title: Η φωτολυτική τύχη της νικοτίνης σε εκπλύματα από χρησιμοποιημένα και αχρησιμοποίητα προϊόντα καπνού
title: Photolysis of nicotine in leachates produced from used and unused tobacco products
Creators: name: Σωτηροπουλου Μαρια
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2020

description: Η νικοτίνη είναι ένα ιδιαίτερα τοξικό αλκαλοειδές το οποίο απαντάται στα φύλλα καπνού και στην οικογένεια των σολανιδών φυτών. Καθώς πρόκειται για συστατικό του καπνού, η νικοτίνη καταναλώνεται ευρέως σε καθημερινή βάση από ένα μεγάλο μέρος του παγκόσμιου πληθυσμού μέσω του καπνίσματος. Σαν αποτέλεσμα αυτού, τα αποτσίγαρα αποτελούν ένα από τα πιο κοινά απορρίμματα σε αστικές και παράκτιες περιοχές. Η έκπλυση των αποτσίγαρων στα φυσικά ύδατα ή ακόμη και τα στάσιμα νερά, καθώς επίσης και οι ανθρώπινες απεκκρίσεις αποτελούν τις κυριότερες πηγές νικοτίνης στο περιβάλλον. Ως εκ τούτου η νικοτίνη αποτελεί έναν αναδυόμενο οργανικό ρύπο ο οποίος ανιχνεύεται ευρέως στο υδάτινο οικοσύστημα. Η παρούσα διπλωματική εργασία εξετάζει την φωτολυτική τύχη της εν λόγω ουσίας σε διαλύματα νικοτίνης καθώς και σε εκπλύματα συμβατικών τσιγάρων (CCs) και των νέων προϊόντων καπνού heat-not-burn (HnBs). Αρχικά μελετήθηκε η επίδραση της ακτινοβολίας UV254 στην αποδόμηση της νικοτίνης σε υπερκάθαρο νερό .Η αντίδραση βρέθηκε να ακολουθεί κινητική ψευδό-πρώτης τάξης στις χαμηλότερες συγκεντρώσεις που μελετήθηκαν και φάνηκε στις υψηλότερες συγκεντρώσεις να τείνει σε κινητική μηδενικής τάξης , φαινόμενο το οποίο αποδίδεται στον κορεσμό απορρόφησης της ακτινοβολίας από την νικοτίνη. Κατόπιν ταυτοποιήθηκαν τα παραπροϊόντα που προέκυψαν από τη φωτόλυση της νικοτίνης ,με τη βοήθεια της υγρής και αέριας χρωματογραφίας σε συνδυασμό με φασματομετρία μάζας. Η κινητική της φωτοαποδόμησης φάνηκε να εξαρτάται από το pH του δείγματος και συγκεκριμένα πιο γρήγορη αποδόμηση καταγράφηκε όταν η μονοπρωτονιωμένη μορφή της νικοτίνης είναι επικρατέστερη, δηλαδή για τιμές pΗ από 4 έως 8. Εκπλύματα από χρησιμοποιημένα και αχρησιμοποίητα προϊόντα καπνού υποβλήθηκαν σε ακτινοβολία UV254 και βρέθηκε ότι η φωτοαποδόμηση της νικοτίνης στα εκπλύματα πραγματοποιήθηκε με λίγο πιο αργή κινητική, παρά την πολυπλοκότητα της μήτρας, συγκριτικά με το διάλυμα υπερκάθαρου νερού. Τέλος εκπλύματα χρησιμοποιημένων προϊόντων καπνού υποβλήθηκαν σε συνθήκες προσομοίωσης της ηλιακής ακτινοβολίας για 260 λεπτά. Τα αποτελέσματα των πειραμάτων αυτών επιβεβαιώνουν την σημασία της έμμεσης φωτόλυσης υπό την επίδραση ηλιακής ακτινοβολίας σε πιο περίπλοκή μήτρα . Η έρευνα αυτή στοχεύει να υπογραμμίσει τη σημασία της υπεύθυνης διάθεσης των απορριμμάτων καπνού προκειμένου να προληφθεί η έκπλυση της νικοτίνης στα φυσικά ύδατα και κατ’ επέκταση οι αρνητικές της επιδράσεις στο περιβάλλον.
description: Nicotine is an emerging contaminant widely detected in the aquatic environment. The main sources of nicotine are human excretions and leaching from discarded tobacco product waste. To this end, cigarette butts are the most commonly littered item in urban areas, coasts and shorelines. In this study, the fate of nicotine in natural water and leachates produced from conventional cigarettes (CCs) and the new generation heat-not-burn (HnBs) tobacco products is examined. The effect of UV254 irradiation on nicotine depletion in ultrapure water was initially studied. The reaction was pseudo first-order with respect to nicotine concentration at low concentrations and shifted to lower order at higher concentrations, an effect associated to absorption saturation. The chemical structures of transformation intermediates were derived by means of liquid and gas chromatography coupled to mass spectrometry. The photodegradation kinetics was found to depend on pH and faster kinetics were recorded when the monoprotonated form of nicotine was dominant (pH=5-8). Leachates from used HnBs and smoked CCs were also submitted to UV254 irradiation and direct photolysis was found to proceed in only slightly slower kinetics despite the complexity of these matrices. Tobacco product waste leachates were also submitted to simulated solar irradiation and the conversion of nicotine was monitored for 260 min. These experiments confirmed the importance of indirect photolysis under sunlit conditions even in highly complex matrices. We take advantage of these investigations and report the leaching behavior of nicotine form HnBs and CCs. These studies highlight the importance of safely disposing tobacco product waste after operation to prevent nicotine leaching.