Estudo de fotodegradação do pesticida clorpirifós

Abstract

A indústria química, em particular, é considerada pela sociedade em geral, como um dos maiores contaminantes do planeta. As consequências ambientais da expansão do uso de produtos químicos sintéticos, principalmente aqueles cuja toxicidade pode afetar a saúde humana, tais como os pesticidas, trazem um apelo para o desenvolvimento de técnicas que atuam na quebra da ligação entre fósforo e oxigênio, devido às características de estabilidade química de tais ligações. Estas ligações estão presentes em grande parte dos mais utilizados pesticidas na atualidade, como o clorpirifós, da classe dos organofosforados. A proposta deste trabalho enfoca a utilização da Fotólise por Flash, no estudo da quebra de ligações da molécula do pesticida clorpirifós por fotólise induzida a laser. Foram realizados os experimentos em soluções aquosa, etanólica e propanólica. A utilização dos diferentes solventes tem como finalidade estudar a quebra das ligações na presença de diferentes nucleófilos para verificar o efeito desses na fotodegradação e no mecanismo da reação. A degradação do clorpirifós em solução etanólica, foi monitorada espectrofotometricamente e, dessa forma, conseguiu-se determinar que com 4 pulsos de laser em 266 nm, com duração de 4 ns e potência de 65 mJ é detectada a destruição parcial do pesticida. A partir de 100 pulsos é detectada a formação de uma nova espécie que absorve em comprimento de onda superior ao do reagente de partida e com fórmula química C15H26NO6PS. Em solução propanólica, o pesticida mostrou comportamento semelhante, formando outras espécies na fragmentação e a espécie C28H44N2O7 , após 100 pulsos de laser. Na presença de água, notou-se a formação de uma espécie que absorve no mesmo comprimento de onda com uma absorvância mais elevada que atribuiu-se a formação de um isômero. Em soluções alcoólicas sem a presença de luz o pesticida não sofre degradação na escala de tempo estudada. A espécie transiente tem um tempo de vida maior em água, seguido de propanol e por último em solução etanólica. Os estudos mostraram que a fotodegração induzida a laser degrada efetivamente os triésteres de fosfato, quebrando a ligação fosfato de forma eficiente.<br>

Abstract: The chemical industry, in particular, is considered by society in general as one of the most contaminants of the planet. The environmental consequences of expanding the use of synthetic chemicals, especially those whose toxicity can affect the human health, such as pesticides, brings an appeal to the development of techniques focused in breaking the bond between phosphorus and oxygen due to the characteristics of chemical stability of these bonds. Such bonds are present in most pesticides used today, as in chlorpyrifos, within the class of organophosphates. The purpose of this work focuses on the use of flash photolysis for the study of the cleavage of the pesticide chlorpyrifos molecule induced by laser photolysis. Experiments were performed in aqueous, ethanolic and propanolic solutions. The use of different solvents aims to study the breaking of bonds in the presence of different nucleophiles to determine the effect of these on the photodegradation and the reaction mechanism. Degradation of chlorpyrifos in ethanolic solution was monitored spectrophotometrically and thus we were able to determine that with 4 Nd:YAG laser pulses at 266 nm (4th harmonic) of 4 ns and 65 mJ power each one, partial destruction of the pesticide is detected. With 100 pulses the formation of a new species that absorbs at longer wavelength than the starting reagent and has chemical formula C28H44N2O7 is detected. In propanolic solution, the pesticide showed similar behavior, forming other fragmentation species and also C28H44N2O7 species after 100 laser pulses. In the presence of water, it was observed the formation of a species that absorbs in the same wavelength than for chlorpyrifos, but with a higher absorbance attributed to the formation of an isomer. In the alcoholic solutions and absence of light, it was not observed degradation of the pesticide in the studied timescales. The transient species shows longer lifetime in water, followed by propanol and ethanol. Studies have shown that the laser induced photodegradation effectively degrades phosphate triesters, through the breaking of the phosphate bond (P-O).