Changes of Toxicity and Biodegrability of Sulfonamides Solutions during Their Photocatalytic Degradation

• Autorzy: Baran W. , Adamek E. , Makowski A. , Sochacka J. , Sobczak A.

Warianty tytułu

PL

Zmiany toksyczności i podatności na biodegradację roztworów zawierających sulfonamidy podczas ich degradacji metodą fotokatalityczną

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of this study was to estimate the applicability of the photocatalytic process to: (1) sulfa-drugs degradation in aqueous solutions, (2) a decrease in their toxicity and (3) an increase in the biodegradability. Photocatalytic process initiated by UV-A radiation was carried out in open reactors containing a catalyst (TiO2 suspension) and solutions of five sulfonamides. After a definite irradiation time the change of sulfa-drugs concentration in solutions was estimated using HPLC method. Moreover, changes of total organic carbon (TOC), chemical oxygen demand (COD), biochemical oxygen demand (BOD5) as well as changes of sulfonamides toxicity relative to Chlorella vulgaris were examined. The biodegradability investigated sulfonamides and their photocatalytic degradation products was determined based on BOD5/COD ratio. It was found that under experimental conditions all investigated sulfonamides underwent the photocatalytic degradation and the decrease in TOC and COD of sulfa-drugs solutions was observed. Simultaneously, products of this process were less toxic and more biodegradable than initial sulfonamides.

PL

Celem badań było określenie możliwości wykorzystania procesu fotokatalitycznego do degradacji leków sulfonamidowych w roztworach wodnych oraz do zmniejszenia ich toksyczności i zwiększenia podatności na biodegradację. Proces fotokatalityczny inicjowany za pomocą promieniowania UV-A oraz światła słonecznego prowadzono w otwartych reaktorach zawierających katalizator (zawiesinę TiO2) oraz roztwory pięciu wybranych sulfonamidów. W roztworach uzyskanych po fotokatalitycznej degradacji oznaczano: stężenie sulfonamidów (metodą HPLC), stężenie ogólnego węgla organicznego (OWO) oraz zmiany chemicznego (ChZT) i 5-dobowego biochemicznego (BZT5) zapotrzebowania na tlen. Ponadto, sulfonamidy i produkty ich fotokatalitycznej degradacji oceniano pod względem ich toksyczności wobec Chlorella vulgaris oraz podatności na biodegradację (BZT5/ChZT). Stwierdzono, że w stosowanych warunkach wszystkie badane sulfonamidy ulegały fotokatalitycznej degradacji ze zmniejszeniem OWO i ChZT roztworów. Jednocześnie produkty tego procesu okazały się mniej toksyczne i bardziej podatne na biodegradację niż wyjściowe sulfonamidy.

Słowa kluczowe

EN

sulfonamides; photocatalytic process; Ti02; biodegradation; ecotoxicity; Chlorella vulgaris

PL

sulfonamidy; proces fotokatalityczny; TiO2; biodegradacja; toksyczność; Chlorella vulgaris

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Ecological Chemistry and Engineering. A
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 16, nr 4
• Strony: 327--336
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., tab.

Twórcy

autor

Baran W.

autor

Adamek E.

autor

Makowski A.

autor

Sochacka J.

autor

Sobczak A.

• Zakład Chemii Ogólnej i Nieorganicznej, Wydział Farmaceutyczny z Oddziałem Medycyny Laboratoryjnej w Sosnowcu Śląski Uniwersytet Medyczny,

Bibliografia

• [1] Sarmah A.K., Meyer M.T. and Boxall A.B.: Chemosphere, 2006, 65, 725-759.
• [2] European conference on Pharmaceuticals in the Environment: Envirpharma: 14-16 April 2003, Lyon, France: www.envirpharma.org.
• [3] Sukul P. and Spiteller M.: Sulfonamides in the Environment as Veterinary Drugs, Reviews of Environmental Contamination and Toxicology 187, Springer, New York 2006.
• [4] Wang Q.Q., Bradford S.A., Zheng W. and Yates S.R.: J. Environ. Qual., 2006, 35, 2162-2169.
• [5] Pharmaceuticals in the environment. Sources, fate, effects and risks, Kummerer K. (Ed.), Springer--Verlag, Heidelberg 2001.
• [6] Temes T.A. (project co-ordinator), Janex-Habibi M.L., Knacker T., Kreuzinger N. and Siegrist H.: Assesment of Technologies for the Removal of Pharmaceuticals and Personal Care Products in Sewage and Drinking Water Facilities to Improve the Indirect Potable Water Reuse. Project POSE1DON, Contract No. EYKI-CT-2000-00047, detailed REPORT related to the overall project duration: January 1st, 2005 - June 30th, 2004, August 2004.
• [7] Kot-Wąsik A., Dębska A. and Namieśnik J.: Przemiany, stężenia i oznaczanie pozostałości środków farmaceutycznych w środowisku: Nowe horyzonty i wyzwania w analityce i monitoringu środowiskowym, CEEAM, Gdańsk 2003.
• [8] Lindberg R.H., Bjorklund K., Rendahl P., Johanssond M.I., Tysklinda M., Barbro A.V. and Andersson B.A.Y.: Water Res., 2007, 41, 613-619.
• [9] Daughton C.G. and Ternes T.A.: Environ. Health Persp., 1999, 107, 907-938.
• [10] Isidori M., Lavorgna M., Ardelli., Pascarella L. and Parrella A.: Sci. Total Environ., 2005,346, 87-98.
• [11] Gobel A., McArdell C.S., Joss A., Siegrist H. and Walter Giger W.: Sci. Total Environ., 2007, 372, 361-371.
• [12] Clara M., Strenn B., Gans O., Martinez E., Kreuzinger N. and Kroiss H.: Water Res., 2005, 39, 4797-4807.
• [13] Ternes T.A., Bonerz M., Herrmann N. and Teiser B.: Chemosphere, 2007, 66, 894-904.
• [14] Blake D.M.: Bibliography of Work on the heterogeneous photocatalytic removal of hazardous compounds from water and air: Technical Report of National Renewable Energy Laboratory, U.S. Department of Energy Laboratory, Update Number 4, USA, 2001.
• [15] Fernandez-Ibanez P., Blanco J., Malato S. and de las Nieves F.J.: Water Res., 2003,37, 3180-3188.
• [16] Carp O., Huisman C.L. and Reller A.: Próg. Solid State Chem., 2004, 32, 33-177.
• [17] Herrmann J.-M.: Catal. Today, 1999, 53, 115-129.
• [18] OECD Guidelines for Testing of Chemicals: [a] 1984b. BODs test (301D), [b] 1984a. Alga growth inhibition test (201). Organization for Economic Co-Operation and Development, Paris 1993.
• [19] Kuehl A. and Lorenzen H.: Handling and culturing of Chlorella. Methods in Cell Physiology, 1964, 1, 159-187.
• [20] ISO 8692, Water quality - Fresh water algal growth inhibition test with Scenedesmus subspicatus and Selenastrum capricormutum, International Organization for Standarization, Geneve, Switzerland 1989.
• [22] Boreen A.L., Arnold W.A. and McNeill K.: Environ. Sci. Technol., 2004, 38, 3933-3940.
• [23] Pawlaczyk J., Turowska W. and Rożniak B.: Acta Polon. Pharm., 1976, 33, 87-91.