Microplásticos de poliamida e poli(tereftalato de etileno) como vetores de contaminantes em sistemas aquáticos

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2023
Autor(a) principal: Dias, Mariana Amaral, 1988-
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: [s.n.]
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Microplásticos
Sorção
Pesticidas
Hormônios
Preparações farmacêuticas
Microplastics
Sorption
Pesticides
Hormones
Drug
Link de acesso: https://hdl.handle.net/20.500.12733/15524
Resumo: Orientador: Cassiana Carolina Montagner
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spelling Microplásticos de poliamida e poli(tereftalato de etileno) como vetores de contaminantes em sistemas aquáticosPolyamide and polyethylene terephthalate microplastics as vectors of contaminants in aquatic systemsMicroplásticosSorçãoPesticidasHormôniosPreparações farmacêuticasMicroplasticsSorptionPesticidesHormonesDrugOrientador: Cassiana Carolina MontagnerTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de QuímicaResumo: Os microplásticos são partículas poliméricas com tamanho inferior a 5 mm, consideradas onipresentes no ambiente. Formam-se a partir da degradação ambiental de plásticos maiores (microplásticos secundários) ou são produzidos em escala micro (microplásticos primários). Diversos tipos de polímeros têm sido encontrados no ambiente e dentre eles destacam-se a poliamida-PA e o poli(tereftalato de etileno)-PET, cuja utilização em embalagens, materiais de uso único e fibras têxteis são consideradas fontes importantes de contaminação, principalmente em ambientes aquáticos. Os microplásticos atuam como vetores de outros contaminantes, orgânicos, inorgânicos e microrganismos, podendo transportar esses compostos por longas distâncias. Neste trabalho foi investigada a capacidade de sorção de microplásticos de PA e PET em diferentes condições ambientais. Para isso foram escolhidos cinco contaminantes com propriedades físico-químicas distintas, frequentemente encontrados em ambientes aquáticos, sendo dois pesticidas (atrazina-ATZ e tebuconazol-TEB), um fármaco (cafeína-CAF) e dois hormônios (testosterona-TTR e progesterona-PGT). A PGT foi o contaminante que apresentou maior afinidade com ambos os microplásticos. Foi observado que as características do sistema, como salinidade e pH, estão diretamente relacionadas à capacidade de sorção de microplásticos de PA. Uma diminuição da eficiência de sorção de TTR e PGT em ambiente com força iônica elevada foi atribuída a uma competição pelos sítios ativos do microplástico e ao efeito salting-in. O inverso foi observado para a ATZ e TEB, em que maiores eficiências de sorção foram encontradas em água do mar. Esse fenômeno foi atribuído ao efeito salting-out e também à blindagem de cargas sofrida pela molécula de TEB carregada negativamente. Além disso, o nível de degradação do polímero também é responsável por atuar como um fator determinante nas interações com os contaminantes. Através de simulações de dinâmica molecular foi observado que a transferência da ATZ do ambiente aquoso para a superfície do microplástico de PA requer uma quantidade de energia maior do que para os hormônios, indicando assim sua preferência por permanecer solubilizada em água. Com as simulações também foram elucidadas as interações por forças de van der Waals e ligações de hidrogênio do tipo O-H?O para a TTR, N-H?O para a PGT e ATZ e N-H?N para a ATZ. Isso indica que o ambiente em que esses contaminantes se encontram é um fator importante e deve ser levado em consideração quando a interação microplástico-contaminante é avaliada. Os microplásticos de PET também apresentaram uma grande interação com a PGT, no entanto, menor do que o observado com a PA. Além disso, foi observado que a CAF foi sorvida pelo PET, o que não ocorreu com a PA, sugerindo que a estrutura química do polímero afeta o comportamento de sorção desses compostosAbstract: Microplastics are polymeric particles smaller than 5 mm, considered ubiquitously in the environment. These particles are formed from the environmental weathering of plastic materials (secondary microplastics) or made in micro-scale (primary microplastics). Several types of polymers have been found in the environment, highlighting the polyamide-PA and polyethylene terephthalate-PET, which their uses in packaging, single-use materials, and textile fibers are considered relevant sources of contamination, mainly in aquatic environments. The microplastic could transport other contaminants, organic, inorganic, and microorganisms, for long distances, acting as vectors of these compounds. In this work, it was investigated the sorption capacity of PA and PET microplastics in different environmental conditions. Five contaminants with different physicochemical properties, frequently found in aquatic systems were chosen, two pesticides (atrazine-ATZ and tebuconazole-TEB), one pharmaceutical (caffeine-CAF), and two hormones (testosterone-TTR and progesterone-PGT). PGT was the contaminant that had more affinity with both microplastics. It was observed that the characteristics of the system, such as salinity and pH, are directly related to the sorption capacity of PA microplastics. A decrease in the sorption efficiency of TTR and PGT in an environment with high ionic strength was attributed to competition for the active sites on the microplastic and to the salting-in effect. The opposite was observed for ATZ and TEB, in which higher sorption efficiencies were found in seawater. This phenomenon was attributed to the salting-out effect and also to the shielding of charges suffered by the negatively charged TEB molecule. In addition, the level of polymer degradation is also responsible for acting as a determining factor in interactions with contaminants. Through molecular dynamics simulations, it was observed that the transfer of ATZ from the aqueous environment to the PA microplastic surface requires a greater amount of energy than for hormones, indicating its preference for remaining solubilized in water. The simulations also elucidated the interactions by van der Waals forces and O-H?O hydrogen bond for TTR, N-H?O for PGT and ATZ, and N-H?N for ATZ. This indicates that the environment in which the contaminants are found is essencial and must be considered when the microplastic-contaminant interaction is assessed. PET microplastics also showed a strong interaction with PGT but less than that was observed with PA. Furthermore, it was noted that CAF was sorbed by PET, which did not occur with PA. Suggesting that the chemical structure of the polymer affects the sorption behavior of these compoundsDoutoradoQuímica AnalíticaDoutora em CiênciasCAPES2015/18790-3CNPQ573894/2008-6; 465768/2014-8FAPESP2008/57808-1; 2014/50951-4; 2018/21733-0[s.n.]Montagner, Cassiana Carolina, 1981-Fostier, Anne HélèneDe Paoli, Marco-AurelioGrassi, Marco TadeuFernandes, Andreia NevesUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de QuímicaPrograma de Pós-Graduação em QuímicaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASDias, Mariana Amaral, 1988-20232023-10-26T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdf1 recurso online (99 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/15524DIAS, Mariana Amaral. Microplásticos de poliamida e poli(tereftalato de etileno) como vetores de contaminantes em sistemas aquáticos. 2023. 1 recurso online (99 p.) Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química, Campinas, SP. Disponível em: 20.500.12733/15524. 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