Biológico 2,4,6

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 9053 (2023) Citar este artigo

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Sérios problemas de saúde podem resultar da exposição ao poluente nitrogenado como 2,4,6-trinitrotolueno (TNT), que é emitido no meio ambiente pelas indústrias de munições e militares, bem como de águas residuais contaminadas com TNT. A remoção de TNT por lodo ativado por aeração estendida (EAAS) foi otimizada no presente estudo usando modelagem de rede neural artificial. Para alcançar a melhor eficiência de remoção, 500 mg/L de demanda química de oxigênio (COD), 4 e 6 h de tempo de retenção hidráulica (HRT) e 1–30 mg/L de TNT foram usados ​​neste estudo. A cinética de remoção do TNT pelo sistema EAAS foi descrita pelo cálculo dos coeficientes cinéticos K, Ks, Kd, ​​max, MLSS, MLVSS, F/M e SVI. O sistema de inferência neurofuzzy adaptativo (ANFIS) e algoritmos genéticos (GA) foram usados ​​para otimizar os dados obtidos por eliminação de TNT. A abordagem ANFIS foi usada para analisar e interpretar os dados fornecidos, e sua precisão foi de cerca de 97,93%. A eficiência de remoção mais efetiva foi determinada usando o método GA. Em circunstâncias ideais (10 mg/L de concentração de TNT e 6 h), a eficácia de remoção de TNT do sistema EAAS foi de 84,25%. Nossas descobertas demonstraram que a otimização de EAAS baseada no sistema de rede neural artificial (ANFIS) pode aumentar a eficácia da remoção de TNT. Além disso, pode-se afirmar que o sistema EAAS aprimorado tem a capacidade de extrair águas residuais com maiores concentrações de TNT em comparação com experimentos anteriores.

A qualidade da água e a escassez de recursos são dois problemas que o mundo enfrenta hoje devido às influências geográficas, antropológicas e socioeconômicas1. Consequentemente, a recuperação sustentável e a reutilização dos recursos de águas residuais têm sido consideradas abordagens promissoras para superar esses problemas. No entanto, a presença de uma ampla gama de compostos perigosos em águas residuais, incluindo pesticidas, hidrocarbonetos aromáticos policíclicos, compostos polifenólicos, óleo, surfactantes e nitroaromáticos, tornou mais difícil desenvolver estratégias com eficiência desejável para remover esses contaminantes2,3. No que diz respeito a muitos compostos orgânicos e inorgânicos em águas residuais domésticas e industriais, diferentes processos biológicos e químicos de tratamento de águas residuais têm sido aplicados para superar a remoção da poluição das águas residuais4,5,6,7,8.

Dentre os contaminantes mencionados, os compostos nitroaromáticos (NAC) são considerados uma das principais fontes de contaminação em recursos hídricos que podem induzir sérios problemas se não forem removidos adequadamente9. Esses compostos são uma classe particular de moléculas aromáticas com pelo menos um grupo nitro (–NO2) em seu anel benzênico. Foi demonstrado que os NACs foram amplamente distribuídos no ambiente10, e 1,3,5-trinitrobenzeno (TNB), 2,4,6-trinitrotolueno (TNT), trinitrofenol, tetril nitramina, hexanitrobenzeno estão entre os NACs1 bem conhecidos .

TNT (2,4,6-trinitrotolueno) é uma substância aromática multifuncional usada em uma ampla variedade de campos, incluindo medicamentos, inseticidas, fungicidas, herbicidas, espumas de poliuretano e corantes. Além disso, está entre os explosivos mais tradicionais ainda utilizados na indústria de mineração11. O processo de produção do TNT abrange várias etapas, gerando resíduos que eventualmente são liberados no meio ambiente e podem potencialmente contaminar os recursos hídricos e o solo. Mono-nitro tolueno (MNT), di-nitro tolueno (DNT), sulfatos, dinitro tolueno sulfonato (DNTS) e vários outros nitrobenzenos (NB) também são os principais derivados do TNT com potenciais riscos à saúde. É bem conhecido que quantidades variadas dessas substâncias nitrogenadas estão presentes em águas residuais contaminadas com TNT e são responsáveis ​​pela descoloração (por exemplo, água laranja, água vermelha, água amarela, etc.)9. Efluentes poluídos com TNT também foram relatados com altos níveis de demanda química de oxigênio (COD), variando de 600 a 6000 mg/L12. De acordo, a presença de TNT e outros produtos químicos aromáticos relacionados nas águas residuais mostrou afetar massivamente a ecologia regional. Com base nas diretrizes da Agência de Proteção Ambiental (EPA), a concentração máxima de TNT na água e no solo não deve exceder 2 µg/L e 17,2 mg/L, respectivamente13,14. Outros também demonstraram que a presença de mais derivados do nitrobenzeno – MNT, DNT, sulfonatos e outros – poderia aumentar os níveis de contaminação11,12,13,14,15. Considerando essas observações, as águas residuais contaminadas com TNT devem ser tratadas adequadamente antes de serem lançadas nos cursos d'água.