Avaliação de protocolos de digestão química para a caracterização de microplásticos no Ribeirão São Bartolomeu, Viçosa-MG

Abstract

Os microplásticos (MPs) são partículas plásticas com tamanho inferior a 5 mm que, devido a seus possíveis impactos ambientais prejudiciais, têm sido amplamente estudados nos últimos anos. Em virtude da variabilidade entre os métodos de detecção e caracterização dos MPs encontrada na literatura especializada, a presente pesquisa se propôs avaliar a eficiência e os efeitos ocasionados nas partículas plásticas pela digestão química com peróxido de hidrogênio (H2O2) e reagente Fenton (H2O2 + Fe(II)). Quatro protocolos de digestão química foram testados: H2O2 30%; H2O2 35%; H2O2 30% + Fe; e H2O2 35% + Fe, sendo que o melhor protocolo foi aplicado na caracterização de MPs de amostras coletadas no Ribeirão São Bartolomeu (RSB), a montante e a jusante do centro da cidade de Viçosa-MG. Amostras a montante foram coletadas na lagoa de captação de água, dentro do campus da UFV e as amostras a jusante, no bairro Barrinha, após o local de lançamento dos esgotos in natura do centro de Viçosa no ribeirão. As partículas de MPs foram identificadas por meio de suas assinaturas na espectroscopia Raman. A partir dos resultados obtidos, a digestão com H2O2 30% e 35% se mostraram eficientes para a identificação e caracterização dos MPs sem resultar em grandes danos às partículas, porém o uso do reagente Fenton foi descartado, devido à precipitação de ferro durante a digestão. As concentrações médias dos MPs foram de 0,02 MPs/L na lagoa e 0,06 MPs/L no RSB, com predominância de fibras de poliéster (45% na lagoa e 54% no RSB), e ocorrência de alguns fragmentos de polipropileno (5 e 2%) e poliestireno (5 e 6%), principalmente nas cores preta, azul e vermelha. Também foram detectadas partículas de borracha e polissufona (2% no RSB), além de materiais naturais (algodão, celulose e material vegetal) em proporções menores (18 e 20%). A digestão com H2O2 pode ser utilizada na identificação de MPs em amostras ambientais, sem grande interferência em sua caracterização física e química.

Palavras-chave: Água superficial; Esgoto; Peróxido de hidrogênio; Reagente Fenton

Microplastics (MPs) are plastic particles less than 5 mm in size that have been widely studied in recent years because of their potential adverse environmental effects. Due to the variability of the methods used to characterize MPs reported in the scientific literature, the present research aimed to evaluate the efficiency of chemical digestion using hydrogen peroxide (H2O2) and Fenton's reagent (H2O2 + Fe(II)) and its effects on plastic particles. Four chemical digestion protocols were tested: 30% H2O2, 35% H2O2, 30% H2O2 + Fe(II) and 35% H2O2 + Fe(II). The best protocol was chosen for characterization of MPs in samples collected in the São Bartolomeu Creek, upstream and downstream of the urban center of Viçosa, MG. Upstream samples were collected in the water reservoir in the UFV campus and downstream samples in the Barrinha neighborhood, beyond the point where the city´s raw sewage is discharged to the creek. MPs were identified through their Raman spectroscopy signatures. From the results obtained, digestion with 30% and 35% H2O2 proved to be efficient for the identification and characterization of MPs without much particle damage. Protocols with Fe(II) were not considered due to the precipitation of the reagents during the analyses. Average MP concentrations were 0.02 MPs/L in the lagoon and 0.06 MPs/L in the creek. Most of the MPs consisted of polyester fibers (45% in the lagoon and 54% in the creek), and lesser amounts of polypropylene and polystyrene fragments (5 and 2%), with predominant colors being black, blue and red. Some rubber and polysulphone particles were also detected in the creek. Natural materials (cotton, cellulose, and plant material) were also present in smaller quantities, with 10 and 20%. H2O2 digestion can be used for the identification of MPs without much interference in their chemical characterization.

Keywords: Fenton’s reagent; Hydrogen peroxide; Sewage; Surface water.