Recentemente, pesquisas vêm claramente demonstrando que xenobióticos podem apresentar efeitos deletérios sobre o sistema endócrino e passam a ser de grande importância toxicológica à medida que se tornam contaminantes ambientais. Tais substâncias passaram a ser denominadas de desreguladores endócrinos (DEs). Entre os diferentes DEs identificados, muitos são praguicidas, amplamente utilizados no meio agropecuário em todo o mundo. Atualmente, já são bem estabelecidas as metodologias para avaliação do potencial efeito DE de diferentes substâncias em roedores; porém uma busca na literatura deixa clara a falta de estudos e de protocolos para avaliação de DEs em animais de produção ruminantes, os quais certamente estão expostos a um grande número de agentes tóxicos com estas características. Assim, foi objetivo desta pesquisa dar início ao desenvolvimento de um protocolo para avaliação de efeitos DEs de xenobióticos em ruminantes. Para tal, estudou-se o bisfenol A (BPA), o qual é, classicamente, um DE para roedores. Além disto, avaliou-se o potencial efeito DE da I. carnea, uma planta tóxica de grande importância para ruminantes no Brasil e em outros países. O estudo foi realizado em duas etapas, na primeira avaliou-se os efeitos do BPA e da planta nos caprinos machos púberes; na segunda etapa propôs-se avaliar os efeitos tóxicos da exposição in utero de caprinos machos púberes a estas mesmas substâncias. Os resultados obtidos mostraram que os bodes púberes expostos ao BPA apresentaram redução significante dos níveis séricos de tiroxina, e da qualidade espermática. Também observou-se nestes mesmos animais degeneração vacuolar na rete testis. Já os caprinos machos púberes que receberam a I. carnea apresentaram aumento significante do numero de espermatozoides com alterações morfológicas e degeneração vacuolar testicular. Ainda, estes mesmos animais apresentaram diminuição estatisticamente significante dos níveis séricos dos hormônios tireoidianos (T3 e T4). O protocolo empregado para avaliação dos efeitos da exposição in utero a I. carnea ou ao BPA em machos púberes, não evidenciou nenhuma alteração hormonal e/ou reprodutiva. Conclui-se que o protocolo empregado para avaliação de possíveis efeitos DEs de xenobióticos, em ruminantes foi eficaz, no entanto, futuras metodologias deverão ser introduzidas neste protocolo, para detectar alterações mais sutis no sistema endócrino. / Recently, many studies clearly showed that xenobiotics may have deleterious effects on the endocrine system. These substances are termed endocrine disruptors (EDs), and have great toxicological significance when they become environmental contaminants. Many of EDs are identified as pesticides, which were widely used in agriculture and livestock worldwide. Currently, there are already well-established methodologies for assessing the potential effect of endocrine disruptor (ED) of different substances in rodents; however, a literature search shows clearly the lack of studies and protocols for assessing EDs in ruminant livestock, which are indubitably exposed to a large number of these substances. Thus, the objective of the present research was to start developing a protocol for evaluation of possible effects of EDs in ruminants. For this, it was studied bisphenol A (BPA), a classic ED and also I. carnea, an important toxic plant to ruminants in Brazil and other countries. The study was conducted in two stages, in the first, it was evaluated the effects of BPA and I. carnea in pubescent male goats, and in the second stage it was studied the effects in pubescent male goats from mothers exposed, during pregnancy, to BPA or the toxic plant. The pubescent male goats treated with BPA showed significant reduction in serum thyroxine levels and in the sperm quality. Those animals also presented vacuolar degeneration in the rete testis. Pubescent male goats exposed to I. carnea showed many alterations: significant increase in morphological changes in the sperm, decrease in serum levels of thyroid hormones (T3 and T4) and testicular vacuolar degeneration. The used protocol for evaluation of the effects of in utero exposure to BPA or I. carnea in pubescent male goats showed no hormonal or reproductive changes in male goats evaluated at the puberty. In conclusion, the protocol used in the present study showed to be worthy to evaluate EDs effects in ruminants; however future methodologies should be introduced to detect more subtle changes in the endocrine system.

