Διάσπαση των φαρμακευτικών ουσιών acyclovir και fluconazole σε υδατικά διαλύματα

Abstract

Η συνεχώς αυξανόμενη κατανάλωση φαρμακευτικών ουσιών τις τελευταίες δεκαετίες, και η αλόγιστη απόρριψη τους στο περιβάλλον καθώς και η αναποτελεσματικότητα των ήδη γνωστών βιολογικών μεθόδων για πλήρη αποδόμηση τους, οδήγησε στην ανάγκη αναζήτησης καινοτόμων μεθόδων, αποτελεσματικότερων και συγχρόνως φιλικών στο περιβάλλον. Οι προηγμένες διεργασίες οξείδωσης (ΑΟΡs, Advanced Oxidation Processes) έχουν εφαρμοστεί την τελευταία δεκαετία στο τομέα της επεξεργασίας του νερού και υγρών αποβλήτων και πιο συγκεκριμένα στην απομάκρυνση των φαρμακευτικών με επιτυχή αποτελέσματα. Στην εργασία αυτή μελετήθηκε η συμπεριφορά της αντιμυκητιακής ουσίας Φλουκοναζόλης (Fluconazole) και της αντιιικής ουσίας Ακικλοβίρης (Acyclovir) υπό την επίδραση της UV-C ακτινοβολίας, παρουσία και απουσία υπεροξειδίου (Η2Ο2), στην προσπάθεια της διάσπασης και της απομάκρυνσης αυτών από διάφορα υδατικά διαλύματα. Τα πειράματα πραγματοποιήθηκαν σε εργαστηριακής κλίμακας αντιδραστήρα διαλείποντος έργου (batch reactor). Διαλύματα αρχικών συγκεντρώσεων από 55 έως 1000 μg/L επεξεργάστηκαν με την υπεριώδη ακτινοβολία (254nm) παρουσία και απουσία H2O2. Από τα πειράματα που πραγματοποιήθηκαν διαπιστώνουμε ότι η αλλαγή της τιμής του pH δεν επηρεάζει το ρυθμό διάσπασης τόσο της Fluconazole όσο και της Acyclovir. Η αρχική συγκέντρωση της Fluconazole στο διάλυμα δεν επηρεάζει τη διάσπαση της ουσίας, πράγμα που δεν συμβαίνει και στην περίπτωση της Acyclovir όπου καθώς αυξάνεται η τιμή της αρχικής συγκέντρωσής της, μειώνεται ο ρυθμός διάσπασης αυτής. Επίσης, η αντίδραση φαίνεται να επιταχύνεται στη φωτόλυση του διαλύματος Fluconazole σε υδατική μήτρα υπερκάθαρου νερού σε σύγκριση με το εμφιαλωμένο νερό («Σαμαριά»). Αντίθετα, η χρήση της υδατικής μήτρας του εμφιαλωμένου νερού «Σαμαριά» επιταχύνει την αντίδραση της εξεταζόμενης ουσίας Acyclovir. Ο εμπλουτισμός του διαλύματος με οξυγόνο φαίνεται να επιταχύνει περισσότερο τη φωτόλυση της Fluconazole όσο και της Acyclovir σε σύγκριση με την προσθήκη αζώτου. Επίσης, οι εξεταζόμενες ουσίες απομακρύνονται σχεδόν πλήρως κατά την προσθήκη οξυγόνου σε μεγαλύτερο βαθμό σε σχέση με την προσθήκη των διαλυμάτων με άζωτο. Η παρουσία όξινου ανθρακικού ασβεστίου αρχικής συγκέντρωσης 206.516 mg/l επιταχύνει τη διαδικασία διάσπασης της ουσίας Acyclovir, αντίθετα η παρουσία όξινου ανθρακικού ασβεστίου αρχικής συγκέντρωσης 103.26 mg/l φαίνεται να την επιβραδύνει. Επίσης, η παρουσία νιτρικών NO3 - φαίνεται να μην επηρεάζει τη φωτόλυση της Acyclovir. Τέλος, η παρουσία των χουμικών οξέων δεν επιφέρει σημαντικές αλλαγές στη διαδικασία της φωτόλυσης. Παρατηρείται ότι δεν υπάρχει μεγάλη μείωση του TOC, κυρίως στην περίπτωση της Fluconazole όπου υπάρχουν παραπροϊόντα τα οποία δεν οξειδώνοται περαιτέρω. Όσον αφορά τα πειράματα που πραγματοποιήθηκαν χρησιμοποιώντας την τεχνική UV-C/H2O2, διαπιστώθηκε ότι το Η2Ο2 δεν μπορεί να οξειδώσει τις ουσίες χωρίς την επίδραση της υπεριώδους ακτινοβολίας. Αντιθέτως υπό την επίδραση της UV-C ακτινοβολίας, η προσθήκη υπεροξειδίου του υδρογόνου επιταχύνει σε μεγάλο βαθμό την απομάκρυνση και των δύο ουσιών. Η προσθήκη υπεροξειδίου του υδρογόνου επιταχύνει σε μεγάλο βαθμό την απομάκρυνση της Fluconazole. Επίσης, η αύξηση της συγκέντρωσης του H2O2, φαίνεται ότι δεν επηρεάζει την ταχύτητα της διάσπασης της Fluconazole. Η προσθήκη ποσότητας H2O2 συμβάλλει στην αποτελεσματικότερη απομάκρυνση του ολικού οργανικού άνθρακα, καθώς κατά την απουσία του Η2Ο2 ο οργανικός άνθρακας παραμένει σταθερός. Η υδατική μήτρα εμφιαλωμένου νερού «Σαμαριά» επηρεάζει ελάχιστα την διάσπαση της Fluconazole αλλά και την απομάκρυνση του ολικού οργανικού άνθρακα. Η σταθερά της κινητικής της αντίδρασης φωτόλυσης αυξάνεται αισθητά με την αύξηση της αρχικής συγκέντρωσης της Acyclovir. Η απομάκρυνση του ολικού οργανικού άνθρακα αυξάνεται ελαφρώς με την αύξηση της συγκέντρωσης υπεροξειδίου του υδρογόνου. Όσον αφορά στο πείραμα σε υδατική μήτρα εμφιαλωμένου νερού «Σαμαριά» η διάσπασης της Acyclovir επιταχύνεται ελαφρώς σε σύγκριση με την υδατική μήτρα του υπερκάθαρου νερού. Η χρήση εμφιαλωμένου νερού «Σαμαριά» φαίνεται να επηρεάζει τη μεταβολή του TOC καθώς μειώνεται αρκετά, στη συνέχεια όμως ο ρυθμός απομάκρυνσής του TOC είναι σχεδόν μηδενικός.