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Tipo do documento: Dissertação
Título: Processos sortivos como etapa de tratamento de águas contaminadas com saxitoxinas: um olhar baseado na literatura e desafios laboratoriais
Título(s) alternativo(s): Sorptive processes as a treatment step for water contaminated with saxitoxins: a look based on literature and laboratory challenges
Autor: Silva, Marina Barbosa da 
Primeiro orientador: Gomes, Marcia Marques
Primeiro coorientador: Vianna, Marco Tadeu Gomes
Primeiro membro da banca: Marçal, Luisa Luz
Segundo membro da banca: Araújo, Frederico Goytacazes de
Resumo: Um conjunto de fatores e processos resultam na entrada e acúmulo de nutrientes em açudes e reservatórios sendo os mais relevantes, o despejo de esgoto sem tratamento ou com tratamento insuficiente, assim como o escoamento (runoff) de áreas agrícolas. Tais fatores, quando associados à radiação solar intensa e temperatura elevada - típicos no verão – podem levar ao fenômeno da eutrofização, com a proliferação de cianobactérias produtoras de diferentes toxinas. Dentre estas, destacam-se as saxitoxinas, que é um grupo de substâncias neurotóxicas com potencial letal para humanos e outros mamíferos. Como as estações de tratamento de água (ETAs) convencionais apresentam baixa eficiência na remoção de tais toxinas dissolvidas, a presença de tais substâncias na água causa preocupação. Os processos sortivos se mostram relativamente eficazes na remoção dessas substâncias em uma etapa final do tratamento de água. Com isso, identifica-se uma necessidade de consolidação do conhecimento existente sobre o tema e, portanto, este trabalho visa levantar e analisar estudos disponíveis na literatura recente sobre tratamento sortivo de águas contaminadas com saxitoxinas, trazendo informações úteis para tomadores de decisão e trabalhos futuros. Apresenta-se também um estudo preliminar no LABIFI-UERJ, com experimentos de tratamento por processo sortivo para remoção de saxitoxina de água ultrapura fortificada, com detecção por LC-MS/MS, com uso de carvão ativado, bucha vegetal (i.e. Luffa cylindrica) e biocarvão de casca de laranja. Do estudo da literatura feito, revela-se que há uma grande necessidade de aprofundamento das investigações sobre o tratamento sortivo das mais diversas substâncias que formam este grupo de toxinas, sempre explicitando as condições experimentais aplicadas para permitir a comparação entre opções de tratamento. Identifica-se como essencial uma caracterização mais detalhada dos adsorventes utilizados no tratamento para identificação das propriedades mais relevantes ao processo sortivo. O uso de carvões ativados se mostrou mais interessante entre os materiais pesquisados recentemente, mesmo os originados de materiais naturais como casca de coco. Ainda, observa-se que, no geral, os mecanismos sortivos para as saxitoxinas podem ser tanto por quimissorção quanto por fisissorção. Do estudo de caso, fica clara a necessidade de uso metodologia analítica bem estabelecida para que o estudo de tratabilidade destas substâncias possa ser feito com resultados confiáveis. Por fim, tanto no Estudo de Caso, quanto na investigação da literatura, destaca-se a grande relevância do uso de ferramentas de validação experimental – como replicatas, ensaios controle, curva analítica, uso de material padrão certificado e ensaio em branco –, de forma a garantir a confiabilidade do tratamento realizado. Ainda, é ressaltada a importância de se realizar os estudos de tratamento com concentrações adequadas e de relevância ambiental das toxinas nos experimentos, de maneira que venha a se obter no mínimo níveis seguros destas substâncias após o tratamento, para garantir a segurança hídrica às populações.
Abstract: A set of factors and processes result in the entry and accumulation of nutrients in dams and reservoirs, the most relevant being the dumping of untreated or insufficiently treated sewage, as well as runoff from agricultural areas. Such factors, when associated with intense solar radiation and high temperatures - typical in summer - can lead to the phenomenon of eutrophication, with the proliferation of cyanobacteria that produce different toxins. Among these, saxitoxins stand out, which is a group of neurotoxic substances with lethal potential for humans and other mammals. As conventional water treatment plants (WTPs) have low efficiency in removing such dissolved toxins, the presence of such substances in water causes concern. Sorption processes are relatively effective in removing these substances in a final stage of water treatment. With this, a need to consolidate existing knowledge on the topic is identified and therefore this work aims to survey and analyze studies available in recent literature on sorptive treatment of water contaminated with saxitoxins, providing useful information for decision makers and future work. A preliminary study at LABIFI-UERJ is also presented, with treatment experiments using a sorption process to remove saxitoxin from fortified ultrapure water, with detection by LC-MS/MS, using activated carbon, loofah (i.e. Luffa cylindrica) and orange peel biochar. From the literature study carried out, it is revealed that there is a great need for further investigation into the sorption treatment of the most diverse substances that make up this group of toxins, always explaining the experimental conditions applied to allow comparison between treatment options. A more detailed characterization of the adsorbents used in the treatment is identified as essential to identify the most relevant properties to the sorptive process. The use of activated carbons proved to be the most interesting among the materials recently researched, even those originating from natural materials such as coconut shells. Furthermore, it is observed that, in general, the sorption mechanisms for saxitoxins can be either chemisorption or physisorption. From the case study, it is clear the need to use well-established analytical methodology so that the treatability study of these substances can be carried out with reliable results. Finally, both in the Case Study and in the literature investigation, the great relevance of using experimental validation tools is highlighted – such as replicates, control tests, analytical curve, use of certified standard material and blank test –, in order to guarantee the reliability of the treatment carried out. Furthermore, the importance of carrying out treatment studies with adequate and environmentally relevant concentrations of toxins in the experiments is highlighted, so that at least safe levels of these substances are obtained after treatment, to guarantee water security for populations.
Palavras-chave: Engenharia ambiental
Águas residuais – Purificação
Água - Poluição
Environmental engineering
Sewage - Purification
Water - Pollution
Área(s) do CNPq: ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA::SANEAMENTO AMBIENTAL::CONTROLE DA POLUICAO
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade do Estado do Rio de Janeiro
Sigla da instituição: UERJ
Departamento: Centro de Tecnologia e Ciências::Faculdade de Engenharia
Programa: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental
Citação: SILVA, Marina Barbosa da. Processos sortivos como etapa de tratamento de águas contaminadas com saxitoxinas: um olhar baseado na literatura e desafios laboratoriais. 2023. 114 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental) - Faculdade de Engenharia, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2023.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/21521
Data de defesa: 29-Nov-2023
Aparece nas coleções:Mestrado Profissional em Engenharia Ambiental

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