A água constitui um dos compostos de maior distribuição e importância na crosta terrestre. Sua importância para vida está no fato de que nenhum processo metabólico ocorre sem a sua ação direta ou indireta. Entre os vários compostos contaminantes dos ambientes aquáticos, os hormônios, estrógenos naturais e sintéticos, devem ser vistos com uma maior importância, devido a sua persistência no ambiente. O 17α-etinilestradiol (EE2) é um hormônio sintético utilizado na formulação de contraceptivos orais, transdérmico e injetáveis. O presente estudo tem como objetivo analisar o efeito do hormônio sintético 17α-etinilestradiol sobre a biologia do invertebrado aquático Chironomus sancticaroli analisando três gerações do ciclo de vida da espécie. Nos experimentos foram utilizados areia fina comum (lavada em água corrente, seca em estufa a 60ºC e levada a mufla por 4 horas a 560ºC) e água deionizada (condutividade entre 25-55 μS.cm-1, dureza entre 12 e 16 mg.L-1 para CaCO3, pH entre 6,5 a 7,5). Foram realizadas 4 réplicas utilizando-se potes de 2 litros para cada concentração do hormônio e para o controle. Para os testes, foram colocadas 15 larvas, contendo 60 g de areia de cultivo e 240 ml de solução contendo 17α-etinilestradiol (na proporção 1:4, sedimento-solução) nas concentrações de 50; 100; 200; 400; 800 e 1600 μg.L-1, e fotoperíodo de 12h luz/ 12 h escuro e com temperatura de 22 a 26ºC. Os testes agudos foram realizados utilizando-se larvas de IV ínstar sem aeração e os testes crônicos foram realizados utilizando-se larvas de I ínstar com aeração. Os organismos foram alimentados com 5 ml de uma solução contendo 1 litro de água deionizada e 5,0 g de ração para peixe triturada (TetraMin®). O teste realizado foi estático, ou seja, a solução não era trocada do início ao fim do teste de cada geração F1, F2 e F3. Em testes agudos (96h) os resultados mostraram que o composto em estudo não apresenta toxicidade. Nos testes crônicos apenas a terceira geração mostrou uma baixa sobrevivência (43,3 a 56,6%) indicando toxicidade do composto ao organismo-teste, o que foi confirmado pelo teste ANOVA one-way com p ≤ 0,05. O tempo de emergência do organismo na terceira geração foi de 22 dias, havendo um atraso de cinco dias em comparação aos demais tratamentos, indicando que o composto testado pode influenciar no tempo de desenvolvimento do organismo-teste. Na análise da fecundidade potencial, os testes estatísticos indicaram haver uma diferença significativa entre os tratamentos e o controle somente na terceira geração, o que se pode inferir que o composto testado interfere na fecundidade potencial do Chironomus sancticaroli. Não foram encontradas deformidades bucais nas larvas nas três gerações analisadas. Para tanto, faz-se necessários estudos posteriores, visando um número maior de organismos (n ≥ 100) em um número maior de gerações, para que os resultados sejam mais conclusivos no que diz respeito a interferência do composto testado sobre a biologia do Chironomus sancticaroli. / Water is one of the compounds of great distribution and importance in the Earth\'s. Its importance to life lies in the fact that no metabolic process occurs without its direct or indirect action. Among the various contaminating compounds in aquatic environments, hormones, natural and synthetic estrogens, should be viewed with great importance because of their persistence in the environment. 17α-ethinylestradiol (EE2) is a synthetic hormone used in the formulation of oral, transdermal, and injectable contraceptives. The present study aims to analyze the effect of the synthetic hormone 17α-ethinylestradiol on the biology of the aquatic invertebrate Chironomus sancticaroli analyzing three generations of life cycle. In the experiments, common fine sand was used (washed with deionized water, oven dried at 60ºC and muffled for 4 hours at 560ºC) and deionized water (conductivity between 25-55 μS.cm-1, hardness between 12 and 16 mg.L-1 for CaCO3, and pH between 6.5 to 7.5). Four replicates were performed using 2-liter pots for each concentration of the hormone and for the control. For the tests, 15 larvae, containing 60 g of sand and 240 ml of solution containing 17α- ethinylestradiol (1:4, sediment solution) in the concentrations of 50; 100; 200; 400; 800 and 1600 μg.L-1, and photoperiod of 12h light/12h dark and with a temperature of 22 to 26ºC. The acute tests were performed using III larvae instar without aeration and the chronic tests were performed using I instar larvae with aeration. The organisms were fed with 5 ml of a solution containing 1 liter of deionized water and 5.0 g of crushed fish feed (TetraMin®). The test performed was static, were the solution was not changed from the beginning to the end of the test of each F1, F2 and F3 generation. In acute tests (96h) the results showed that the compound under study shows no toxicity. In chronic tests only the third generation showed a low survival (43.3 to 56.6%) indicating toxicity to the test organism, which was confirmed by the one-way ANOVA test with p ≤ 0.05. The adult emergency of the organism in the third generation was of 22 days, with a delay of five days in comparison to the other treatments, indicating that the compound tested influences development. In the analysis of potential fecundity, the statistical tests indicated that there was a significant difference between the treatments and the control only in the third generation, which can be inferred that the tested compound interferes in the potential fecundity of Chironomus sancticaroli. No oral deformities were found in the larvae in the three generations analyzed. In order to do so, further studies are required, aiming at a larger number of organisms (n ≥ 100) in a larger number of generations, so that the results are more conclusive with respect to the interference of the tested compound on the biology of Chironomus sancticaroli.

