title: Φωτολυτική τύχη της ουσίας 2,3-δίβρωμο-5,6-διμέθυλ-1,4-
βενζοκινόνης σε υδατικά περιβαλλοντικά δείγματα
Creators: name: Κουρουνιωτη Ευσταθια
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2015

description: Οι αλοβενζοκινόνες (halobenzoquinones) αποτελούν μια νέα ομάδα παραπροϊόντων απολύμανσης, τα οποία με τη σειρά τους ανήκουν στην ομάδα των αναδυόμενων ρυπαντών (emerging contaminants). Τέτοιες ενώσεις έχουν ανιχνευθεί σε πόσιμο νερό σε συγκεντρώσεις που κυμαίνονται από 4.5-275 ng/L ενώ πρόσφατα ανιχνεύθηκαν και σε νερά πισίνας. Η δημιουργία τους προέρχεται κατά την αντίδραση των απολυμαντικών μέσων με το φυσικό οργανικό υλικό που υπάρχει ήδη στο νερό, όπως προϊόντα προσωπικής φροντίδας, φαρμακευτικές ουσίες, φυτοφάρμακα καθώς τα περισσότερα από αυτά διαθέτουν αρωματικούς δακτυλίους που μπορούν γρήγορα να αντιδράσουν με οξειδωτικά όπως το χλώριο και το όζον και να παράγουν παραπροϊόντα.
Η υπεριώδης ακτινοβολία αποτελεί έναν ευρέως χρησιμοποιούμενο τρόπο απολύμανσης νερού. Η υπεριώδης ακτινοβολία οδηγεί στη δημιουργία παραπροϊόντων απολύμανσης αλλά δύναται να οδηγήσει στην περεταίρω μετατροπή αυτών σε υδροξυλιομένα παραπροϊόντα, τα οποία μελετώνται τελευταία για την τοξικότητα και την τύχη τους στο περιβάλλον.
Πρόσφατα ανιχνεύθηκε η ουσία 2,3-δίβρωμο-5,6-διμέθυλ-1,4-βενζοκινόνη (dibromo-dimethyl-benzoquinone) σε νερό πισίνας ως παραπροϊόν απολύμανσης. Στην παρούσα εργασία μελετήθηκε η φωτολυτική τύχη της ουσίας 2,3-δίβρωμο-5,6-διμέθυλ-1,4-βενζοκινόνης σε διάφορα υδατικά δείγματα. Πιο συγκεκριμένα, μελετήθηκε η επίδραση διαφόρων παραμέτρων στο ρυθμό φωτοδιάσπασης της ουσίας, παρουσία υπεριώδους ακτινοβολίας (UVC,254 nm, 2x18W). Οι παράμετροι που εξετάστηκαν ήταν το pH, η αρχική συγκέντρωση, η επίδραση βουτανόλης, η επίδραση νιτρικών ιόντων, χουμικών οξέων καθώς και η επίδραση NaCl 3.5%w:v. Ακόμα μελετήθηκε η επίδραση της υδατικής μήτρας στο ρυθμό φωτοδιάσπασης της ουσίας. Συγκεκριμένα χρησιμοποιήθηκαν υδατικά δείγματα από ποτάμι, θάλασσα και από το βιολογικό καθαρισμό της πόλης των Χανίων ως υδατικές μήτρες για τη φωτοδιάσπαση της βενζοκινόνης.
Από την πειραματική διαδικασία προέκυψε ότι η επίδραση της υπεριώδους ακτινοβολίας οδήγησε στη διάσπαση της 2,3-δίβρωμο-5,6-διμέθυλ-,4-βενζοκινόνης σε χρονικό διάστημα 45 λεπτών. Ο χρόνος ημιζωής υπολογίστηκε ότι είναι 8.37 λεπτά, στην περίπτωση της φωτόλυσης της ουσίας σε υπερκάθαρο νερό, με αρχική συγκέντρωση 50ppm. Ο ρυθμός φωτοδιάσπασης δεν επηρεάστηκε σημαντικά από τη μεταβολή του pH. Σε πολύ βασικό pH η ουσία διασπάστηκε πολύ γρήγορα, απουσία της υπεριώδους ακτινοβολίας, ενώ σε pH 7, υπολογίστηκε ο μικρότερος χρόνος ημιζωής. Επιπλέον, η αύξηση της αρχικής συγκέντρωσης της ουσίας οδήγησε στη μείωση του ρυθμού φωτοδιάσπασης. Η παρουσία νιτρικών ιόντων, βουτανόλης και αλατιού δεν επηρέασαν σημαντικά το ρυθμό φωτοαποδόμησης. Η προσθήκη χουμικών οξέων στην υδατική μήτρα καθυστέρησε σημαντικά το ρυθμό φωτοδιάσπασης της ουσίας, λόγω της απορρόφησης της ακτινοβολίας από τα χουμικά οξέα. Πιο συγκεκριμένα, στα 45 λεπτά ακτινοβόλισης η ουσία είχε απομακρυνθεί σε ποσοστό 40% παρουσία χουμικών οξέων.
Τέλος, η σύσταση της υδατικής μήτρας φαίνεται να παίζει σημαντικό ρόλο στη φωτοδιάσπαση της ουσίας. Η ύπαρξη οργανικών και ανόργανων ενώσεων επηρεάζει τη φωτοαποδόμηση καθώς μεταβάλλεται η δόση της υπεριώδους ακτινοβολίας που απορροφάται από την ουσία. Στην περίπτωση του θαλασσινού νερού, η απομάκρυνση ήταν 50% σε χρόνο 45 λεπτών, 63% για το νερό από ποτάμι και 93% στο δείγμα νερού από το βιολογικό καθαρισμό.
Κατά τη διεξαγωγή των πειραμάτων, τα χρωματογραφήματα από την ανάλυση στην υγρή χρωματογραφία, εμφάνισαν επιπλέον κορυφές σε ορισμένες περιπτώσεις, γεγονός που υποδεικνύει ότι η φωτόλυση της ουσίας μπορεί να οδηγεί στη δημιουργία άλλων ενώσεων-παραπροϊόντων. Σύμφωνα με τη βιβλιογραφία και με βάση τις χημικές ιδιότητες των βενζοκινονών, οι αλοβενζοκινόνες φαίνεται να σχηματίζουν, μέσω οξειδωτικών διεργασιών, υδροξυλιομένες μορφές στο νερό, οι οποίες μελετώνται για την τοξικότητα αλλά και τη σταθερότητά τους στο νερό.