Microcystins removal through oxidation with sodium hypochilorite and validation of liquid chromatography coupled with mass spectrometry as analytical method

As florações de cianobatérias provocadas pelo aporte de nutrientes nos corpos de água impactam a qualidade das águas. Esses micro-organismos ao serem lisados liberam toxinas para a água. O tratamento de água convencional - coagulação, floculação, sedimentação e filtração - não é eficiente na remoção dessas cianotoxinas dissolvidas, porém a oxidação no durante a etapa de desinfecção (cloração) pode ser uma alternativa para a remoção desses compostos. Sendo assim, o presente trabalho teve por objetivo estudar o processo de oxidação de microcistinas dissolvidas usando o hipoclorito de sódio como oxidante, avaliando a cinética de oxidação, influência da dose e tempo de contato, bem como a caracterização das microcistinas produzidas pela linhagem NPLJ-4 de Microcystis aeruginosa e a validação o método para determinação de microcistina-LR por cromatografia líquida com detector de massas (CL-MS/MS). Os resultados obtidos sugerem a presença de seis variantes de microcistinas produzidas pela linhagem NPLJ-4, sendo a mais abundante a [D-Leu] MCYST-LR. O método de determinação da MCYSTLR implementado apresentou, na faixa de 1-50 μg L-1, boa linearidade, com coeficiente de ajuste (r) maior que 0,99. A repetitividade do método, obtida mediante a fortificação de amostras com diferentes concentrações de microcistina-LR, apresentou resultados satisfatórios (CV % < 20). Os Limites de Detecção (LOD) e de Quantificação (LOQ) foram inferiores a 1,0 μg L-1 de MCYST-LR, valor máximo permito pela legislação brasileira sobre potabilidade da água, indicando a aplicabilidade do método para o controle de água para consumo humano. Nas condições avaliadas, microcistinas semi-purificadas oxidadas com hipoclorito de sódio em valor de pH 6, os resultados mostraram que a oxidação segue uma cinética de pseudo-primeira ordem em relação à concentração de microcistinas e a eficiência de remoção foi proporcional ao CT (concentração de cloro vezes tempo de contato). Para concentrações de microcistinas de cerca de 100, 40 e 20 μg L-1, os produtos CT mínimos necessários para obtenção de concentrações de microcistinas atendendo o padrão de potabilidade foram, respectivamente, 120, 60 e 30 mg L-1 min. ______________________________________________________________________________ ABSTRACTBlooms of cyanobacteria caused by nutrients loads to water sources impacts water quality. When these microorganisms are lysed they release toxins into the water. The conventional water treatment, based in coagulation, flocculation, sedimentation and filtration, is not effective in removing these dissolved cyanotoxins, but the oxidation during chlorination can be an alternative for the removal of such microcontaminants. Therefore, this work aimed to study the oxidation of microcystins using sodium hypochlorite as oxidant, evaluating the oxidation kinetics, the influence of dose and oxidation time, as well as the characterization of microcystins variants produced by Microcystis aeruginosa NPLJ-4 strain and optimization and validation of the analytical method for determination of MCYST-LR by liquid chromatography coupled with mass spectrometry (LC-MS/MS). The results indicated the presence of six variants of microcystins produced by the M. aeruginosa NPLJ-4 strain, with the [D-Leu] MCYST-LR being the most abundant toxin. The LC-MS/MS method for quantification of MCYST-LR showed good linearity in the range of 1 to 50 μg L-1, with fitness coefficient (r) > 0.99. The repeatability, obtained by fortifying blank samples with different concentrations of microcystin-LR, was considered satisfactory (CV% < 20). The limits of detection (LOD) and quantification (LOQ) were lower than 1.0 mg L-1 of MCYST-LR, the Brazilian drinking water standard, suggesting the applicability of the method for the drinking water quality control. Under the conditions studied, oxidation of semi-purified microcystins with sodium hypochlorite at pH 6, the results showed that the oxidation followed a pseudo-first order kinetics regarding the microcystins concentration and the removal efficiency was related to CT product (concentration of chlorine times oxidation time). For concentrations of microcystins of around 100, 40 e 20 μg L-1, the minimum CT values of 120, 60 e 30 mg L-1 min, respectively, are necessary to guarantee residual concentrations of microcystins bellow de drinking water standard, 1.0 mg L-1