Made available in DSpace on 2015-05-14T16:53:22Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-02-10Bitstream added on 2015-05-14T16:58:55Z : No. of bitstreams: 1 000829087.pdf: 399761 bytes, checksum: 6162c9ec05a5f035f48858f6dc7daf87 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / If contaminated waters are treated by conventional processes (WTP) emerging contaminants are not fully removed and will remain in the drinking water (DW). We investigated the potential for endocrine disruption of two DW samples collected in 2010 and 2012 from a WTP located in São Paulo, Brazil. Water samples were extracted and chemically analyzed for emerging substances and evaluated with an in vitro bioluminescent yeast assay containing estrogen/androgen human receptors (BLYES/BLYAS). In vivo assays were conducted with 21-day old female rats exposed to DW extracts for 03 (uterotrophic assay; OECD) or 20-days (pubertal assay, EPA). The exposure represented a daily ingestion of 2 L, 5 L and 10 L of DW by a 60 kg human being. Caffeine (5.8 - 21 ug/L), estrone (1 ng/L), atrazine (2.2 -11.2 ng/L), carbendazim (0.22 ng/L), azoxistrobina (0.23 ng/L) and tebuconazole (0.19 ng/L) were detected in DW by LC-MS/MS-ESI. There were no increase of the uterus wet weight in the uterotrophic assay, and no alteration of the vaginal opening moment in the pubertal assay. However, there was increased relative blotted uterus weight in animals treated for 3-days with both DW. Levels of LH and FSH presented a significant dose-response increase in the uterotrophic assay developed with the 2010 sample. This happened in association with a significantly increased incidence of vaginal keratinization after the 3-day exposure. Results suggest the DW tested exerted hypothalamic-hypofisis activity alteration in vivo. Additional end-points in standard protocols could be useful to evaluate the presence of endocrine disruptor activity in DW

Orientador: João Lauro Viana de Camargo / Coorientador: Gisela de Aragão Umbuzeiro / Banca: Ione Pellegatti Lemonica / Banca: Patrícia Carvalho Garcia / Banca: Anderson Joel Martino Andrade / Banca: Daniela Cristina Ceccatto Gerardin / Resumo: Não disponível / Abstract: If contaminated waters are treated by conventional processes (WTP) emerging contaminants are not fully removed and will remain in the drinking water (DW). We investigated the potential for endocrine disruption of two DW samples collected in 2010 and 2012 from a WTP located in São Paulo, Brazil. Water samples were extracted and chemically analyzed for emerging substances and evaluated with an in vitro bioluminescent yeast assay containing estrogen/androgen human receptors (BLYES/BLYAS). In vivo assays were conducted with 21-day old female rats exposed to DW extracts for 03 (uterotrophic assay; OECD) or 20-days (pubertal assay, EPA). The exposure represented a daily ingestion of 2 L, 5 L and 10 L of DW by a 60 kg human being. Caffeine (5.8 - 21 ug/L), estrone (1 ng/L), atrazine (2.2 -11.2 ng/L), carbendazim (0.22 ng/L), azoxistrobina (0.23 ng/L) and tebuconazole (0.19 ng/L) were detected in DW by LC-MS/MS-ESI. There were no increase of the uterus wet weight in the uterotrophic assay, and no alteration of the vaginal opening moment in the pubertal assay. However, there was increased relative blotted uterus weight in animals treated for 3-days with both DW. Levels of LH and FSH presented a significant dose-response increase in the uterotrophic assay developed with the 2010 sample. This happened in association with a significantly increased incidence of vaginal keratinization after the 3-day exposure. Results suggest the DW tested exerted hypothalamic-hypofisis activity alteration in vivo. Additional end-points in standard protocols could be useful to evaluate the presence of endocrine disruptor activity in DW / Doutor

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / As substÃncias denominadas desreguladores endÃcrinos (DE) sÃo uma categoria recente de poluentes ambientais que interferem nas funÃÃes do sistema endÃcrino, sendo encontradas no meio ambiente em concentraÃÃes na ordem de μg L-1 e ng L-1. Os efluentes de ETEs sÃo importantes fontes de lanÃamento desses compostos no ambiente aquÃtico uma vez que os processos convencionais de tratamento de Ãgua e esgoto nÃo removem totalmente esses micropoluentes. Neste trabalho avaliou-se a eficiÃncia da argila pilarizada utilizando o diÃxido de estanho como agente pilarizante para remoÃÃo de DE (de diferentes classes) em matrizes ambientais. Foi utilizado o planejamento experimental para avaliaÃÃo dos fatores que afetaram o processo adsortivo. Para etapa de otimizaÃÃo do mÃtodo analÃtico anteriormente validado foi estudada a eficiÃncia de trÃs cartuchos SPE comerciais. Foram obtidas concentraÃÃes afluentes, efluentes e eficiÃncias de remoÃÃo em duas estaÃÃes de tratamento de esgotos que operavam em escala real (UASB + cloraÃÃo). Por fim, foram realizados experimentos de adsorÃÃo de DE em sistemas mono e multicomponentes, assim como de regeneraÃÃo do adsorvente. Os cartuchos Oasis e Strata-X mostraram elevada eficiÃncia e capacidade seletiva, entretanto apenas o cartucho Strata-X foi o selecionado neste trabalho, uma vez que o mesmo mostrou maiores valores de recuperaÃÃo (%) de 50 (Sulfamethoxazol); 83 (Trimetoprima); 171 (Diclofenaco); 183 (Estrona); 14 (17β-estradiol) e 82 (Bisfenol-A). O mÃtodo cromatogrÃfico mostrou-se seletivo para todos os compostos estudados, exceto para o hormÃnio estriol. Os valores de limite de quantificaÃÃo (1,28-29,97 ng L-1) e limite de detecÃÃo (0,42-9,89 ng L-1) obtidos neste trabalho foram considerados baixos. A maioria dos valores de recuperaÃÃo encontrados foi menor que 100%. Foi possÃvel observar que o esgosto afluente Ãs ETEs estudadas ainda apresentam em seus efluentes quantidades considerÃveis de DE, com valores mÃdios efluentes entre 21,94-311,79 ng L-1 para ETE Aracapà e 4,41-123,47 ng L-1 para ETE Mondubim, o que evidencia a necessidade de uma etapa de pÃs-tratamento nas ETEs estudadas. Foram encontradas maiores eficiÃncias de tratamento para os compostos bisfenol A (90,8%) e 17α-etinilestradiol (76,6%) na ETE Mondubim. Jà para os compostos sulfametoxazol e estrona foi observado um incremento nos valores efluentes de 18,9 e 28,6%, respectivamente para a ETE AracapÃ. A argila pilarizada mostrou maior capacidade de adsorÃÃo quando comparada à argila natural, devido ao alargamento do espaÃo interlamelar da argila e aumento no volume de mesoporos como comprovado pelas tÃcnicas de caracterizaÃÃo. ApÃs anÃlise dos resultados do planejamento fatorial foi fixado os valores Ãtimos encontrados das variÃveis no processo para compor os estudos de cinÃtica e isoterma de adsorÃÃo, os quais foram Temperatura â 25 ÂC; AgitaÃÃo â 300 rpm; Massa do adsorvente: 300 mg e pH â 3. O estudo cinÃtico indicou tempo de equilÃbrio de 1 hora, sendo o modelo de pseudo-segunda ordem o que melhor se ajustou aos dados. O mecanismo de difusÃo intrapartÃcula nÃo foi a etapa determinante da velocidade e no processo de transferÃncia de massa. A maioria dos compostos DE estudados obteve maior remoÃÃo em sistema multicomponente quando comparados aos estudos monocomponentes. Os dados experimentais de isoterma de adsorÃÃo melhor se ajustaram ao modelo de Freundlich com exceÃÃo aos referentes aos compostos TMP e BPA. Os testes de regeneraÃÃo do adsorvente indicaram significante reduÃÃo da capacidade de adsorÃÃo da argila pilarizada no 2 ciclo de adsorÃÃo para os compostos TMP e BPA, com reduÃÃo de 99,5 e 79,2 %, respectivamente. Para os compostos