Identificação de produtos de transformação de agrotóxicos em água residual tratada utilizando UHPLC-QTOF MS e avaliação de risco baseada em predições (q)sar associadas à análise multicritério

Abstract

As águas residuais chegam às estações de tratamento contaminadas com agrotóxicos, que resistem aos processos convencionais e permanecem nos efluentes após tratamento, contribuindo para a contaminação ambiental. Ao chegarem nos compartimentos ambientais, os agrotóxicos podem sofrer degradações gerando produtos de transformação (TPs). Os processos avançados de oxidação (AOPs) são alternativas promissoras para degradar os agrotóxicos, levando à formação de TPs, sendo que muitos destes produtos podem ser mais ou igualmente tóxicos que os seus precursores. As técnicas cromatográficas acopladas à espectrometria de massas de alta resolução (LC-HRMS) podem ser empregadas para viabilizar a triagem de analitos suspeitos, permitindo a identificação dos agrotóxicos e muitos dos TPs formados, dos quais não se dispõem de padrão analítico. A predição da toxicidade e efeitos à saúde humana podem ser realizadas por meio da abordagem (Q)SAR. Essa estratégia combinada às técnicas de tomada de decisão multicritério (MCDM), auxilia na classificação dos riscos associados aos TPs e agrotóxicos de partida. Assim, neste estudo foi criada uma base de dados especialmente construída contendo 164 TPs já descritos na literatura derivados dos agrotóxicos 2,4-D, acetamiprido (ACTM), atrazina (ATZ), azoxistrobina (AZOX), fipronil (FIP), imidacloprido (IMP), tiabendazol (TBZ) e tiametoxam (TMX). Com o auxílio dos softwares TargetAnalysisTM e DataAnalysisTM, os dados obtidos no sistema UHPLC-QTOF MS foram analisados fazendo uso da base de dados especialmente construída, para viabilizar a identificação tentativa dos TPs gerados. A metodologia permitiu a identificação tentativa de 20 TPs de acordo com os critérios preestabelecidos. O risco à saúde humana e ao meio ambiente dos TPs foram avaliados através da abordagem (Q)SAR com base em oito endpoints, os quais sinalizaram que a maioria dos TPs apresentam risco. Finalmente, com a associação do método de tomada de decisão multicritério (TOPSIS) foi possível ranquear os TPs e agrotóxicos com base em seu risco ao meio ambiente e à saúde humana.

Wastewater arrives at treatment plants contaminated with pesticides, which resist conventional processes and remain in the effluent after treatment, contributing to environmental contamination. When they reach environmental compartments, pesticides can undergo degradation, generating transformation products (TPs). Advanced oxidation processes (AOPs) are promising alternatives for degrading pesticides, leading to the formation of TPs, many of which can be more or equally toxic than their precursors. Chromatographic techniques coupled with high-resolution mass spectrometry (LC-HRMS) can be used to screen suspected analytes, allowing the identification of pesticides and many of the TPs formed, for which no analytical standard is available. The prediction of toxicity and effects on human health can be carried out using the (Q)SAR approach. This strategy, combined with multi-criteria decision-making (MCDM) techniques, helps to classify the risks associated with starting TPs and pesticides. Thus, in this study, a purpose-built database was created containing 164 TPs already described in the literature derived from the pesticides 2,4-D, acetamiprid (ACTM), atrazine (ATZ), azoxystrobin (AZOX), fipronil (FIP), imidacloprid (IMP), thiabendazole (TBZ) and thiamethoxam (TMX). With the help of TargetAnalysisTM and DataAnalysisTM software, the data obtained from the UHPLC-QTOF MS system was analyzed using the purpose-built database, to enable the tentative identification of the TPs generated. The methodology enabled the tentative identification of 20 TPs according to the pre-established criteria. The risk to human health and the environment of the TPs was assessed using the (Q)SAR approach based on eight endpoints, which signaled that the majority of TPs present a risk. Finally, with the association of the multi-criteria decision-making method (TOPSIS), it was possible to rank the TPs and pesticides based on their risk.