Fotolisi diretta ed indiretta dell'acido ossolinico in acque superficiali

Le sostanze chimiche utilizzate a scopo farmaceutico, come gli antibiotici, hanno notevolmente migliorato la nostra vita permettendo di sconfiggere numerose patologie. Gli antibiotici vengono ampiamente impiegati per trattare o prevenire malattie infettive sia nella medicina umana sia in quella veterinaria. Negli allevamenti ittici, ad esempio, l’impiego di antibiotici consente di combattere epidemie batteriche che impatterebbero sulla resa dell’acquacoltura. L’aumento della popolazione mondiale, ed il conseguente incremento della richiesta di prodotti alimentari ittici, ha reso sempre più diffuso l’uso di antibiotici in acquacoltura. La somministrazione degli antibiotici in questo tipo di allevamenti avviene tramite medicazione del mangime che viene aggiunto all’acqua delle vasche di allevamento. Sebbene l’acqua delle vasche di allevamento venga depurata prima del suo scarico nell’ambiente, parte dei residui farmaceutici presenti nelle vasche possono comunque raggiungere i corpi idrici. Ciò causa contaminazione e può indurre danni sull’ambiente come la tossicità verso gli organismi acquatici e lo sviluppo di resistenza batterica agli antibiotici. Per questo motivo, è di fondamentale importanza lo studio del destino ambientale che queste sostanze subiscono nell’ambiente; ossia le loro vie di degradazione, in quale tipo di sottoprodotti si trasformino ed in che modo quest’ultimi possono impattare sull’ambiente a loro volta. Le reazioni fotochimiche abiotiche che avvengono naturalmente nei corpi idrici contribuiscono spesso in maniera significativa alla degradazione degli inquinanti emergenti nei fiumi, laghi ed oceani. I processi fotochimici che avvengono nelle acque naturali sono (i) la fotolisi diretta, fenomeno in cui un inquinante è in grado di assorbire un fotone che scatena una trasformazione chimica e (ii) la fotolisi indiretta, processo attraverso cui alcune specie naturalmente presenti nelle acque superficiali (chiamate fotosensibilizzatori) sono in grado di assorbire la luce e produrre specie transienti reattive, come HO•, CO3•-,1O2, 3CDOM*, Br2•- (quest’ultimo in ambiente marino). Quest’ultime sono in grado di reagire con gli inquinanti provocandone la degradazione. In questo lavoro di tesi è stata indagata la reattività fotochimica dell’acido ossolinico (OxA) nelle acque superficiali. OxA è un antibiotico chinolonico ampiamente utilizzato negli allevamenti ittici. La sua reattività è stata valutata svolgendo esperimenti di laboratorio mirati a determinare la resa quantica di fotolisi diretta di OxA sotto luce UVB ed UVA, così come le costanti di secondo ordine delle reazioni di OxA con le principali specie transienti reattive prodotte nelle acque naturali. In particolare, tali esperimenti hanno previsto l’irradiazione stazionaria di soluzioni sintetiche, talvolta sfruttando competizione cinetica tra OxA e altre molecole di riferimento, oppure seguendo protocolli sviluppati in precedenti lavori. In seguito alla determinazione di questi parametri cinetici è stato possibile utilizzare un modello fotochimico (APEX) adatto a valutare il tempo di dimezzamento che OxA potrebbe potenzialmente avere in un sistema acquatico naturale, in funzione delle caratteristiche chimiche e fisiche del corpo idrico preso in considerazione. Così facendo, è stato possibile stimare la permanenza di OxA nei corpi idrici, fattore importante nella valutazione dell’impatto ambientale di questo antibiotico.