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Jul 15, 2023

Influência dos derivados orgânicos de amônio no equilíbrio entre os íons NH4+, NO2− e NO3− na água do Rio Nistru

Scientific Reports volume 12, Artigo número: 13505 (2022) Citar este artigo 619 Acessos 1 Detalhes da Altmetric Metrics Os efeitos tóxicos dos derivados de amônio na água do rio dependem dramaticamente

Scientific Reports volume 12, Artigo número: 13505 (2022) Citar este artigo

619 Acessos

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Detalhes das métricas

Os efeitos tóxicos dos derivados de amónio na água do rio dependem dramaticamente das suas origens naturais ou sintéticas e das suas estruturas químicas. Está provado que o impacto da quebra da 1-naftilamina (1-NA) e da difenilamina (DPA) na oxidação do amônio e especialmente nos processos de oxidação dos íons nitrito em águas naturais está associado à sua toxicidade. O processo de oxidação do NH4+ desacelera por cerca de cinco dias e dez dias em amostras de água de rio com 0,5 mg/L de DPA e correspondente 0,5 mg/L de 1-NA. O atraso na oxidação do NO2 em amostras modelo de água de rio com 0,025 e 0,05 mg/L 1-NA é de quatro dias e 35 dias naquela com 0,5 mg/L 1-NA. Para a amostra com 0,05 mg/L de DPA o atraso na oxidação do NO2 é de aproximadamente seis dias e 25 dias para amostra com 0,5 mg/L de DPA. As simulações de laboratório revelaram: (1) absorção-dessorção, a reação microbiótica ao aumento instantâneo da concentração de íon amônio na água do rio (o chamado efeito de choque/estresse) e (2) o aumento de NH4+ estimulado por um certa concentração (0,05 mg/L) de 1-NA. A decomposição da dietilamina (DEA) leva a um aumento de aproximadamente 3,8 mg/L NH4+ em amostras de água de rio de 20,0 mg/L DEA.

Os íons de amônio exportados das bacias hidrográficas são um produto derivado em grande parte da degradação da matéria orgânica de origem proteica, que manifesta efeito tóxico seletivo1,2,3. Semelhante ao dióxido de carbono e ao metano, é um produto final de organismos vivos e substratos dos processos de combustão/fermentação.

Os íons de amônio e nitrito são alguns dos mais perigosos para os peixes em piscinas naturais. Apenas cerca de 0,2 mg/L de amónio tem um impacto negativo no desenvolvimento de larvas de peixes4. O íon nitrito converte a hemoglobina em metemoglobina, produzindo vasodilatação e danificando os estoques de vitamina A. Além desses efeitos tóxicos diretos, os nitritos e nitratos interagem com aminas simples, secundárias e terciárias, óxidos de nitrogênio e compostos de amônio quaternário, com formação de nitrosaminas, substâncias tóxicas com potencial carcinogênico5.

A influência da decomposição dos excrementos, produto da atividade dos animais e do homem, deve ser levada em consideração como fonte de NH4+ na análise de águas residuárias. Na República da Moldávia, as nossas análises físico-químicas mostram que as águas residuais urbanas contêm cerca de 20-60 mg/L de NH4+ à entrada das ETAR, enquanto as águas residuais domésticas rurais contêm mais de 100 mg/L de NH4+. As águas residuais de complexos animais geralmente excedem 1.600 mg/L e às vezes até 5.600 mg/L de NH4+. Nos países mais desenvolvidos este indicador é menor6,7,8.

A presença de amônio na água natural estimula o aumento da atividade de algas e bactérias heterotróficas (ex. Pseudomonas putida), autotróficas (AOB, Nitrosomonas e Nitrosospira; AOA, Nitrososphaerea, Nitrosopumilus)9,10,11,12,13. Como resultado da degradação e descarboxilação de aminoácidos proteicos14,15,16, o ambiente aquático contém uma grande variedade de derivados orgânicos de amônio, nos quais os átomos de hidrogênio são parcial ou totalmente substituídos por diferentes radicais. Um processo geral para a formação natural de aminas em bacias aquáticas pode ser apresentado por um esquema simples:

Além das aminas de origem natural, as aminas produzidas por síntese química industrial também estão frequentemente presentes em bacias hidrográficas. As aminas de origem industrial/sintética, especialmente as aromáticas, são mais tóxicas e mais difíceis de decompor no ambiente aquático comparativamente aos derivados naturais, criando nas ETAR poluentes emergentes preocupantes. A poluição torna-se ainda mais perigosa se os azo-corantes industriais em ambiente anaeróbico forem reduzidos a aminas aromáticas17,18,19,20,21,22. Deve-se levar em conta também que a adição de amônio estimula processos complementares de tratamento de esgoto23,24,25. Por outro lado, como resultado da descarga de águas residuais insuficientemente tratadas nos rios, uma quantidade adicional de CaCO3 leva à reactivação de poluentes orgânicos catiónicos com um impacto negativo no processo de autopurificação e em particular na oxidação de NH4+ e NO2 − íons em nitrato, por exemplo, nitrificação. O fenômeno de ruptura da nitrificação na presença de CaCO3 é característico dos trechos de rios poluídos com águas residuais urbanas, onde estão contidas as substâncias tensoativas catiônicas (SAS) e outras substâncias emergentes26,27,28,29. Consequentemente, um modelo previamente desenvolvido do arranjo do SAS na superfície das nanopartículas de carbonato de cálcio foi levado em consideração . O modelo é baseado (a) na fixação da porção aniônica da molécula e posterior decomposição do complexo SAS-Ct·SAS-An e (b) na mudança da parte catiônica na solução de água aumentando a atividade de quebra de derivados de amônio27,28,29).