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dc.creatorBisognin, Ramiro Pereira
dc.date.accessioned2019-11-20T19:37:19Z
dc.date.available2019-11-20T19:37:19Z
dc.date.issued2018-10-18
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/18994
dc.description.abstractThe high worldwide consumption of remedies, coupled with the incomplete assimilation by animals and humans and the deficient removal by conventional effluent treatment systems, made the pharmaceuticals a persistent group of micropollutants. For this reason, the main goal of this thesis was to study the degradation and/or simultaneous removal of pharmaceuticals in a wastewater treatment plant (WWTP) by biological processes and by advanced oxidation using ozone, ultraviolet radiation and combinations with peroxide hydrogen. The study was carried out in three stages, the first one consisted in the investigation of the occurrence, fate and removal of 43 pharmaceuticals and hormones in effluent and sludge of the largest WWTP in Rio Grande do Sul (Southem Brazil), in the months of November 2017, March and April 2018. The determination of the pharmaceuticals was performed by a ultra high-performance liquid chromatography coupled to mass-mass spectrometry (UHPLC-MS/MS). Thus, 13 pharmaceuticals were detected in the crude effluent and 11 in the treated one. Although the highest concentrations in the raw effluent were paracetamol (137.98 μg L-1) and caffeine (35.29 μg L- 1), the highest diversity was of antibiotics at concentrations ranging from 0.023 to 1.374 μg L-1, for metronidazole and sulfamethoxazole, respectively. The pharmaceuticals doxycycline, fembendazole, norfloxacin and tetracycline were detected only in the sludge, but the highest concentration was ciprofloxacin (5.034 mg kg-1). During the treatment, increases in the concentration of some pharmaceuticals were recorded, as well as removals above 97%. However, high pharmaceutical loads (511.466 g d-1) were observed in the recipient water body. The second step consisted of the degradation of the 11 pharmaceuticals detected in the WWTP, using O3 in two dosages (0.5 and 0.9 mgO3 mgCOD-1), UV photolysis (254 nm), and the O3/UV, H2O2/UV and O3/H2O2/UV with 0.5 mgO3 mgCOD-1 and 25 mgH2O2 L-1. For degradation assays, the active ingredients ciprofloxacin, oxytetracycline, paracetamol, sulfamethoxazole and trimethoprim had increased concentrations above the predicted no effect concentration (PNEC). The study were performed at a ambient temperature of 20.60 ± 0.30 ºC and pH 6.94 ± 0.02, with aliquots being sampled at 7.5 and 15 min. The O3/H2O2/UV process was more efficient for the degradation of all detected pharmaceuticals, allowing a reduction of 89.32% of oxytetracycline, 96.79% of caffeine, 97.40% of trimethoprim, 97.75% of ciprofloxacin, 99.79% sulfamethoxazole, 99.96% paracetamol and 100% of clindamycin, ofloxacin, sulfadiazine, sulfathiazole and tylosin. The same process was responsible for the highest percentage of mineralization (60.52%), proving the synergetic effect between the combined oxidizing agents. Finally, the third step consisted in evaluating the (eco)toxicity of the three groups of effluents: (a) treated by biological processes, (b) with increased concentration of pharmaceuticals, and (c) posttreated by O3/H2O2/UV. The levels of thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) and the activity of the enzymes acetylcholinesterase (AChE), catalase (CAT) and glutathione-S-transferase (GST) were evaluated in different organs of fish of the species Astyanax bimaculatus exposed to effluents for 14 days. Thus, it was evidenced that residuals of pharmaceuticals can cause oxidative stress, affecting biochemical and enzymatic parameters in Astyanax sp., as well the O3/H2O2/UV process can reduce damages to fish even with the possible formation of metabolites, which have been shown be less toxic than the original compounds.eng
dc.languageporpor
dc.publisherUniversidade Federal de Santa Mariapor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/*
dc.subjectEsgoto sanitáriopor
dc.subjectMicropoluentespor
dc.subjectTratamento biológicopor
dc.subjectProcessos oxidativos avançadospor
dc.subjectBiomarcadores de estresse oxidativopor
dc.subjectSewageeng
dc.subjectMicropollutantseng
dc.subjectBiological treatmenteng
dc.subjectAdvanced oxidative processeseng
dc.subjectBiomarkers of oxidative stresseng
dc.titleDegradação de fármacos em efluente de uma estação de tratamento de esgoto sanitário utilizando processos avançadospor
dc.title.alternativeDegradation of pharmaceuticals in effluent of a sewage treatment plant using advanced processeseng
dc.typeTesepor
