BTEX : A Serious Ground-water Water Contaminant
INTRODUCTION
Uma quantidade considerável de gasolina entra no ambiente como resultado de fugas de tanques de armazenamento subterrâneo, derrames acidentais ou práticas inadequadas de eliminação de resíduos (Bowlen e Kosson, 1995). Quando a gasolina está em contato com água, benzeno, tolueno, etilbenzeno e os isômeros xilenos (BTEX) representam até 90% dos componentes da gasolina que são encontrados na fração solúvel em água (Saeed e Al-Mutairi, 1999). Consequentemente, estes produtos químicos são alguns dos contaminantes mais comuns encontrados na água potável. Os BTEX são tóxicos para os seres humanos e a sua remoção de ambientes poluídos é de especial interesse (Mehlman, 1992). Os BTEX não são uma substância química, mas sim um grupo dos seguintes compostos químicos: Benzeno, Tolueno, Etilbenzeno e Xilenos. Os BTEX são compostos de produtos químicos que ocorrem naturalmente e que se encontram principalmente em produtos petrolíferos como a gasolina. Além da gasolina, os BTEX podem ser encontrados em muitos dos produtos domésticos comuns que usamos todos os dias. Os BTEX estão numa classe de químicos conhecidos como Compostos Orgânicos Voláteis (COVs).
O objectivo deste estudo é fornecer informação e uma compreensão visual dos contaminantes BTEX e das suas características como podem ser removidos das águas subterrâneas através da bioremediação. A estirpe 2479 foi isolada do solo da cintura industrial, situada em Rajbandh (Bengala Ocidental, Índia) onde o uso de hidrocarbonetos policlorados (incluindo TCE) é abundante
Composição de BTEX: O grupo de contaminantes BTEX consiste em benzeno, etilbenzeno, tolueno e três isómeros de xileno. Estes químicos orgânicos constituem uma percentagem significativa de produtos petrolíferos (Fig. 1).
| Fig. 1: | A porcentagem (peso) de componentes BTEX da gasolina |
| Tabela 1: | As propriedades físico-químicas da BTEX |
| – | O benzeno pode ser encontrado na gasolina e em produtos como a borracha sintética, plásticos, nylon, insecticidas, tintas, corantes, resinas colas, cera para mobiliário, detergentes e cosméticos |
| – | Exaustão automóvel e emissões industriais representam cerca de 20% da exposição total ao benzeno em todo o país. O benzeno também pode ser encontrado na fumaça do cigarro. Cerca de 50% de toda a exposição nacional ao benzeno resulta do fumo do tabaco |
| – | Tolueno ocorre naturalmente como um componente de muitos produtos petrolíferos. O tolueno é usado como solvente para tintas, revestimentos, gomas, óleos e resinas |
| – | O etilbenzeno é usado principalmente como aditivo para gasolina e combustível de aviação. Pode também estar presente em produtos de consumo como tintas, tintas de impressão, plásticos e pesticidas |
| – | Xileno é um membro do grupo de poluentes BTEX. O orto-xileno é a única forma de xileno que ocorre naturalmente; as outras duas formas são feitas pelo homem. Os xilenos são líquidos incolores, utilizados na gasolina e como solvente nas indústrias gráfica, borracha e couro |
Propriedades físico-químicas: As propriedades físico-químicas da BTEX são apresentadas na Tabela 1.
Propriedades contaminantes:
| – | Peso molecular: O peso molecular do composto é medido em g mole-1. Geralmente, quanto maior for o peso molecular, menos solúvel em água. O peso molecular também afeta a densidade de um composto |
| – | Solubilidade em água: Solubilidade é a medida da concentração máxima de um produto químico que se dissolve em água pura a uma temperatura específica, medida em mg L-1. A solubilidade da água causa grandes efeitos no movimento e distribuição de químicos através do solo e águas subterrâneas |
| – | Polaridade: O benzeno é não-polar devido à sua carga quase neutra. Não é tão não-polar como os outros contaminantes do grupo BTEX e tem a capacidade de dissolver-se na água |
| – | Densidade específica: A densidade é medida como massa seca por volume (kg m-3). A densidade dos contaminantes afeta a capacidade do composto orgânico de flutuar na água |
| – | Coeficiente de partição octanol-água: É a razão da concentração de uma substância dissolvida num sistema bifásico em equilíbrio. Depois de um produto químico ter sido misturado numa solução de octanol e água, o sistema é permitido alcançar o equilíbrio. Esta é também uma medida da hidrofobicidade de um orgânico. Quanto mais hidrofóbico, mais o contaminante adsorve ao solo e tem uma baixa solubilidade |
| – | constante da lei de Henry: Descreve o movimento de produtos químicos da água para o ar e também do ar para a água. Valores altos significam que o químico se moverá mais para a fase gasosa onde como valores baixos permanecerão na fase aquosa (Tabela 1) |
Exposição e efeitos da BTEX: A exposição à BTEX pode ocorrer ou por beber água contaminada (ingestão), por respirar ar contaminado por bombear gás ou pela água através do banho ou lavagem (inalação) ou por derrames na pele.
A exposição aguda (curta duração) à gasolina e seus componentes benzeno, tolueno e xilenos tem sido associada a irritação cutânea e sensorial, problemas do sistema nervoso central – SNC (cansaço, tonturas, dores de cabeça, perda de coordenação) e efeitos no sistema respiratório (irritação ocular e nasal). Para além dos problemas cutâneos, sensoriais e do SNC, a exposição prolongada a estes compostos pode também afectar o sistema renal, hepático e sanguíneo.
