Direct large-volume injection analysis of polycyclic aromatic hydrocarbons in water / Análisis de inyección directa en gran volumen de hidrocarburos aromáticos policíclicos en agua / Análise de injeção direta de grande volume de hidrocarbonos aromáticos policíclicos em água

Abstract Due to the health risks for both humans and living beings caused by polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), the monitoring of these compounds in environmental matrices is mandatory. This work proposes an analytical method for analyzing anthracene (AN) and benzo[a]pyrene (BaP), two of the most representative PAHs, at ultra-trace concentrations in water, employing direct injection of large volumes of samples coupled with reversed-phase high-performance liquid chromatography. For this purpose, principal component analysis was used to examine the behavior of AN and BaP within the chromatographic system. Results showed that AN and BaP chromatographic behavior can be described by three models representing their identification, the quantification of AN and that of BaP, respectively. The factors affecting the obtained models, such as the injection volume, column temperature, flow rate, strength of the mobile phase, and the excitation and emission wavelengths, were examined and optimized by means of design of experiments. Finally, the analytical method was validated, obtaining promising limits of detection and quantification. The developed analytical method was demonstrated to be useful for a sensitive analysis of the target analytes in relatively clean natural water matrices.

Resumen Los hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAPs) causan problemas en la salud de los seres humanos y seres vivos, por lo que se requiere un monitoreo de estos compuestos en matrices ambientales. Este trabajo propone un método analítico para analizar el antraceno (AN) y el benzopireno (BAP), los hidrocarburos más representativos en concentraciones de ultra trazas en el agua, empleando inyección directa en grandes volúmenes en muestras acopladas a la fase inversa con cromatografía líquida de alto rendimiento. Por tal razón, se utilizó el análisis de componentes principales para examinar el comportamiento de AN y BAP en el sistema cromatográfico. Los resultados mostraron que el comportamiento cromatográfico de AN y BAP podría describirse por medio de tres modelos que representan su identificación, la cuantificación de AN y de BAP, respectivamente. Se examinaron los factores que afectan a los modelos obtenidos, como el volumen de inyección, la temperatura de la columna, la tasa de flujo, la fuerza de la fase móvil, y las longitudes de las ondas de excitación y emisión, y se optimizaron mediante el diseño de experimentos. Finalmente, se validó el método analítico, obteniendo límites de detección y cuantificación. Se demostró que el método analítico desarrollado fue útil para el análisis sensible de los analitos en matrices de agua natural relativamente limpia.

Resumo Devido aos riscos para a saúde tanto para humanos como para os seres vivos em geral causados pelos hidrocarbonos aromáticos policíclicos (HAPs), o monitoramento de estes compostos em matrizes ambientais é prioritário. Este trabalho propõem um método analítico para analisar antraceno (AN) e benzo[a]pireno (BaP), dois dos hidrocarbonos mais representativos, em concentrações de ultra traços em água, empregando injeções diretas de grandes volumes de amostra acoplada a cromatografia líquida de alta eficiência em fase reversa. Usando Análises por Componentes Principais e desenho experimental, foram avaliados os efeitos de diversos fatores que afetam o sistema cromatográfico, tais como o volume de injeção, a temperatura da coluna, fluxo, forca da fase móvel e comprimentos de onda de excitação e emissão. Os resultados demonstraram que o comportamento cromatográfico de AN e BaP pode ser descrito por meio de três que representam sua identificação, quantificação de AN e de BaP, respectivamente. Os resultados mostraram que o comportamento cromatográfico de NA e BAP poderia ser descrito por meio de três modelos que representam sua identificação, a quantificação de NA e de BAP, respectivamente. Examinaram-se os fatores que afetam aos modelos obtidos, como o volume de injeção, a temperatura da coluna, a taxa de fluxo, a forca da fase móvel, e as longitudes das ondas de excitação e emissão, e se otimizaram mediante o desenho experimental. Finalmente, se validou o m todo analítico, obtendo os limites de detecção e quantificação. O método analítico desenvolvido demonstrou ser útil para uma análise sensível para os compostos de interesse em matrizes de água natural relativamente limpas.

Remoción del carbono orgánico disuelto en humedales piloto de flujos subsuperficial y superficial / Removal of dissolved orgganic carbon in pilot wetlands of subpuperficial and superficial flows

