Les documents de référence

A toxicidade da microcistina é associada às duplas ligações presentes na fração Adda (3-amino-9-metoxi-2,6,8-trimetil-10-fenil-4,6-ácido dienóico) da molécula e, portanto, a quebra destas ligações resulta na eliminação de sua toxidade (LAWTON; ROBERTSON, 1999; ONSTAD et al., 2007). O ozônio reage com as duplas ligações conjugadas presentes na metade Adda e com a dupla ligação no grupo Mdha (ONSTAD et al., 2007; WESTRICK et al., 2010), como indicado na Figura 2.8. Pequenas diferenças nas taxas de degradação entre as diferentes variantes de microcistina podem ser atribuídas aos grupos radicais da molécula.

Figura 2.8. Estrutura da toxina MC-LR e sítios de ataque do ozônio.

Em termos oxidativos, o radical •OH apresenta um potencial (2,08 V) superior ao O3 molecular (2,07 V). No entanto, a menor seletividade e

estabilidade dos radicais •OH acabam por reduzir a sua eficiência de degradação. Tendo-se em consideração a oxidação de microcistinas, Onstad et al. (2007) observaram constantes de velocidade 5 vezes maiores nas reações de degradação de MC-LR com radicais •OH, se comparada às reações da toxina com o ozônio molecular. No entanto, a estabilidade do radical •OH é desfavorecida em meios com a presença de compostos orgânicos devido à afinidade destes com os radicais •OH. Os autores destacam que a reatividade seletiva do ozônio molecular favorece a sua ação na degradação da microcistina em comparação aos radicais •OH. Uma vez que a presença de radicais •OH é favorecida em pH alcalino, a degradação do composto alvo pode ser reduzida em água cuja concentração de compostos orgânicos é elevada.

Poucos estudos na literatura têm avaliado a ação do ozônio na degradação de microcistina, assim como outras toxinas, quanto aos aspectos de sua reatividade com a estrutura da molécula e a formação de produtos intermediários. Al Momani e Jarrah (2010) e Miao et al. (2010) propõem mecanismos de oxidação de MC-LR e MC-RR com o ozônio e indicam os intermediários formados a partir das reações de oxidação. De acordo com os autores, dois caminhos são considerados: o ataque eletrofílico às duplas ligações na parte Adda, com uma inicial hidroxilação da molécula (adição de dois OH na posição C4-C5 ou C6- C7) e posterior clivagem da ligação e subtração do fragmento Adda; e a clivagem do anel com a quebra da ligação insaturada do aminoácido Adda e a subtração do fragmento C3O. Como indicado por Masten e

Davies (1994a), a reação do ozônio com os alcenos resulta na formação de aldeídos, ácidos carboxílicos, cetonas e/ou dióxido de carbono. Já o ataque eletrofílico do ozônio molecular tende a ocorrer em átomos que carregam carga negativa, como N, P, O ou carbono nucleofílico. O ataque indireto pelo radical •OH geralmente ocorre por três caminhos: abstração de hidrogênio, transferência eletrônica ou adição de radical, com a hidroxilação do anel aromático, como foi observado por Miao et al. (2010) como diferencial na degradação de MC-RR.

Miao et al. (2010) e Al Momani e Jarrah (2010) destacam diferenças entre os tipos de subprodutos formados e seus tamanhos, o que foi

________________________________________________________________

relacionado com a concentração de toxinas e a dose de ozônio empregada nos ensaios. Doses mais elevadas podem favorecer um ataque mais agressivo à estrutura da toxina e resultar na formação de fragmentos de menor tamanho. Os caminhos de reação (Adda ou Mdha) e os subprodutos formados a partir da degradação de MC-LR e MC-RR são apresentados na Figura 2.9 e na Figura 2.10, respectivamente, conforme exposto por Miao et al. (2010) em seus estudos.

Figura 2.9. Caminhos de reação e subprodutos originados da degradação de MC-LR (X = Leu) e MC-RR (X = Arg) por ozônio no lado Adda da molécula de microcistina. Formação de diol (adição de 2 OH) Clivagem da ligação (Subtração de C15H22O2) Clivagem da ligação (Subtração de C12H18O2)

Clivagem d a lig ação (Subtração d e C3H4O2

e adição d e O)

Hidroxilação (Substituição de OH por H

Figura 2.10. Degradação de MC-LR (X = Leu) e MC-RR (X = Arg) pelo ozônio considerando a fração Mdha da molécula de microcistina.

Clivagem da ligação

(Subtração de C3O)

Clivagem da ligação

(Subtração de C15H20O e

adição de O)

Fonte: adaptado de (MIAO et al., 2010).

"A curiosidade é mais

importante do que o conhecimento."

Capítulo 3

Capítulo 3

Capítulo 3

Capítulo 3

Materiais e Métodos

Materiais e Métodos

Materiais e Métodos

Materiais e Métodos

________________________________________________________________

3 MATERIAIS E MÉTODOS

A parte experimental deste estudo foi desenvolvida no Departamento de Engenharia Civil, de Geologia e de Minas, da École Polytechnique de Montréal (EPM), Canadá. As atividades laboratoriais foram realizadas nas dependências do Centro de Pesquisa, Desenvolvimento e Validação para Tecnologias e Processos de Tratamento de Água (CREDEAU - Centre de Recherche, développement et validation des technologies et procédés de traitemant des eaux) no quadro de atividades do Conselho de Pesquisa em Ciências Naturais e em Engenharia do Canadá em Água Potável (“la Chaire CRSNG - Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canadá, en Eau Potable”), sob a orientação da professora Dra. Michèle Prévost.

A avaliação do ozônio como processo oxidativo favorável à remoção de cianobactérias e degradação de cianotoxinas foi considerada relevante em virtude das anuais ocorrências de florações de cianobactérias em alguns mananciais utilizados para o abastecimento de água da região de Quebéc, Canadá. A Baía Missisquoi, uma grande incursão de água do Lago Champlain e que apresenta anualmente elevadas florações de cianobactérias, foi utilizada como fonte de estudo na aplicação da ozonização em amostras reais.

Florações de cianobactérias também são frequentes no Brasil, inclusive na Ilha de Santa Catarina, onde a presença permanente da espécie Cylindrospermopsis raciborskii na Lagoa do Peri, manancial destinado ao abastecimento de água da Costa Leste-Sul da ilha, tem incentivado o estudo de diferentes processos de tratamento visando à remoção das células e degradação de suas toxinas, dentre eles, os processos oxidativos.