dc.description.resumoO elevado consumo mundial de medicamentos, associado à incompleta assimilação por animais e seres humanos e a remoção deficitária por sistemas convencionais de tratamento de efluentes, tornaram os fármacos um grupo de micropoluentes persistentes. Por este motivo, na presente tese objetivou-se estudar a degradação e/ou remoção simultânea de fármacos em efluente de uma estação de tratamento de esgoto sanitário (ETE) por processos biológicos e por oxidação avançada utilizando ozônio, radiação ultravioleta e combinações com peróxido de hidrogênio. O estudo foi desenvolvido em três etapas, a primeira consistiu na investigação da ocorrência, destino e remoção de 43 fármacos e hormônios no efluente e no lodo da maior ETE do Rio Grande do Sul, nos meses de novembro de 2017, março e abril de 2018. A determinação dos fármacos foi realizada por cromatografia líquida de ultra-alta eficiência acoplada à espectrometria de massas em tandem (UHPLC-MS/MS). Assim, foram detectados 13 fármacos no efluente bruto e 11 no tratado. Apesar das maiores concentrações no efluente bruto terem sido de paracetamol (137,980 μg L-1) e cafeína (35,290 μg L-1), a maior diversidade foi de antibióticos, em concentrações que variaram de 0,023 a 1,374 μg L-1 de metronidazol e sulfametoxazol, respectivamente. Os fármacos doxiciclina, fembendazol, norfloxacina e tetraciclina foram detectados somente no lodo, porém a maior concentração foi de ciprofloxacina (5,034 mg kg-1). Durante o tratamento, foram registrados incrementos na concentração de alguns fármacos, como também remoções superiores a 97%. Contudo, constatou-se elevada carga de medicamentos (511,466 g d-1) despejados no corpo hídrico receptor. A segunda etapa consistiu na degradação dos 11 fármacos detectados no efluente da ETE mencionada, utilizando O3 em duas dosagens (0,5 e 0,9 mgO3 mgCOD-1), fotólise UV (254 nm), e as combinações O3/UV, H2O2/UV e O3/H2O2/UV com 0,5 mgO3 mgCOD-1 e 25 mgH2O2 L-1. Para os ensaios de degradação, os princípios ativos ciprofloxacina, oxitetraciclina, paracetamol, sulfametoxazol e trimetoprima tiveram as concentrações aumentadas, acima da concentração prevista sem efeito (CPSE). Os estudos foram realizados a temperatura de 20,60 ± 0,30 ºC e pH 6,94 ± 0,02, com recolhimento de alíquotas a 7,5 e 15 min. O processo O3/H2O2/UV foi o mais eficiente na degradação de todos os fármacos detectados, possibilitando a redução de 89,32% de oxitetraciclina, 96,79% de cafeína, 97,40% de trimetoprima, 97,75% de ciprofloxacina, 99,79% de sulfametoxazol, 99,96% de paracetamol e 100% de clindamicina, ofloxacina, sulfadiazina, sulfatiazol e tilosina. O mesmo processo foi responsável pelo maior percentual de mineralização (60,52%), comprovando o efeito sinérgico entre os agentes oxidantes combinados. Por fim, a terceira etapa consistiu na avaliação da (eco)toxicidade dos três grupos de efluentes: (a) tratado pelos processos biológicos, (b) com concentração aumentada de fármacos, e (c) pós-tratado por O3/H2O2/UV. Foram avaliados os níveis de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS) e a atividade das enzimas acetilcolinesterase (AChE), catalase (CAT) e glutationa S-transferase (GST), em diferentes órgãos de peixes da espécie Astyanax bimaculatus expostos aos efluentes durante 14 dias. Desta forma, evidenciou-se que os resíduos de fármacos podem causar estresse oxidativo, afetando parâmetros bioquímicos e enzimáticos em Astyanax sp., assim como o processo O3/H2O2/UV pode reduzir os danos aos peixes mesmo com a possível formação de metabólitos, os quais se mostraram ser menos tóxicos que os compostos originais.por
dc.contributor.advisor1Wolff, Delmira Beatriz
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2590812446293555por
dc.contributor.referee1Silveira, Djalma Dias da
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1988016337388120por
dc.contributor.referee2Prestes, Osmar Damian
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/9632234955509028por
dc.contributor.referee3López, Diosnel Antonio Rodriguez
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/9189275068912186por
dc.contributor.referee4Vasconcellos, Noeli Júlia Schussler de
dc.contributor.referee4Latteshttp://lattes.cnpq.br/3726530263510005por
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/4350438232851273por
dc.publisher.countryBrasilpor
dc.publisher.departmentEngenharia Civilpor
dc.publisher.initialsUFSMpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Civilpor
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVILpor
dc.publisher.unidadeCentro de Tecnologiapor


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