Determination of hormones in raw water and treated via SPE-LC-MS/MS : degradation efficiencies with ozonation and chloroamoniation

Há uma preocupação crescente na área de Saneamento Ambiental com relação a qualidade das águas dos corpos hídricos, tendo em vista que pesquisas têm revelado que os sistemas de tratamentos convencionais de esgotos e de água para abastecimento público não possuem eficiências adequadas para remoção de compostos orgânicos classificados como Desreguladores Endócrinos (DE). Nesta classe de compostos são destacados os estrógenos naturais 17 ß-estradiol (E2), estriol (E3), estrona (E1) e o sintético 17 β-etinilestradiol (EE2). Os efeitos destes hormônios sexuais, que são compostos extremamente ativos biologicamente, têm sido citados como agentes etiológicos de feminilização em peixes e também de vários tipos de cânceres. Neste sentido, trabalhos aplicando tecnologias avançadas de tratamento destes DE estão sendo desenvolvidos por vários grupos de pesquisas. Apesar de que as Legislações ambientais relacionadas aos parâmetros de lançamento (RESOLUÇÃO CONAMA no. 430 de 2011) e de parâmetros de potabilidade (Portaria no. 2914 de 2011) não contemplarem estes compostos DE, sendo que diversos trabalhos têm sido publicados com quantificação destes compostos em água da ordem de ng L-1. Neste contexto, o presente trabalho teve como objetivos: (1) adaptação e validação de metodologia analítica para confirmar e quantificar simultaneamente os hormônios E1, E2, E3 e EE2, nas águas bruta e tratada do rio Atibaia, manancial que abastece o município de Campinas, utilizando a técnica de extração em fase sólida (EFS), juntamente com a técnica de Cromatografia Líquida acoplada à espectrometria de massas em tandem (CL-EM/EM), (2) aplicação de tecnologias de degradação destes compostos E1, E2, E3 e EE2 em escala piloto, pelos processos de ozonização e cloroamoniação, visando contribuir com as determinação das dosagens, do tempo de contato e da eficiências de remoção. Os resultados obtidos nas análises via EFS-LC-MS/MS mostraram a ocorrência do hormônio sexual natural E1, na água bruta do rio Atibaia com concentração de 17 ng L-1, sendo que para os demais E2 e E3 os valores obtidos foram inferiores ao limite de quantificação 2 ng L-1 e para o EE2 inferior a 5 ng L-1. As técnicas de oxidação ozonização e cloroamoniação utilizadas nos ensaios demonstraram eficiências de degradação em média, maiores do que 95% dos DE estudados, com exceção de E1, cuja eficiência de remoção ficou entre 87% a 93%, dependendo da faixa de fortificação.There is growing concern in the field of Environmental Sanitation regarding the water quality of water bodies, given that research has shown that systems of conventional treatments of sewage and public water supply does not have adequate efficiencies to removal of some organic compounds Endocrine Disruptors (DE). In this class of compounds are included the natural estrogens 17 ß-estradiol (E2), estriol (E3), estrone (E1) and the synthetic 17 β-ethinylestradiol (EE2). The effects of these sex hormones, which are highly biologically active compounds, have been cited as etiological agents of feminization in fish and various types of cancers. In this regard, several works by applying advanced technologies for treating these DE are being developed by many research groups. Although the environmental legislations related to the parameters of launch (CONAMA RESOLUTION. 430 of 2011) and potability parameters (Ordinance no. 2914 2011) does not address these DE compounds, several studies have been published with quantification of these compounds in the order of ng L-1. In this context, the aimsmof this paper were: (1) adaptation and validation of the analytical methodology to confirm and to quantify simultaneously the E1, E2, E3 and EE2 hormones, raw water and treated in the Atibaia River, a source that supplies the municipality Campinas, using the technique of solid phase extraction (EFS) with the technique of Liquid Chromatography coupled to mass spectrometry in tandem (LC-MS/MS), (2) applying degradation technologies of these compounds E1, E2, E3 and EE2 in pilot scale, by using the processes of ozonation and cloroamoniation, to contribute to the determination of dosage, contact time and degradation efficiencies. The results obtained in this study via EFS-LC-MS / MS showed the occurrence of natural sex hormone E1 in the Atibaia River raw water with a concentration of 17 ng L-1, and for the other E2 and E3 the values were lower the quantification limit of 2 ng L-1 and EE2 less than 5 ng L-1. The ozonation and chloroamoniation oxidation techniques used for the degradation tests were with efficiencies on average more than 95% of the studied DE, except E1, the removal efficiency was between 87% to 93% depending on the fortification range, by using ozonation in pre oxidation and cloroamoniation and the disinfection step