E2 e E1, a adsorÃÃo foi afetada apÃs o 3 ciclo. / The substances called endocrine disruptors (ED) are a new category of environmental pollutants that interfere in the functions of the endocrine system, being found in the environment at concentrations in the order ug L-1 and L-1 ng. The WWTP effluent release are important sources of such compounds in the aquatic environment since the conventional methods of water treatment and sewage not completely remove these micropollutants. In this study we assessed the efficiency of pillared clay using tin dioxide as an agent for removing pilarizante DE (of different classes) in environmental matrices. Experimental design was used to evaluate the factors affecting the adsorptive process. For optimization step of the previously validated analytical method it was studied the effectiveness of three commercial SPE cartridges. Tributaries concentrations were obtained, effluents and removal efficiencies of two sewage treatment plants operating in full scale (UASB + chlorination). Finally, DE adsorption experiments were performed in single and multicomponent systems as well as regenerating the adsorbent. The Oasis and Strata-X cartridge efficiency showed high and selective ability, however, only Strata-X cartridge was selected in this study, since it showed higher recovery values (%) 50 (Sulfamethoxazol); 83 (Trimethoprim); 171 (diclofenac); 183 (estrone); 14 (17β-estradiol) and 82 (Bisphenol A). The chromatographic method was selective for all compounds studied, except for the hormone estriol. The quantification limit values (1.28 to 29.97 ng L-1) and detection limit (from 0.42 to 9.89 ng L-1) obtained in this study were low. Most of the recovery values was less than 100%. It was observed that the esgosto tributary of the studied WWTPs still present in their waste considerable amounts of DE, with average values of effluents from 21.94 to 311.79 ng L-1 for ETE Aracapà and 4.41 to 123.47 ng L 1 to ETE Mondubim, which highlights the need for a step of post-treatment in the studied WWTPs. They have found greater efficiencies treatment for compounds bisphenol A (90.8%) and 17α-ethinylestradiol (76.6%) ETE Mondubim. As for the compounds sulfamethoxazole and estrone it was observed an increase in effluent values of 18.9 and 28.6% respectively for the ETE AracapÃ. The pillared clay showed higher adsorption capacity compared to the natural clay, due to enlargement of the interlayer space of the clay and increased volume of mesopores as evidenced by the characterization techniques. After analyzing the results of the factorial design was set optimum values of the variables found in the process to make the studies of kinetics and adsorption isotherm, which was temperature - 25  C; Agitation - 300 rpm; Mass of adsorbent: 300 mg and pH - 3. The kinetic study indicated 1 hour equilibration time, with the model of pseudo-second order which best fit to the data. The intraparticle diffusion mechanism was not the determining step of the speed and mass transfer process. The majority of the DE compounds obtained greater removal in multicomponent system when compared to single-component studies. The experimental data better adsorption isotherm set the model Freundlich except to refer to the TMP and BPA compounds. The sorbent regeneration tests indicated a significant reduction in the adsorption capacity of pillared clay in the 2nd adsorption cycle for TMP and compounds BPA, with a reduction of 99.5 and 79.2%, respectively. For E2 and E1 compounds, adsorption was affected after the 3rd cycle.

Desreguladores endócrinos são compostos que podem alterar o sistema endócrino dos indivíduos, bem como sua fertilidade e por em risco a saúde dos mesmos. Muitas questões relacionadas a esses compostos ainda não foram elucidadas, apesar de serem muito estudados recentemente. Diversas pesquisas têm sido feitas investigando-se o emprego de processos oxidativos avançados na degradação dos desreguladores endócrinos em águas naturais e residuárias. O presente trabalho teve como objetivo estudar a remoção do hormônio 17\'beta\'-estradiol em soluções aquosas por oxidação química. A pesquisa foi dividida em duas etapas, sendo que a primeira etapa consistiu na investigação do uso de brometo de prata/dióxido de titânio (\'AG\'BR\'/\'TI\'O IND.2\') como catalisador no processo de fotocatálise com luz visível. Para isso, foram avaliadas a influência da concentração de \'AG\'BR\'/\'TI\'O IND.2\' (0,020; 0,025; 0,050; 0,070 e 0,100 g/L) e a intensidade de luz visível incidente (6,6 x \'10 POT.5\' e 1,3 x \'10 POT.6\' Ix) na eficiência de degradação do 17\'beta\'-estradiol. Na segunda etapa avaliou-se o emprego de ozônio na degradação de 17\'beta\'-estradiol em soluções aquosas, variando-se as dosagens de ozônio (1,7; 3,3, 5,0 e 7,5 mg \'0 IND.3\'/L) aplicadas e o pH (3; 5; 7; 9 e 11) das amostras. Na primeira etapa, os resultados demonstram que E2 foi bastante sensível aos processos oxidativos empregados. A fotocatálise foi eficiente para oxidar 17\'beta\'-estradiol, demandando tempo de exposição pequeno, em torno de 4 minutos para obtenção de remoção da ordem de 98%, quando aplicada concentração de \'AG\'BR\'/\'TI\'O IND.2\' de 0,100 g/L e a intensidade de luz visível incidente de 1,3 x \'10 POT.6\' Ix. Na segunda etapa, observou-se que o aumento do pH promoveu maior rapidez na degradação do E2 e o aumento da massa de ozônio aplicada promoveu maior eficiência de degradação do 17\'beta\'-estradiol. / Endocrine disrupting chemicals are compounds that can alter the endocrine system of individuals and their fertility and threaten their health. Many issues related to these compounds have not been elucidated, although much studied recently. Many researchers have investigated the use of advanced oxidative processes in the degradation of endocrine disrupting compounds in water and wastewater. This work is a study of the removal of 17\'beta\'-estradiol in aqueous solutions by chemical oxidation. This work was divided into two stages. In the first one, the use of bromide of silver/titanium dioxide (\'AG\'BR\'/\'TI\'O IND.2\') was investigated as catalyst in the photocatalysis activity under visible light irradiation. It was evaluated the influence of the concentration of \'AG\'BR\'/\'TI\'O IND.2\' (0.020; 0.025; 0.050; 0.070 and 0.100 g/L) and the incident light intensity (6.6 x \'10 POT.5\' and 1.3 x \'10 POT.6\' Ix) in the efficiency of degradation of 17\'beta\'-estradiol. In the second step, it was evaluated the use of ozone in the degradation of 17\'beta\'-estradiol in aqueous solutions, ranging up the masses of applied ozone (1.7; 3.3; 5.0 and 7.5 mg \'0 IND.3\'/L) and the pH (3, 5, 7, 9 and 11) of the samples. In the first stage, the results show that E2 was very sensitive to oxidative processes applyed. The photocatalysis was efficient to oxidize the 17\'beta\'-estradiol, requiring short exposure time, around 4 minutes, to obtain the removal of 98% (0.100 g/L of \'AG\'BR\'/\'TI\'O IND.2\' and incident visible light intensity of 1.3 x \'10 POT.6\'. In the second step, it was observed that the raise in pH promoted faster degradation of E2 and the increase of the mass of applied ozone promoted high efficiency of degradation of 17\'beta\'-estradiol.

