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Jul 07, 2023

Estudo de simulação de remediação de contaminação por oxitetraciclina em poços de circulação de água subterrânea aprimorada por nano

Relatórios Científicos volume 13,

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 9136 (2023) Cite este artigo

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Detalhes das métricas

O uso generalizado de antibióticos nos últimos anos levou ao aumento da contaminação por antibióticos de águas subterrâneas rasas. Como o antibiótico tetraciclina mais utilizado, a oxitetraciclina tem recebido muita atenção dos pesquisadores devido à sua estrutura molecular estável e dificuldade de degradação. Com o objetivo de remediar a poluição por oxitetraciclina em águas subterrâneas rasas, nanoperóxido de cálcio (nCaO2) e ozônio (O3) são usados ​​para aumentar a degradação de oxitetraciclina em poços de circulação de águas subterrâneas (GCW). Um dispositivo de teste de caixa de areia tridimensional para poços de circulação é projetado para explorar a eficiência de reparo de poços de circulação fortalecidos por diferentes oxidantes. Os resultados mostram que após 10 h de operação dos poços de aumento de nCaO2 e O3, a taxa média de remoção de OTC chega a 83%, e a maior taxa de remoção é de 88,13%, que é 79,23% e 13,96%, respectivamente, maior que a de nCaO2 e O3 poços de circulação aprimorados sozinhos e não há fenômeno de rebote após a parada da aeração. O tratamento in situ de GCW aprimorado por nCaO2 e O3 tem aplicações potenciais para a remoção de OTC em ambientes de águas subterrâneas.

A oxitetraciclina é o antibiótico tetraciclina mais comum1. É amplamente utilizado na pecuária, mas apenas uma pequena quantidade de oxitetraciclina é absorvida e geralmente entra no ambiente na forma de fezes. A oxitetraciclina possui estrutura molecular estável, difícil de ser degradada por microorganismos, existe há muito tempo e causa poluição ambiental2,3,4,5. López-Serna et al.6 detectaram a concentração de antibióticos nas águas subterrâneas de Barcelona, ​​Espanha, e descobriram que as águas subterrâneas locais estavam poluídas em graus variados, com a maior concentração de tetraciclina chegando a 188 ng/L. Jiang7 detectou 16 antibióticos em amostras de águas subterrâneas no norte da China e descobriu que o conteúdo de oxitetraciclina nas águas subterrâneas nessa área era de 8.325,8 ng/L. Portanto, atualmente, controlar a poluição por oxitetraciclina é a principal tarefa para eliminar a poluição por antibióticos8.

Para abordar a contaminação por oxitetraciclina nas águas subterrâneas, existem duas abordagens comuns: remediação in-situ e remediação ex-situ. Como os antibióticos fluem com a água quando entram nas águas subterrâneas, a remediação ex-situ é cara e o contaminante não pode ser tratado por muito tempo, então um dos métodos de remediação in-situ é escolhido para tratar a contaminação. A tecnologia de Poço de Circulação de Água Subterrânea (GCW) é baseada na tecnologia de perturbação do ar in-situ e na tecnologia de extração de fase gasosa9,10. No entanto, a tecnologia GCW sozinha só pode transferir poluentes para o solo para tratamento e não pode degradar poluentes diretamente. Portanto, outros meios são frequentemente utilizados para fortalecer o GCW, como reforço biológico11,12, reforço elétrico13 e reforço surfactante14,15. O ozônio e o peróxido de cálcio podem ser usados ​​para remover poluentes orgânicos das águas subterrâneas. O ozônio tem as vantagens de velocidade de reação rápida e efeito notável e é amplamente utilizado no tratamento de águas subterrâneas16,17,18, mas é fácil causar o rebote de poluentes. Como oxidante, o peróxido de cálcio também produzirá O2 ao decompor a matéria orgânica, o que pode fornecer fonte de oxigênio para microorganismos e remover poluentes mais rapidamente19,20, por isso é amplamente utilizado na remediação de águas subterrâneas. Ao mesmo tempo, a pesquisa mostra que o Ca(OH)2, outro produto da hidrólise do CaO2, pode adsorver poluentes e não é fácil fazer com que os poluentes se recuperem21,22.

Como oxidante altamente ativo, o peróxido de nanocálcio pode oxidar e decompor rapidamente substâncias nocivas, como a oxitetraciclina. O ozônio é uma substância fortemente oxidante que pode acelerar a decomposição e remoção da oxitetraciclina, reparando, assim, de forma rápida e eficaz as águas subterrâneas contaminadas. NCaO2 e ozônio são materiais de proteção ambiental não tóxicos e inofensivos, que não causam poluição secundária ao meio ambiente e estão mais alinhados com o conceito de desenvolvimento de proteção ambiental verde. Por meio de experimentos de simulação tridimensional interna, o autor explorou o em A remediação in situ de águas subterrâneas contaminadas com oxitetraciclina por nCaO2 e O3 melhorou os poços de circulação, otimizou os parâmetros operacionais dos poços de circulação e apresentou novas ideias para a remediação de longo prazo de locais contaminados com antibióticos.