Toxicity assessment of Benzo[a]pyrene and nitro-PAHs and their determination in waters

Dissertação de mestrado em Técnicas de Caracterização e Análise QuímicaOs Hidrocarbonetos Aromáticos Policíclicos (PAHs) são compostos orgânicos que incluem na sua composição carbono e hidrogénio, apresentando dois ou mais anéis aromáticos condensados. Além dos PAHs, encontram-se no ambiente hidrocarbonetos aromáticos policíclicos nitrados (nitro-PAHs) caracterizados pela presença de pelo menos um grupo nitro-funcional (-NO2) ligado aos anéis aromáticos. Alguns PAHs são capazes de reagir com o ácido desoxirribonucleico (ADN), sendo conhecidos pelas suas propriedades carcinogénicas e mutagénicas. Deste modo é necessário avaliar a toxicidade destes compostos em organismos do meio aquático (crustáceo Daphnia magna) e em modelos celulares humanos (células Caco-2). Foram realizadas duas metodologias para a avaliação da toxicidade do BaP e nitro-PAHs, bem como das suas respetivas misturas. Uma das metodologias consistiu na realização de ensaios de ecotoxicidade em Daphnia magna e a outra consistiu na avaliação da toxicidade celular dos poluentes em estudo. Em relação aos resultados, verificou-se que o 1-nitropireno foi o composto mais tóxico para Daphnia magna e o 3-nitrofluoranteno foi o menos tóxico, sendo que a mistura de 3- nitrofluoranteno com o 9-nitroantraceno foi a mais tóxica para este crustáceo. Relativamente às células Caco-2, verificou-se que o 3-nitrofluoranteno foi o composto mais tóxico e o 9-nitroantraceno foi o menos tóxico sendo a mistura 1-nitropireno com benzo[a]pireno a mistura mais tóxica para este tipo de células. Todos os compostos analisados bem como as suas respetivas misturas apresentaram toxicidade para Daphnia magna e para as células Caco-2. Em relação às amostras de água recolhidas em Braga, verificou-se que todas as amostras continham PAHs inclusive a amostra de controlo. Contudo, as amostras continham 1,2 a 3,3 vezes mais PAHs comparativamente com o controlo.Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) are organic compounds which include in their composition carbon and hydrogen, having two or more fused aromatic rings. In addition to the PAHs, nitrated polycyclic aromatic hydrocarbons (nitro-PAHs) are present in the environment characterized by the presence of at least one nitro-functional group (-NO2) attached to the aromatic rings. Some PAHs are able to react with deoxyribonucleic acid (DNA) and are known for their carcinogenic and mutagenic properties. Therefore it is necessary to evaluate the toxicity of these compounds in organisms of the aquatic environment (crustacean Daphnia magna) and in human cellular models (Caco-2 cells). Two methodologies were used to evaluate the toxicity of BaP and nitro-PAHs, as well as their respective mixtures. One of the methodologies consisted in conducting ecotoxicity tests in Daphnia magna and the other consisted of the evaluation of the cellular toxicity of the pollutants under study. Regarding the results, it was verified that 1-nitropyrene was the most toxic compound for Daphnia magna and 3-nitrofluoranthene was the least toxic, and the mixture of 3- nitrofluoranthene and 9-nitroanthracene was the most toxic for this crustacean. For Caco-2 cells, 3-nitrofluoranthene was found to be the most toxic compound and 9- nitroanthracene was the least toxic being the 1-nitropyrene mixture with benzo[a]pyrene the most toxic mixture for this type of cells . All compounds tested as well as their mixtures showed toxicity to Daphnia magna and to Caco-2 cells. In relation to the water samples collected in Braga, all samples were found to contain PAHs including the control sample. However, the samples contained 1,2 to 3,3 times more PAHs compared to the control