Objetivo: comparar las remociones del carbono orgánico disuelto (COD) obtenidas con humedales piloto de flujo subsuperficial (HPSS) y superficial (HPS) mediante Phragmites australis, usado como alternativa de tratamiento para aguas residuales domésticas de pequeña comunidades y zonas rurales. Metodología: se realizó un estudio de tipo exploratorio experimental adicionado 100,12mg/L. de carbono orgánico disuelto en agua sintética contaminada con Clorpirifos, con la que se alimentaron los humedales. Se efectuaron 20 muestreos, 16 de ellos para cuatro experimentos y los restantes, en los intervalos en que no se agregó plaguicida. Se tomaron muestras los días 1, 4, 8 y 11 en los seis humedales, tres de ellos subsuperficiales y tres superficiales. La principal variable respuesta fue carbono orgánico disuelto, medida en el analizador de carbono orgánico. Resultados: con los dos tipos de humedales se obtuvo alta eficiencia en la remoción del COD: 92,3% con flujo subsuperficial y 95,6% con flujo superficial. Esta alta remoción fue ocasionada por la interacción entre las plantas, la grava y los microorganismos. Conclusión: en ambos tipos de humedales la remoción fue alta y semejante, pero se recomienda utilizar los de flujo subsuperficial porque en los superficiales se desarrollaron algas y biopelículas gelatinosas, y son propicios para el desarrollo de vectores epidemiológicos importantes en salud pública.

Objective: to compare removal of dissolved organic carbon (DOC) obtained with pilot wetlands of subsuperficial flow (PHSS) and superficial flow (PHS), with Phragmites australis as treatment alternatives for domestic residual waters of small communities and rural areas. Methodology: an exploratory and experimental study was carried out adding 100,12 mg/L of dissolved organic carbon to synthetic water contaminated with Chlorpyrifos in order to feed the wetlands. A total amount of 20 samples were done, 16 of them in four experiments and the other ones in the intervals with no use of pesticides. Samples were taken on days 1, 4, 8, and 11 in the six wetlands, three of them subsuperficial, and three of them superficial. The main variable answer was dissolved organic carbon, measured in the organic carbon analyzer. Results: a high efficience in the removal of DOC was obtained with the two types of wetlands: 92,3% with subsuperficial flow and 95,6% with superficial flow. Such a high removal was due to the interaction between plants, gravel and microorganisms. Conclusion: although in both types of wetlands the removal was high and similar, it is recommended to use those of subsuperficial flow because in the superficial ones algae and gelatinous bio-films are developed, which becomes favorable to the development of important epidemiologic vectors in terms of public health.

Evaluación de l degradación y mineralización dl malatión usando fotocatálisiss mediante un colecto ssolar / Evalution of deggradation and mineralization of the mlathion using pphotocatalysis with a solar collector / Avaliação dadegrradação e mineralização da fotocatálise utilzando malationaa comum coletor solar

Se empleó un colector solar para evaluar la degradación del malatión en una solución acuosa de 15 µg/L del plaguicida, usando tres concentraciones diferentes de dióxido de titanio (100, 200 y 250 mg/L) y peróxido de hidrógeno (H2O2) al 30% como agente oxidante. La disminución de la concentración del malatión se determinó por cromatografía de gases con detector de microcaptura de electrones (CG-µECD), previa extracción de las muestras con discos C18, y la mineralización se determinó mediante análisis de carbono orgánico total (COT). El proceso de degradación se evaluó durante 16 horas, durante las cuales, se registró la energía solar incidente mediante un radiómetro (Kipp & Zonen, modelo CUV 3). En la fotolisis se alcanzó un porcentaje de degradación de 58,8% y en la fotocatálisis, con 250 mg/L de TiO2 y 10 mL/h de H2O2, se obtuvo 98,7% de degradación. El porcentaje de mineralización alcanzado durante la fotocatálisis fue de 73%.

A solar panel was used to evaluate malat-hion degradation. A solution of 15 µg/L of malathion, three different concentrations of titanium dioxide (100, 200 y 250 mg/L) and hydrogen peroxide (H2O2)to 30% like a oxidant agent. Malathion concentration was determined by gas chromatography with CG-µECD previous preparation of sample using octadecyl (C18) extraction disks. The mineralization was determined by analysis of total organic carbon (TOC). The degradation process was evaluated for 16 hours, period during which the incident solar irradiation was registered by a radiometer (Kipp & Zonen, model CUV 3). 58,8% of degradation in photolysis and 98,7% of degradation in photocatalysis with 250 mg/L TiO2 and 10 mL/h H2O2 were reached. The percentage of mineralization reached during photocatalysis was 73%.

Um painel solar foi usado para avaliar malation degradação. Uma solução de 15 mg/L de malation, três diferentes concentrações de dióxido de titânio (100, 200 y 250 mg/L) e peróxido de hidrogênio (H2O2) a 30% como um agente oxidante. Malathion concentração foi determinada por anterior preparação da amostra utilizando cromatografia gasosa com CG-DCE octadecílico (C18) extração discos. A mineralização foi determinada por análise de carbono orgânico total (COT). O processo de degradação foi avaliado durante 16 horas, período durante o qual a radiação solar incidente foi registrada por um radiômetro (Kipp & Zonen, modelo CUV 3). 58,8% dedegra-dação em fotólise e 98,7% de degradação em fotocatálise com 250 mg/L TiO2 e10 mL/h H2O2 foram atingidos. A percenta-gem de mineralização atingido durante photocatalysis foi de 73%.