Submitted by Cláudia Bueno (claudiamoura18@gmail.com) on 2016-03-03T14:57:43Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Bruna Guimarães Isecke - 2015.pdf: 1944574 bytes, checksum: 66e445d4335fe545fd67e110898abe01 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-03-03T15:34:17Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Bruna Guimarães Isecke - 2015.pdf: 1944574 bytes, checksum: 66e445d4335fe545fd67e110898abe01 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-03T15:34:17Z (GMT). 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As these substances are not easily biodegradable and have harmful pharmacological properties when used incorrectly, through contaminated water, there is growing concern about its destination, especially when taking into account the environmental risk assessment. For these reasons, the detection, elimination and investigation of the fate of these estrogens has become priority on environmental chemistry. These products are found in low concentrations (μg.L-1 and ng.L-1), but even so, can be harmful to organisms through bioaccumulation. There are still few ecotoxicological studies related to the exposure of organisms to substances considered endocrine disruptors. The aim of the study was to develop and validate an analytical method for high-performance liquid chromatography (HPLC) to identify and quantify ethinyl estradiol, the study of degradation of the same compound in a photocatalytic reactor and also the calculation of the reaction kinetics for each curve ethinyl estradiol degradation. For analytical validation experiments were performed as set forth in the RE 899 2003 ANVISA. For the degradation experiments were carried application of UV settling and also photocatalysis experiments using titanium dioxide (TiO2) in suspension. By applying a 22 factorial design pH parameters were studied and mass of the catalyst and also its interaction with regard to treatment efficiency. The reactor was operated in batch and in continuous flow, in both cases there optimization. The analytical method was effective for detection and quantification of ethinylestradiol. The photocatalytic degradation test batch procedure presented great efficiency degradation of ethinyl estradiol present in water, obtaining a mean degradation of about 99% in about 120 minutes. The factorial design has shown that the most relevant factor in relation to the degradation efficiency was the pH, although there has been the appearance of a degradation by-product when used a basic pH (8.0). A greater treatment efficiency with smaller mass of TiO2 (0.05 gL-1). The reaction order and constant speed found for the experiments were as between 1 and 2. When the system is operating in continuous flow ethinyl estradiol degradation was approximately about 84% after optimization. The study shows that photocatalysis is very efficient to ethinyl estradiol degradation in water. / Vários estudos realizados apontam a presença de poluentes emergentes em águas superficiais, subterrâneas e de abastecimento público em vários países do mundo. Tais substâncias não são contempladas pela legislação e derivam de lançamentos de efluentes com tratamento inadequado ou inexistente. Nesse contexto, inserem-se os estrogênios sintéticos como o EE2 (etinilestradiol) que são encontrados em forma residual no meio ambiente, o que pode acarretar efeitos adversos tanto em organismos aquáticos quanto em organismos terrestres. Esses hormônios são absorvidos pelo organismo, sofrem reações metabólicas e uma quantidade deles, tanto em sua forma não metabolizada quanto em forma metabolizada, é excretada ao meio ambiente. Como essas substâncias não são facilmente biodegradáveis e possuem propriedades farmacológicas danosas quando utilizadas de forma incorreta, através de águas contaminadas, é crescente a preocupação em relação à sua destinação, principalmente ao se levar em consideração a avaliação de risco ambiental. Por tais motivos, a detecção, a eliminação e investigação do destino desses estrogênios tem se tornado prioridade em relação à química ambiental. Estes produtos são encontrados em baixas concentrações (μg.L-1 e ng.L-1) mas, mesmo assim, podem ser danosos aos organismos por meio de bioacumulação. Ainda existem poucos estudos ecotoxicológicos relacionados à exposição de organismos a substâncias consideradas desreguladoras do sistema endócrino. O objetivo do estudo foi desenvolver e validar um método analítico em cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) para identificação e quantificação de etinilestradiol, o estudo de degradação do mesmo composto em um reator fotocatalítico e também o cálculo da cinética de reação para cada curva de degradação de etinilestradiol. Para a validação analítica foram realizados experimentos conforme estabelecidos na RE 899 de 2003 da ANVISA. Para os experimentos de degradação foram realizados aplicação de radicação UV e também experimentos de fotocatálise com a utilização de dióxido de titânio (TiO2) em suspensão. Através da aplicação de um planejamento fatorial 22 foram estudados os parâmetros pH e massa do catalisador e também sua interação em relação a eficiência de tratamento. O reator foi operado em batelada e em fluxo contínuo, em ambos os casos houve a otimização. O método analítico se mostrou eficiente para detecção e quantificação de etinilestradiol. Os ensaios de degradação fotocatalítica em regime de batelada apresentaram grande eficiência na degradação do etinilestradiol presente em água, obtendo-se degradação média de cerca de 99% em aproximadamente 120 minutos. O planejamento fatorial nos mostrou que o fator mais relevante em relação à eficiência de degradação foi o pH, embora, tenha havido a aparição de um subproduto de degradação quando se utilizou um pH básico (8,0). Houve maior eficiência de tratamento com menor massa de TiO2 (0,05 g.L-1). A ordem de reação e constantes de velocidades encontradas para os experimentos foram de ordem entre 1 e 2. Quando o sistema foi operando em fluxo contínuo houve degradação de etinilestradiol em cerca de aproximadamente 84%, após sua otimização. O estudo nos mostrou que a fotocatálise é bastante eficiente para a degradação de etinilestradiol em água.

