Microplásticos de poliamida e 17β-estradiol em sistemas aquosos : estudo de competição nas interações na presença de matéria orgânica

Abstract

Microplásticos de poliamida são considerados contaminantes emergentes onipresentes e são capazes de interagir com diversos compostos orgânicos, como o hormônio 17β-estradiol (E2). Individualmente, esses contaminantes são capazes de causar diversos danos a organismos aquáticos, como danos hepáticos, cerebrais e hormonais. A interação entre eles em corpos aquáticos, microplásticos e hormônios, tem potencial de intensificar ainda mais esses efeitos adversos. Além disso, em ecossistemas contendo matéria orgânica dissolvida (DOM), a qual também possiu capacidade de interação com hôrmonios, pode haver a competição nos processos de interação com os microplásticos. Nesse contexto, é crucial compreender mecanismos e possíveis influentes nesse processo, como a presença de ácido fúlvico (AF), um dos principais constituintes da DOM. Portanto, o objetivo desse estudo foi avaliar os processos de interação entre os microplásticos de poliamida e E2 na presença de AF. Para melhor compreender os processos de interação com o E2, foram utilizados microplásticos pristinos e fotodegradados. Os resultados encontrados sugeriram que o E2 possui elevada eficiência de interação com os microplásticos tanto na presença quanto na ausência de AF. Porém, quando o AF estava presente, a eficiência de interação atingiu valores de até 99,66% e 95,89% para os microplásticos pristinos e degradados, respectivamente, o que representa um aumento de cerca de 10% e 15% comparado com a interação na ausência de AF. Isso pode ser justificado pela atuação do AF como ponte entre o E2 e os microplásticos, facilitando sua interação através de possíveis complexações com hormônio e encobrimento da superfície do microplástico, alterando sua afinidade com outros compostos. Além disso, foi observada uma menor eficiência de interação nos microplásticos degradados, que pode ser devido ao enfraquecimento das ligações hidrofóbicas com o E2, causada pela fotodegradação. Isso é condizente com os resultados de ângulo de contato e FTIR-ATR, que mostraram uma diminuição de hidrofobicidade devido à introdução de grupos polares nas superfícies dos microplásticos. Essa redução das propriedades hidrofóbicas possivelmente proporcionou maior interação com o AF, que é mais hidrofílico e conseguiria atuar como ponte mais efetivamente, o que explicaria maior aumento nos experimentos com adição de AF. Além das interações hidrofóbicas, é possível que interações eletrostáticas e ligações de hidrogênio possam ter desenvolvido papéis importantes no que tange a interação entre microplásticos, E2 e AF. Os resultados obtidos com a realização desse trabalho mostraram que os microplásticos de poliamida podem atuar como carreadores de E2 em ambientes aquáticos, principalmente na presença de AF, e que a eficiência de interação é impactada pelo nível de degradação das partículas.

Polyamide microplastics are emergent contaminants ubiquitous in environmental ecosystems and can interact with several organic compounds, such as the hormone 17β-estradiol (E2). Individually, these contaminants can cause various damages to aquatic organisms, such as liver, brain, and hormonal damage. However, the interaction between microplastics and hormones can intensify these adverse effects in the aquatic system. In addition, ecosystems containing dissolved organic matter (DOM) interact with hormones and compete in the processes with microplastics. In this context, it is crucial to understand mechanisms and possible influences in the interaction process, such as the presence of fulvic acid (FA), one of the main constituents of organic matter. Therefore, this study aimed to evaluate the interaction processes between polyamide microplastics and E2 in the presence of FA. To better understand the interaction processes with the E2, pristine and photodegraded microplastics. The results suggested that E2 has a high efficiency of interaction with polyamide microplastics both in the presence and absence of FA. However, when FA was present, the interaction efficiency reached up to 99,66% and 95,89% for pristine and degraded microplastics, respectively, representing a considerable increase of 10% and 15% compared to the interaction in the absence of fulvic acid. This can be justified by the action of FA as a bridge between E2 and microplastics, facilitating its sorption through possible complexation with the hormone and coating the surface of the microplastic, altering its affinity with other compounds. In addition, a lower interaction efficiency was observed in the degraded microplastics, possibly due to the weakening of hydrophobic bonds with E2 caused by photodegradation. This is consistent with the results of contact angle and FTIR-ATR, which showed a decrease in hydrophobicity due to the introduction of polar groups on the surfaces of microplastics. This reduction in hydrophobic properties possibly provided a more significant interaction with FA, which is more hydrophilic and could act as a bridge more effectively, explaining more substantial increases in experiments with added FA. In addition to hydrophobic interactions, electrostatic and hydrogen bonds may have played essential roles in the interactions between microplastics, E2, and FA. The results obtained from this work showed that polyamide microplastics could act as carriers of E2 in aquatic environments, mainly in the presence of fulvic acid, and that the level of particle degradation impacts the interaction efficiency.