Φωτολυτική και φωτοκαταλυτική μελέτη χημικής και γενοτοξικής υποβάθμισης αλογονομένων πυριδινών σε υδατικά διαλύματα
Authors: Σκουτέλης Χαράλαμπος 
Published: August 2021

Η Πυριδίνη και τα παράγωγά της (PPDs) αποτελούν σημαντική κατηγορίαπεριβαλλοντικών ρύπων, κυρίως ανθρωπογενούς προέλευσης, με πιθανές απειλές γιατο περιβάλλον και την υγεία. Έχουν εκτεταμένη χρήση στη χημική βιομηχανία ωςδιαλύτες, πρόδρομα ή ενδιάμεσα συστατικά κατά την παρασκευή φυτοφαρμάκων,βαφών και φαρμακευτικών. Όταν οι πυριδίνες εισαχθούν στο περιβάλλον μπορούν ναπαραμείνουν για μεγάλα χρονικά διαστήματα. Η 2-χλώροπυριδινη σχηματίζεται ωςδευτερογενής ρύπος κατά την διάρκεια του βιομετασχηματισμού συγκεκριμένωνεντομοκτόνων όπως του imidacloprid. Όλοι οι κύριοι μεταβολίτες του imidaclopridπου έχουν ανιχνευθεί σε φυτά και θηλαστικά περιέχουν το μόριο της 2-χλώροπυριδινης.Οι προηγμένες οξειδωτικές μέθοδοι αντιρρύπανσης (ΠΟΜΑ) αποκτούν συνεχώςσημαντικότερη θέση στο πεδίο της επεξεργασίας του νερού. Στην παρούσα διατριβήέγινε διεξοδική μελέτη επιλεγμένων ΠΟΜΑ ως προς την αποτελεσματικότητα τουςστην επεξεργασία πρότυπων υδατικών διαλυμάτων αλογονωμένων πυριδινών και τωνπαραγώγων τους. Οι μέθοδοι που μελετήθηκαν συνοψίζονται στην φωτολυτικήδιεργασία και στην ετερογενή φωτοκατάλυση παρουσία διοξειδίου του τιτανίου(TiO2).Η χημική φωτοδιάσπαση ποικίλων οργανικών ενώσεων έχει ερευνηθεί εκτενώς, αλλάη απαλοιφή της γενοτοξικής τους δράσης έχει ελάχιστα ερευνηθεί. Ελάχιστες μελέτεςέχουν διεξαχθεί με σκοπό την αξιολόγηση της in vitro γενοτοξικής δράσης τωνπροϊόντων αποδόμησης οργανικών ρύπων σε ανθρώπινα λεμφοκύτταρα. Οιγενοτοξικές ουσίες δύνανται να αποτελέσουν κίνδυνο για την υγεία του ανθρώπου,καθώς επίσης να επηρεάσουν τους οργανισμούς του περιβάλλοντος. Έτσι υπάρχει έναπροφανές πεδίο εφαρμογής, όπου κατά τη διερεύνηση της χημικής αποδόμησης τωνοργανικών ρύπων, παράλληλα να εκτιμούνται οι μεταβολές της γενοτοξικότητας τουδιαλύματος που προκύπτει.Στην παρούσα διατριβή, αποδείχθηκε ότι οι μέθοδοι που μελετήθηκαν είχαν πολύκαλά αποτελέσματα ως προς την απομάκρυνση του αρχικού οργανικού ρύπου. Ως προς τη 2-χλωροπυριδινη, βρέθηκε γενοτοξική σε συγκέντρωση 100 mg L−1 και μηγενοτοξική σε συγκεντρώσεις κάτω από 50 mg L−1. Στα πλαίσια της παρούσαςδιατριβής, υδατικά διαλύματα 2-χλωροπυριδίνης επεξεργάστηκαν υπό την επίδρασηUV ακτινοβολίας μήκους κύματος 254 nm και η γενοτοξικότητα τους ελέγχθηκεσυναρτήσει του χρόνου επεξεργασίας τους. Δείγματα που ελήφθησαν σεδιαφορετικούς χρόνους φωτοκατεργασίας των υδατικών διαλυμάτων ελέγχθησαν ωςπρος την γενοτοξικότητά τους, σε καλλιέργειες ανθρώπινων λεμφοκυττάρωνεφαρμόζοντας την τεχνική των μικροπυρήνων με τη χρήση της κυτταροχαλασίνης-Β(CBMN assay). Αποδείχθηκε ότι το διάλυμα παραμένει γενοτοξικό ακόμη και όταν η2-χλωροπυριδίνη έχει απομακρυνθεί πλήρως, υποδεικνύοντας τον σχηματισμόγενοτοξικών φωτολυτικών προϊόντων της 2-χλωροπυριδίνης. Η γενοτοξικότητα τουδιαλύματος απαλείφεται πλήρως μετά από παρατεταμένη ακτινοβόλησή του.Κατά την φωτολυτική αποδόμηση της 2-χλωροπυριδίνης ανιχνεύθηκε το κύριουδροξυλιωμένο παράγωγό της η 2-υδρόξυπυριδίνη, γεγονός που ενισχύει τηνυπόθεση ότι η υδροξυλίωση του αρωματικού δακτυλίου αποτελεί έναν βασικόμηχανισμό οξείδωσης του αρχικού οργανικού ρύπου. Η γενοτοξικότητα της 2-υδρόξυπυριδίνης διερευνήθηκε συναρτήσει της συγκέντρωσής της. Η 2-υδρόξυπυριδίνη αποδείχθηκε γενοτοξική σε όλες τις συγκεντρώσεις της περιοχής 5-400 mg L−1. Η πλήρης ανοργανοποίηση της 2-υδρόξυπυριδίνης επιτυγχάνεται μετάαπό παρατεταμένη ακτινοβόληση του διαλύματος. Όλα τα δείγματα που ελήφθησανσε διαφορετικούς χρόνους φωτοκατεργασίας του διαλύματος ελέγχθησαν ως προς τηνγενοτοξικότητά τους, σε καλλιέργειες ανθρώπινων λεμφοκυττάρων εφαρμόζονταςτην τεχνική των μικροπυρήνων με τη χρήση της κυτταροχαλασίνης-Β (CBMN assay).Η γενοτοξικότητα του διαλύματος απαλείφεται πλήρως μετά από παρατεταμένηακτινοβόλησή του.