O Rio Paraíba do Sul é um dos mais importantes mananciais da região sudeste, mas devido ao aumento da população e ao crescimento industrial da região, o rio vem sofrendo grandes alterações de natureza antropológica muito em parte devido a elevada carga de descarte de esgoto doméstico e industrial. Assim, é de se esperar, que o rio receba grande concentração de contaminantes tanto em matéria orgânica como também outros contaminantes, como os microcontaminantes. Dentre esses compostos se incluem os fármacos, produtos de higiene pessoal, pesticidas e os Desreguladores Endócrinos (DEs), que é uma classe de substância que vem sendo muito investigada atualmente devido aos efeitos causados em organismos expostos e que chegam ao ambiente principalmente através do descarte de efluente doméstico e industrial. Os DEs são substâncias exógenas, que podem afetar negativamente o funcionamento do sistema endócrino levando a alterações no crescimento, desenvolvimento e reprodução. Essas substâncias vêm sendo detectadas em todo o mundo em pequenas concentrações (?g e ng), mas mesmo assim possuem capacidade de interagir com organismos expostos e causar algum tipo de efeito. Neste trabalho foram analisadas amostras de água superficial, a 0,60 m e 1,20 m de profundidade, na cidade de Aparecida no Estado de São Paulo, em um ponto próximo a captação de água para abastecimento público, sendo este mesmo ponto a aproximadamente 50 m a jusante do descarte de esgoto do Santuário Nacional e de bairros próximos. As amostras foram analisadas pelo método de HPLC-UV que foi desenvolvido para análise dos DEs Bisfenol-A (BFA), ?-estradiol (E2), 17?-etinilestradiol (EE2) e Estrona (E1). O método foi validado e se mostrou adequado. Foram realizados estudos das variáveis precipitação pluviométrica, radiação ultravioleta (UV), pH, temperatura da água e número de visitantes presentes na cidade, em função da concentração dos DEs encontrados nas amostras. Os resultados mostraram a presença dos analitos de interesse em concentrações elevadas. O BFA foi efetivamente detectado em 16,7% das amostras em concentrações que variaram de 0,032 ± 0,009 a 0,088 ±0,06 ?g.L-1. O E2 foi efetivamente detectado em 39,2% das amostras com valores variando de 0,009 ± 0,002 a 0,40 ±0,08 ?g.L-1. O EE2 foi efetivamente detectado em 45,1% das amostras com valores variando de 0,07 ± 0,01 a 0,6 ±0,1 ?g.L-1 . O E1 foi efetivamente detectado em 90,2% das amostras com valores variando de 0,107 ± 0,08 a 0,91 ±0,07 ?g.L-1. A análise estatística dos resultados mostrou que somente parte das variáveis estudadas apresentou correlação. Foram estabelecidas correlações entre índice pluviométrico e BFA, temperatura e concentrações de E1 e EE2, pH e concentrações de BFA, E1 e EE2 e número de visitantes com EE2. As demais variáveis não apresentaram nenhuma correlação. / The Paraíba do Sul River is one of the most important water sources in the Brazilian Southeast, but due to increasing population and industrial growth in the region, the river has undergone great anthropological changes mostly due to high domestic sewage disposal and industrial charges. Thus, it is expected that the river receives large concentration of contaminants both in organic matter as well as other contaminants, such as microcontaminants. Among these compounds include pharmaceuticals, personal care products, pesticides and Endocrine Disruptors (EDs), which is a class of substances that has been widely currently investigated due to the effects in exposed organisms and reach the environment mainly through the disposal domestic and industrial effluent. The EDs are exogenous substances that can adversely affect the functioning of the endocrine system leading to changes in growth, development and reproduction. These substances have been detected worldwide in small concentrations (?g and ng), but yet have the capacity to interact with exposed organisms and cause some kind of effect. In the present study the river water samples were collected at surface, at 0.60 m and 1.20 m deep in the city of Aparecida in São Paulo, at a point close to abstraction of water for public supply, which is also located about 50 m downstream of the sewage disposal of the National Shrine and nearby neighborhoods. The samples were analyzed by HPLC-UV method developed for analysis of EDs Bisphenol A (BFA), ?-estradiol (E2), 17?-ethinylestradiol (EE2), and estrone (E1). The method was validated and proved adequate. Studies have been conducted considering as variables the rainfall, ultraviolet radiation (UV), pH, water temperature and number of visitors present in the city, depending on the concentration of EDs found in the samples. The results showed the presence of the analytes at high concentrations. The BFA was effectively detected in 16.7% of the samples at concentrations ranging from 0.032 ± 0.009 to 0.088 ± 0.06 ?g.L-1. E2 was effectively detected in 39.2% of the samples with values ranging from 0.009 ± 0.002 to 0.40 ± 0.08 ?g.L-1. The EE2 was effectively detected in 45.1% of the samples with values ranging from 0.07 ± 0.01 to 0.6 ± 0.1 ?g.L-1. The E1 was effectively detected in 90.2% of the samples with values ranging from 0.107 ± 0.08 to 0.91 ± 0.07 ?g.L-1. Statistical analysis of the results showed that only part of the variables correlated. Correlations have been established between rainfall and BFA, temperature and concentrations of E1 and EE2, pH and concentrations of BFA, E1 and EE2 and number of visitors with EE2. The other variables did not show any correlation.

