Degradação biológica de micropoluentes emergentes

O processo de remoção de micropoluentes em ETEs é dependente das propriedades físico-químicas inerentes aos micropoluentes e do tipo de processo de tratamento envolvido. Portanto, para se compreender os efeitos destas substâncias no meio ambiente, suas propriedades físico-químicas mais relevantes serão usadas como ferramentas durante o estudo, conforme descritas por Ghiselli e Jardim (2007):

Solubilidade em água: A solubilidade em água é definida como sendo a

concentração máxima de uma substância dissolvida em água pura, a uma dada temperatura. Nas águas superficiais, a solubilidade é fortemente dependente da temperatura, do pH, dos sais dissolvidos, ou ainda, da existência de substâncias húmicas ou materiais suspensos. Todavia, os valores experimentais de solubilidade são também úteis para se determinar o grau de hidrofobicidade (Kow) de uma

determinada substância. Para substâncias de elevada volatilidade, a solubilidade em água é definida pela lei de Henry, que descreve uma relação linear entre a atividade de uma espécie volátil na fase aquosa e sua atividade na fase gasosa.

Coeficiente de partição: Partição é a distribuição de uma substância

química entre duas fases, seja ela abiótica, como água, sedimentos suspensos ou de fundo, ou biótica, como plantas e animais, que estão em equilíbrio ou estado estacionário. É expressa pela razão da concentração da substância química nas duas fases avaliadas.

Hidrofobicidade: O grau de hidrofobicidade de uma substância é

representado pelo coeficiente de partição octanol/água (Kow), ou seja:

(3.1)

Onde: Coctanol é a concentração da substância em n-octanol e Cágua é a concentração da substância em água.

O n-octanol é empregado uma vez que apresenta tanto características hidrofóbicas como hidrofílicas. O coeficiente de partição octanol/água, por uma questão de conveniência, é geralmente utilizado em sua forma logarítmica decimal (log Kow), dado sua magnitude ser, na maioria das vezes, muito grande, excedendo,

em algumas ocasiões, a um milhão. A polaridade de uma substância química também está inversamente relacionada com sua hidrofobicidade. A ausência de grupos polares nas moléculas de uma substância altera a polaridade da mesma, diminuindo, consequentemente, sua solubilidade em água. Deste modo, pode-se dizer que tal substância apresenta elevada hidrofobicidade e elevada lipofilicidade. O peso molecular também tem relação com a hidrofobicidade de uma substância. Moléculas com alto peso molecular tendem a apresentar menor solubilidade em água.

Biomagnificação: O fenômeno da biomagnificação resulta,

essencialmente, de uma sequência de etapas de bio-acumulação que ocorrem ao longo da cadeia alimentar. Bio-acumulação é um termo geral que descreve a tomada de um contaminante químico, do ambiente, por uma ou todas as rotas possíveis (respiração, dieta, via dérmica, etc.), a partir de qualquer fonte no ambiente onde tais substâncias estão presentes.

Coeficiente de adsorção: A sorção de substâncias químicas

(contaminantes) está diretamente relacionada com o transporte e a mobilidade das mesmas no meio ambiente. Geralmente, moléculas que estão sorvidas apresentam menor mobilidade e, consequentemente, acabam não ficando disponíveis para participar de processos de transferência de fases. Também estão menos biodisponíveis e mais protegidas da luz ultravioleta, ocasionando menor degradação das mesmas no ambiente, através da fotólise direta. Substâncias químicas sorvidas não reagem com foto-oxidantes indiretos como os radicais hidroxilos, muitas vezes gerados nos ambientes aquáticos.

A degradação biológica e transformações dos micropoluentes emergentes podem ocorrer por oxidação biológica aeróbia como no tratamento por lodos ativados, filtros biológicos, lagoas aeradas etc., ou anaerobiamente como, por exemplo, em reatores anaeróbios ou digestores de lodo. De acordo com Birket e

Lester (2003), a degradação biológica ocorre a partir da atuação de enzimas intra e extracelulares dos microrganismos. Como no ambiente natural existem influências de fatores ambientais e químicos nos processos de degradação biológica de micropoluentes emergentes em ETEs, tais fatores são descritos a seguir:

 O peso molecular ou o tamanho da molecula pode limitar o transporte ativo nas reações que envolvem enzimas extracelulares. Estas enzimas são excretadas das células em solução ou são liberadas quando células envelhecidas sofrem lise em condições de baixo crescimento. O processo de hidrólise, por exemplo, envolve a regulação da enzima extracelular nas células;

 Moléculas com cadeias de hidrocarbonetos bastante ramificadas são menos susceptíveis à biodegradação do que as com cadeias pouco ramificadas, e cadeias mais curtas não são tão rapidamente degradadas como as cadeias mais longas, quando existem substituintes que os tornam mais resistentes à degradação (halogênios ou substituições na posição meta do anel aromático, sulfonatos, grupos metóxi e grupos nitro);

 A solubilidade pode resultar em aumento de toxicidade que resulta em dano celular ou inibição enzimática da biomassa;

 Fatores ambientais influenciam no fornecimento de oxigênio dissolvido para as enzimas sensíveis ao oxigênio ou oxigênio- dependentes;

 A temperatura também pode ter um efeito, uma vez que os microrganismos são geralmente mais ativos a temperaturas mais elevadas.

 o pH pode influenciar, já que são frequentemente necessárias faixas estreitas de pH para o crescimento microbiano.

 A radiação solar também pode ser um fator importante para a degradação fotoquímica e também para o crescimento de microrganismos e algas, principalmente para o tratamento baseado em lagoas de estabilização.

 O tempo de detenção hidráulica (TDH) elevado em ETEs pode permitir mais contato para a degradação. A biodegradação máxima ocorre em função do log Kow, e assim, a taxa de biotransformação de compostos muito hidrofóbicos requer TDH maiores para se conseguir sua degradação.