Zmiany ekotoksyczności roztworów zawierających sulfonamidy w trakcie procesu zaawansowanego utleniania

Procesy zaawansowanego utleniania (AOP) są często wykorzystywane do degradacji zanieczyszczeń odpornych na biodegradację i silnie toksycznych. Przykładem takich substancji są sulfonamidy zaliczane do syntetycznych chemioterapeutyków o działaniu bakteriostatycznym. Aby zastosowanie procesów AOP było uzasadnione, ważne jest, by ich produkty charakteryzowały się niższą ekotoksycznością niż substraty. Celem pracy była ocena ekotoksyczności sulfanilamidu i sulfametoksazolu oraz produktów reakcji ich utleniania za pomocą rodników hydroksylowych (HO^•). Źródłem rodników była reakcja fotokatalityczna prowadzona w obecności TiO₂. Ocenę ekotoksyczności wykonywano, wykorzystując standaryzowany test MARA® i procedury jego producenta. Test ten wykorzystuje jako bioindykatory dziesięć wyizolowanych szczepów bakteryjnych i drożdże. Stwierdzono, że większość bioindykatorów była praktycznie niewrażliwa na badane sulfonamidy do stężenia 500 μmol dm^–3. Mikroorganizmami wrażliwymi w znacznie większym stopniu od pozostałych były szczepy Microbacterium spp. oraz Citrobacter freudii. Minimalne stężenia hamujące wyznaczone względem tych szczepów dla sulfanilamidu i sulfametoksazolu wynosiły odpowiednio 15 μmol dm^–3 (Microbacterium spp.) i 19 μmol dm^–3 (C. freudii). Stwierdzono również, że wypadkowy efekt inhibicyjny badanych próbek malał w trakcie trwania AOP, jednak znacznie wolniej niż towarzysząca mu degradacja sulfonamidów. Najsilniej efekt ten obserwowany był u mikroorganizmów bardziej wrażliwych na sulfonamidy. Jednak w pojedynczych przypadkach w trakcie AOP obserwowano również wzrost inhibicji w badanych roztworach.

Advanced oxidation processes (AOP) are often used to degrade of organic pollutants that are resistant to biodegradation and highly toxic. Examples of such substances are sulfonamides classified as synthetic chemotherapeutics agents having a bacteriostatic effect. However, the application of AOP is useful and proper only when the resulting products will be less ecotoxic than substrates. The purpose of our study was to compare the ecotoxicity of sulfanilamide and sulfamethoxazole and products of their oxidation by hydroxyl radicals (HO^•). These radicals were generated during the photocatalytic reaction carried out in the presence of TiO₂. Ecotoxicological assessment was determined using a standardized MARA® toxicity test kit and procedures recommended by the test manufacturer. In MARA® test, eleven genetically diverse microorganisms (ten strains of bacteria and one yeast) are used as bioindicators. It was found, that the most of bioindicators was practically insensitive to sulfonamides investigated at concentrations to 500 μmol dm^–3. Microbacterium spp. and Citrobacter freudii were much more sensitive microorganisms than the others. The minimum inhibitory concentrations (MTC) determined against these strains to sulfanilamide and sulfamethoxazole were 15 μmol dm^–3 (Microbacterium spp.) and 19 μmol dm^–3 (C. freudii), respectively. Additionally, it was found that the resultant inhibitory effect on the growth of tested microorganisms decreased during the AOP, but it was much slower than accompanying degradation of sulfonamides. The strongest effect was observed with microorganisms more sensitive to sulfonamides. However, in a few cases it was observed the increase in the inhibition during the AOP.