O Rio Paraíba do Sul é um dos mais importantes mananciais da região sudeste, mas devido ao aumento da população e ao crescimento industrial da região, o rio vem sofrendo grandes alterações de natureza antropológica muito em parte devido a elevada carga de descarte de esgoto doméstico e industrial. Assim, é de se esperar, que o rio receba grande concentração de contaminantes tanto em matéria orgânica como também outros contaminantes, como os microcontaminantes. Dentre esses compostos se incluem os fármacos, produtos de higiene pessoal, pesticidas e os Desreguladores Endócrinos (DEs), que é uma classe de substância que vem sendo muito investigada atualmente devido aos efeitos causados em organismos expostos e que chegam ao ambiente principalmente através do descarte de efluente doméstico e industrial. Os DEs são substâncias exógenas, que podem afetar negativamente o funcionamento do sistema endócrino levando a alterações no crescimento, desenvolvimento e reprodução. Essas substâncias vêm sendo detectadas em todo o mundo em pequenas concentrações (?g e ng), mas mesmo assim possuem capacidade de interagir com organismos expostos e causar algum tipo de efeito. Neste trabalho foram analisadas amostras de água superficial, a 0,60 m e 1,20 m de profundidade, na cidade de Aparecida no Estado de São Paulo, em um ponto próximo a captação de água para abastecimento público, sendo este mesmo ponto a aproximadamente 50 m a jusante do descarte de esgoto do Santuário Nacional e de bairros próximos. As amostras foram analisadas pelo método de HPLC-UV que foi desenvolvido para análise dos DEs Bisfenol-A (BFA), ?-estradiol (E2), 17?-etinilestradiol (EE2) e Estrona (E1). O método foi validado e se mostrou adequado. Foram realizados estudos das variáveis precipitação pluviométrica, radiação ultravioleta (UV), pH, temperatura da água e número de visitantes presentes na cidade, em função da concentração dos DEs encontrados nas amostras. Os resultados mostraram a presença dos analitos de interesse em concentrações elevadas. O BFA foi efetivamente detectado em 16,7% das amostras em concentrações que variaram de 0,032 ± 0,009 a 0,088 ±0,06 ?g.L-1. O E2 foi efetivamente detectado em 39,2% das amostras com valores variando de 0,009 ± 0,002 a 0,40 ±0,08 ?g.L-1. O EE2 foi efetivamente detectado em 45,1% das amostras com valores variando de 0,07 ± 0,01 a 0,6 ±0,1 ?g.L-1 . O E1 foi efetivamente detectado em 90,2% das amostras com valores variando de 0,107 ± 0,08 a 0,91 ±0,07 ?g.L-1. A análise estatística dos resultados mostrou que somente parte das variáveis estudadas apresentou correlação. Foram estabelecidas correlações entre índice pluviométrico e BFA, temperatura e concentrações de E1 e EE2, pH e concentrações de BFA, E1 e EE2 e número de visitantes com EE2. As demais variáveis não apresentaram nenhuma correlação. / The Paraíba do Sul River is one of the most important water sources in the Brazilian Southeast, but due to increasing population and industrial growth in the region, the river has undergone great anthropological changes mostly due to high domestic sewage disposal and industrial charges. Thus, it is expected that the river receives large concentration of contaminants both in organic matter as well as other contaminants, such as microcontaminants. Among these compounds include pharmaceuticals, personal care products, pesticides and Endocrine Disruptors (EDs), which is a class of substances that has been widely currently investigated due to the effects in exposed organisms and reach the environment mainly through the disposal domestic and industrial effluent. The EDs are exogenous substances that can adversely affect the functioning of the endocrine system leading to changes in growth, development and reproduction. These substances have been detected worldwide in small concentrations (?g and ng), but yet have the capacity to interact with exposed organisms and cause some kind of effect. In the present study the river water samples were collected at surface, at 0.60 m and 1.20 m deep in the city of Aparecida in São Paulo, at a point close to abstraction of water for public supply, which is also located about 50 m downstream of the sewage disposal of the National Shrine and nearby neighborhoods. The samples were analyzed by HPLC-UV method developed for analysis of EDs Bisphenol A (BFA), ?-estradiol (E2), 17?-ethinylestradiol (EE2), and estrone (E1). The method was validated and proved adequate. Studies have been conducted considering as variables the rainfall, ultraviolet radiation (UV), pH, water temperature and number of visitors present in the city, depending on the concentration of EDs found in the samples. The results showed the presence of the analytes at high concentrations. The BFA was effectively detected in 16.7% of the samples at concentrations ranging from 0.032 ± 0.009 to 0.088 ± 0.06 ?g.L-1. E2 was effectively detected in 39.2% of the samples with values ranging from 0.009 ± 0.002 to 0.40 ± 0.08 ?g.L-1. The EE2 was effectively detected in 45.1% of the samples with values ranging from 0.07 ± 0.01 to 0.6 ± 0.1 ?g.L-1. The E1 was effectively detected in 90.2% of the samples with values ranging from 0.107 ± 0.08 to 0.91 ± 0.07 ?g.L-1. Statistical analysis of the results showed that only part of the variables correlated. Correlations have been established between rainfall and BFA, temperature and concentrations of E1 and EE2, pH and concentrations of BFA, E1 and EE2 and number of visitors with EE2. The other variables did not show any correlation.

