Identificador #20351·
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Tesis de Doctorado |
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Características químicas de sedimientos condicionantes de la acumulación y transporte de retardantes de llama bromados
Por:
Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
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Los éteres de difenilo polibromados (PBDE) son compuestos químicos sintéticos utilizados principalmente como retardardantes de llama para reducir el riesgo de inflamabilidad de materiales poliméricos combustibles. Los PBDE son agregados como aditivos (y no como reactivos) para que no queden enlazados químicamente a la matriz polimérica y se encuentren fácilmente disponibles para reaccionar neutralizando los radicales libres producidos durante la ignición.
Algunos PBDE son considerados contaminantes orgánicos persistentes (POP) debido a que producen efectos tóxicos en los seres vivos, presentan resistencia a la degradación, se pueden transportar a través de corrientes atmosféricas o hídricas y se depositan a grandes distancias desde su fuente de emisión pudiéndose acumular en el ambiente, bioacumular en seres vivos y magnificarse a través de las cadenas tróficas.
En ambientes acuáticos, los PBDE tienden a adsorberse en suelos o sedimentos a causa de su hidrofobicidad. En la bibliografía se han reportado tanto correlaciones positivas entre las concentraciones de PBDE y el contenido de carbono orgánico de sedimentos, como la ausencia de correlaciones. Estas discrepancias sugieren que algunos aspectos de dicha relación aún permanecen inciertos, por lo que el objetivo de la presente tesis es estudiar si existe una posible asociación de cuatro PBDE (BDE-47, -99, -100 y -153) con la cantidad y el tipo de materia orgánica de sedimentos, bajo condiciones tanto ambientales como experimentales. Las muestras utilizadas fueron sedimentos colectados de canales de riego y acequias del Oasis Norte de la Provincia de Mendoza. A dichos sedimentos se les determinaron sus propiedades fisicoquímicas, su contenido de materia orgánica (SOM) y la concentración de PBDE. Además, se caracterizó químicamente la SOM por medio de espectroscopia de infrarrojo por transformada de Fourier (FTIR).
Para llevar a cabo la caracterización de la SOM por FTIR primero fue necesario optimizar una metodología de preparación de muestras que permitiera eliminar las interferencias minerales de los sedimentos mediante una desmineralización con ácido fluorhídrico (DHF). La optimización de la metodología combinó el potencial del análisis espectral por medio del uso de cocientes de áreas semicuantitativos y herramientas de la estadística multivariada como el análisis de componentes principales (PCA). La aplicación del análisis de varianza (ANOVA, α = 0,05) a los datos obtenidos del PCA permitió identificar las condiciones óptimas que se alcanzaron luego de realizar dos ciclos de desmineralización con HF 10 % v/v a 60 °C. La DHF bajo condiciones óptimas no solo mejoró la eficiencia de desmineralización frente a la de métodos previamente publicados, sino que además no provocó modificaciones indeseables estadísticamente significativas en la SOM que pudieran interferir en el análisis por FTIR.
Con el objetivo de determinar los factores que pudieran influenciar la correlación entre la concentración de PBDE y las características de los sedimentos, se contrastaron dos modelos, ambiental y experimental. Las muestras utilizadas para el modelo experimental provinieron de los sedimentos ambientales cuyas concentraciones resultaron por debajo del límite de detección de la metodología, que luego fueron enriquecidas con estándares de los cuatro congéneres analizados. La concentración final de los PBDE en cada uno de los sedimentos se determinó por cromatografía gaseosa con detección de captura de electrones. El método de preparación de muestras previo al análisis instrumental consistió en realizar una extracción de los analitos por Soxhlet y una posterior limpieza. Los resultados de la caracterización de la SOM por FTIR usando el método de DHF optimizado y las concentraciones de PBDE, junto al pH, la conductividad eléctrica y la densidad de la SOM se integraron haciendo uso de métodos de aprendizaje multivariado. Se utilizaron el PCA y la regresión de mínimos cuadrados parciales (PLS) para evaluar las correlaciones entre las propiedades fisicoquímicas de los sedimentos y sus concentraciones de PBDE tanto para el modelo ambiental como experimental. Los resultados obtenidos del PCA y del PLS fueron consistentes y revelaron que las concentraciones de PBDE en los sedimentos se correlacionaron con una SOM más degradada, caracterizada por cadenas de hidrocarburos relativamente más cortas y ramificadas. Las concentraciones de PBDE también se correlacionaron con valores relativamente más altos de densidad de la SOM, que a su vez se correlacionaron con una mayor degradación de la misma. Estos resultados evidencian que no solo el contenido de materia orgánica determina las concentraciones de PBDE en los sedimentos, sino también, lo que es más importante, su grado de degradación, permitiendo dar respuesta al interrogante abordado en la presente tesis, el cual se deriva de las controversias bibliográficas encontradas hasta el momento en las publicaciones científicas sobre la concentración de PBDE en sedimentos.
Disciplinas:
Ciencias e Investigación - Química
Descriptores:
CONTAMINANTES ORGÁNICOS PERSISTENTES (POP) - POLÍMEROS - ÉTERES DE DIFENILO POLIBROMADOS (PBDE) - COMPUESTOS QUÍMICOS
Palabras clave:
Retardantes de llama bromados - Inflamabilidad
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