Biorremediação de BTEX: A biorremediação é uma técnica para remediação de solos e águas subterrâneas contaminados. Usando esta técnica os microorganismos estão degradando os componentes orgânicos ao CO2 e à água. Oxigênio e nutrientes podem ser injetados para promover a taxa de degradação. Se nada está sendo adicionado, a biodegradação é chamada intrínseca. A degradação pode ocorrer sob o uso de aceitadores de electrões diferentes do que o oxigénio. Por exemplo, o tolueno pode degradar-se através de uma via anaeróbica utilizando nitrato como um aceitador de electrões (Soerensen, 1996).
Tem sido assumidos que a bioremediação da poluição BTEX do solo depende de populações de bactérias indígenas; a importância dos fungos tem sido negligenciada. Os fungos geralmente suportam condições ambientais mais severas que as bactérias e podem desempenhar um papel importante na degradação dos hidrocarbonetos de petróleo no solo (Bossert e Bartha, 1984). No entanto, a degradação fúngica das misturas BTEX tem sido estudada apenas de forma limitada com os fungos de putrefacção branca (Braun-Lullemann et al., 1995; Yadav e Reddy, 1993). Os BTEX foram mineralizados mas não suportaram o crescimento fúngico quando foram fornecidos como a única fonte de carbono e energia. As enzimas de decomposição extracelular da lignina são capazes de oxidar uma ampla gama de hidrocarbonetos aromáticos, mas parecem não estar envolvidas na degradação do BTEX. As baixas taxas de degradação e a exigência de uma fonte adicional de carbono limitam o uso de fungos de putrefação branca na biorremediação. Quando são utilizados micróbios decompositores de hidrocarbonetos para a biorremediação da poluição da gasolina, é muito improvável que encontrem um único substrato. Relatamos primeiro, o grupo Bacillus cereus sendo usado na biodegradação do TCE (Tricloroetileno) (Mitra e Roy, 2010) e também foi testado que a degradação do TCE poderia aumentar na presença de Tolueno. Alguns estudos que tratam das interações do substrato durante a degradação de misturas de BTEX por bactérias (Rhodococcus rhodochrous, Arthrobacter sp. Pseudomonas sp.) foram publicados (Alvarez e Vogel, 1991; Chang et al, 1993), mas os dados análogos para fungos ainda são muito escassos.
Uma cultura bacteriana mista (Paenibacillus pabulli, Micromonospora sp., Proteus mirabilis, Bacillus pumilus, Burkholderia sp., Xanthomonas sp., Bacillus coagulans, Bacillus stearothermophilus, Bacillus pallidus, Bacillus smithii e Klebsiella pneumonia) foi local isolado altamente poluído na região oriental da Arábia Saudita, capaz de degradar BTEX eficientemente (Mohamed Arafa, 2003).
O fungo do solo Cladophialophora sp. estirpe T1 (Prenafeta-Boldu et al., 2002) foi capaz de crescer em um modelo de fração solúvel em água de gasolina que continha os seis componentes BTEX (benzeno, tolueno, etilbenzeno e os isômeros xileno). O benzeno não foi metabolizado, mas os benzenos alquilados (tolueno, etilbenzeno e xilenos) foram degradados por uma combinação de assimilação e co-metabolismo.
CONCLUSÃO
Este estudo resume os contaminantes BTEX e suas características e a serem removidos das águas subterrâneas através da bioremediação. Porque a biorremediação é um dos meios de degradação de produtos químicos tóxicos amigos do ambiente. Os solos contaminados com BTEX podem albergar alguns microrganismos que degradariam o BTEX e usá-lo como seu nutriente. Usando esta lógica simples, nós rastreamos os microorganismos do solo no solo de uma área industrial, o depósito da Indian Oil Corporation em Rajbandh, perto de Durgapur. Nosso isolado, cepa 2479 foi isolado do solo de cinturão industrial, situado em Rajbandh (Bengala Ocidental, Índia), onde o uso de hidrocarbonetos policlorados (incluindo TCE) é abundante (Dey e Roy, 2009). O TCE é também um poluente ambiental e também um hepato-carcinogênio. A razão pela qual os BTEX, entrando em nosso sistema de solo e águas subterrâneas, são considerados um problema tão sério é que todos eles têm alguns efeitos tóxicos agudos e a longo prazo. Todos os compostos de BTEX são agudamente tóxicos e têm efeitos perceptíveis na saúde em concentrações elevadas. A exposição a estes compostos dos sistemas de águas subterrâneas é geralmente mínima, mas as exposições podem ser persistentes durante um longo período de tempo (efeitos a longo prazo). Portanto, este estudo sugere que a exposição à BTEX a partir de um derrame de petróleo está correlacionada com um aumento do risco de efeitos sobre a saúde, sendo necessário tomar medidas adequadas. No presente estudo, damos ênfase à biorremediação do BTEX, uma vez que é mais barato e mais amigo do ambiente do que outros meios como a extracção em fase de vapor, a dispersão do ar, a decapagem do ar, etc.
ACKNOWLEDGMENTS
Os autores agradecem ao Dr. Ashis Kumar Mondal por ter apoiado generosamente o programa. Os autores estão gratos a Sri Sushil Kumar Sinha por fornecer assistência técnica durante o trabalho de computador.
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