco
realizada para os compostos na água superficial foi altamente tóxica a qualquer nível trófico e
apresentou um risco significativo para a saúde humana. Posteriormente, os resultados da
redução do risco pela WTP não foram efetivos, visto a alta taxa de risco para a maioria dos
compostos. No que se refere ao desempenho da DCMD, o fluxo de permeado ao longo do
tempo teve uma queda de aproximadamente 0,7, sendo recomendado trabalhar com uma taxa
de recuperação antes do decaimento do fluxo (RR <63%) para evitar incrustações e perda de
desempenho. Porém, a condutividade permaneceu constante indicando a ausência de impurezas
iônicas no permeado. Apesar dessa diminuição no fluxo, as taxas de retenção dos compostos
fenólicos na água bruta foram superiores a 80%. A redução do risco também foi avaliada para
a DCMD, provando que a tecnologia tem potencial para a remoção desses compostos.
Assunto
Engenharia sanitária, Saneamento, Cromatografia a gás, Águas superficiais, Avaliação de riscos
Palavras-chave
Phenolic compounds, Gas chromatography, Surface water, Conventional treatment, Risk assessment, Direct contact membrane distillation