O objetivo deste trabalho foi verificar a qualidade, através de um perfil anual, dos mananciais de abastecimento de água da Região Metropolitana do Rio de Janeiro, rios Guandu, Paraíba do Sul e Piraí, com foco nos poluentes emergentes estrona, 17?-estradiol, estriol, progesterona, testosterona, 17?-etinilestradiol, bisfenol A e cafeína, empregando extração em fase sólida e cromatografia líquida acoplada ao espectrômetro de massas (LC-MS/MS). Além de determinar, utilizando os dados de vazão nos dias das coletas, a carga fluvial e carga per capita dos poluentes quantificados. Com os dados obtidos foi realizada avaliação de risco dos poluentes emergentes tendo como referência dados de literatura de Concentração Previsível Sem Efeitos (PNEC). Os resultados demonstraram a presença de 6 dos 8 poluentes estudados em pelo menos uma das amostras. Não foram detectadas concentrações de progesterona e testosterona. A cafeína foi detectada em 100% das amostras de água tratada e em 98% das amostras de água superficial. As concentrações dos poluentes emergentes em água superficial variaram para cafeína de 181,48 a 5.204,74 ng L-1, para 17?-etinilestradiol de 148,48 a 210,59 ng L-1, para bisfenol A de 104 a 3.443,69 ng L-1, 17?-estradiol e a estrona foram quantificados em uma única amostra com concentração de 164,5 ng L-1e 145,26 ng L- 1, respectivamente. Na água tratada as concentrações variam para cafeína de 191,30 a 1,190,94 ng L-1, bisfenol A de 122,28 a 1.354,86 ng L-1, 17?-etinilestradiol e 17?-estradiol foram quantificados em uma única amostra com concentrações de 221,43 e 125,99 ng L-1, respectivamente. A redução da concentração dos poluentes emergentes entre o manancial de abastecimento e a água tratada variou de 1,4% a 85,5%. A carga fluvial de cafeína variou de 0,182 a 56,67 kg d-1, de bisfenol A entre 0,162 a 10,38 kg d-1 e de 17?-etinilestradiol de 0,046 a 1,66 kg d-1. Já a carga per capita teve as seguintes variações: cafeína de 9,65 a 89,07 mg/hab d, bisfenol A de 10,68 a 93,56 mg/hab d e 17?-etinilestradiol de 2,80 a 14,97 mg/hab d. Os testes estatísticos demonstraram predominância de contaminação pontual no Rio Piraí, comportamento não observado nos demais rios. Demonstraram, ainda, que há redução das concentrações de cafeína entre o Rio Paraíba do Sul e o Rio Guandu, e que não há redução significativa entre o ponto de adução para a ETA e a água tratada. A priorização de poluentes com maior risco em ordem crescente foi: 17?-etinilestradiol, bisfenol A, 17?-estradiol, estrona e cafeína. / The purpose of this work was to verify the quality of the water supply sources of the Rio de Janeiro Metropolitan Region, namely the rivers Guandu, Paraíba do Sul and Piraí, through an annual profile, focusing on the emerging pollutants estrone, 17?-estradiol, estriol, progesterone, testosterone, 17?-ethinylestradiol, bisphenol A and caffeine, using continuous phase extraction and chromatography on molecules coupled to the mass spectrometer (LCMS / MS), and also to quantify the fluvial load and the per capita load of the quantified pollutants using flow data regarding the collection days, in order to carry out the risk assessment of the emerging pollutants using data references from Predicted No Effect Concentrations (PNEC). The results demonstrated the presence of 6 out of the 8 pollutants studied in at least one of the samples. No progesterone and testosterone concentrations were detected. Caffeine was detected in 100% of treated water samples and in 98% of surface water samples. Concentrations of the emerging pollutants in surface water ranged to caffeine from 181.48 to 5,204.74 ng L-1, to 17?-ethinylestradiol from 148.48 to 210.59 ng L-1, to bisphenol A from 104 to 3,443.69 ng L-1. 17?-estradiol and estrone were quantified in a single sample with concentrations of 164.5 ng L-1 and 145.26 ng L-1, respectively. The concentrations in drink water ranged to caffeine from 191.30 to 1,190.94 ng L-1, bisphenol A from 122.28 to 1,354.86 ng L-1, 17?- ethinylestradiol e 17?-estradiol were quantified in a single sample with concentrations of 221,43 e 125.99 ng L-1, respectively. The decrease on the concentration of the emerging pollutants between the supply source and the drink water ranged from 1.4% to 85.5%. The fluvial load of caffeine ranged from 0.182 to 56.67 kg d-1 of bisphenol A from 0.162 to 10.38 kg d-1 and of 17?-ethinylestradiol from 0.046 to 1.66 kg d-1. The per capita load of caffeine ranged from 9.65 to 89.07 mg/d person, of bisphenol A from 10.68 to 93.56 mg/d person and of 17?-ethinylestradiol from 2.80 to 14.97 mg/d person. The statistic alanalysis showed a predominance of punctual contamination in the Piraí River, behavior not observed in the other rivers. It was further demonstrated that there is a reduction of caffeine concentrations between the Paraíba do Sul and Guandu rivers, and also that there was no significant reduction between raw water and treated water. The prioritization of pollutants with the highest risk according to the risk analysis in an increasing order was: 17?-ethinylestradiol, bisphenol A, 17?-estradiol, estrone and caffeine.