Avaliação dos efeitos da foto-oxidação de petróleos derramados em regiões de clima tropical à partir de uma simulação em escala laboratorial
| dc.contributor.advisor1 | Castro, Eustáquio Vinicius Ribeiro de | |
| dc.contributor.advisor1ID | https://orcid.org/0000-0002-7888-8076 | |
| dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/1055263403980509 | |
| dc.contributor.author | Côgo, Sannya Maria Britto | |
| dc.contributor.authorID | https://orcid.org/0000-0002-3702-196X | |
| dc.contributor.authorLattes | http://lattes.cnpq.br/5921527094829519 | |
| dc.contributor.referee1 | Cunha Neto, Álvaro | |
| dc.contributor.referee1ID | https://orcid.org/0000-0002-1814-6214 | |
| dc.contributor.referee1Lattes | http://lattes.cnpq.br/7448379486432052 | |
| dc.contributor.referee2 | Dalmaschio, Cleocir José | |
| dc.contributor.referee2ID | https://orcid.org/0000-0002-3773-5786 | |
| dc.contributor.referee2Lattes | http://lattes.cnpq.br/5209978120430790 | |
| dc.contributor.referee3 | Gallotta, Fabiana Dias Costa | |
| dc.contributor.referee3ID | https://orcid.org/0000-0002-5680-1080 | |
| dc.contributor.referee3Lattes | http://lattes.cnpq.br/3255525478766474 | |
| dc.contributor.referee4 | Martins, Laércio Lopes | |
| dc.contributor.referee4ID | https://orcid.org/0000-0001-6216-990X | |
| dc.contributor.referee4Lattes | http://lattes.cnpq.br/9943766587624020 | |
| dc.date.accessioned | 2025-09-26T17:32:17Z | |
| dc.date.available | 2025-09-26T17:32:17Z | |
| dc.date.issued | 2025-07-21 | |
| dc.description.abstract | Oil spills at sea, such as those involving the Exxon Valdez (1989), the Gulf War (1991) and the Deepwater Horizon (2011), as well as the recent appearance of oil on beaches along the Brazilian coast (2019), have significant environmental and socio-economic impacts. Following a spill, the oil undergoes weathering processes involving physical, chemical, and biological transformations that alter its properties. Evaporation and photo oxidation play a key role in modifying the oil's chemical composition, especially in tropical regions with high levels of solar radiation. Photo-oxidation is the result of the interaction between ultraviolet (UV) radiation and oxygen. This process promotes the formation of oxygenated compounds and polyaromatic hydrocarbons, which can increase environmental toxicity and complicate remediation processes. This study investigated the physicochemical and compositional changes in five samples of Brazilian offshore oil subjected to weathering by evaporation and photo-oxidation under simulated tropical conditions. Initially, the samples were distilled at over 250°C+ at the top of the column to simulate evaporation. The evaporated samples were then exposed to ultraviolet radiation in an acrylic box for 219 days, with samples collected on days 7, 58, 107, 164 and 219 to assess photochemical weathering progression over time. Physico-chemical analyses were carried out on the frescode and evaporated oil samples, including the following properties: API grade; density; kinematic and dynamic viscosities; pour point; total sulphur content; asphaltene content; total acid number (TAN); and salinity index. Spectroscopy in the mid-infrared region (FTIR) revealed a decrease in similarity and structural changes between the oils in the assemblies throughout the weathering process. The saturated and aromatic fractions were analysed using gas chromatography coupled to mass spectrometry (GC-MS) through saturated, aromatic, and polar (SAP) fractionation, which allowed individual compounds to be identified, and their changes assessed throughout the simulation. The results revealed significant losses of the most volatile compounds following evaporation, as well as changes in the physicochemical properties and resistance of saturated biomarkers, even after prolonged exposure to UV radiation. An increase in the baseline was observed in the aromatic fractions from day 7 onwards, which was associated with the formation of an unresolved complex mixture (UCM). Ratios of aromatic compounds such as 2-methylnaphthalene/phenanthrene and nalkylbenzenes proved sensitive to changes caused by sunlight exposure. ¹H nuclear magnetic resonance analyses corroborated the high-resolution mass spectrometry (ESI(+)-Orbitrap-MS) data, which indicated a progressive increase in oxygenated and nitrogenated compounds that were possibly formed by photochemical oxidation. This study highlights the importance of evaporation and photochemical oxidation processes in the chemical transformation of oil in tropical environments. It provides relevant information for improving environmental emergency response strategies and contingency plans in the event of oil spills at sea. | |
| dc.description.resumo | Derramamentos de óleo no mar, como os ocorridos nos casos do Exxon Valdez (1989), Guerra do Golfo (1991), Deepwater Horizon (2011) e o surgimento de óleo em praias do litoral brasileiro (2019), evidenciam impactos ambientais e socioeconômicos. Após o derramamento, o óleo é submetido a processos de intemperismo, os quais constituem transformações físicas, químicas e biológicas que alteram suas propriedades. Entre esses processos, a evaporação e a foto-oxidação desempenham papéis fundamentais na modificação da composição química do óleo, especialmente em regiões tropicais com alta incidência de radiação solar. A foto-oxidação, em particular, resulta da interação entre a radiação ultravioleta (UV) e o oxigênio, promovendo a formação de compostos oxigenados e hidrocarbonetos poliaromáticos, os quais podem aumentar a toxicidade ambiental e dificultar os processos de remediação. Este trabalho teve como objetivo investigar as alterações físico-químicas e composicionais de cinco amostras de óleos brasileiros de campo offshore submetidas ao intemperismo por evaporação e foto oxidação, em condições tropicais simuladas. Inicialmente, as amostras foram submetidas à destilação a 250 °C+ no topo da coluna, com o intuito de simular a etapa de evaporação. Em seguida, as amostras evaporadas foram expostas à radiação ultravioleta em caixa de acrílico por um período contínuo de 219 dias, com coletas de alíquotas nos dias 7, 58, 107, 164 e 219, para avaliação do progresso do intemperismo fotoquímico ao longo do tempo. Foram realizadas análises físico-químicas das amostras de petróleo fresco e intemperizado por evaporação, incluindo grau °API, densidade, viscosidades cinemática e dinâmica, ponto de fluidez, teor de enxofre total, teor de asfaltenos, número de acidez total (TAN) e índice de salinidade. A diminuição da similaridade e alterações estruturais entre os óleos dos conjuntos ao longo do processo de intemperismo pode ser observada usando a espectroscopia na região do infravermelho médio (FTIR). Através do fracionamento de saturados, aromáticos e polares (SAP), as frações saturadas e aromáticas foram analisadas por cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas (GC-MS), permitindo a identificação de compostos individuais e a avaliação de suas alterações ao longo da simulação. Os resultados apontaram perdas significativas dos compostos mais voláteis após a evaporação, alteração nas propriedades físico-químicas e resistência dos biomarcadores saturados mesmo após exposição prolongada à radiação UV. Nas frações aromáticas, observou-se aumento da linha de base a partir do 7º dia, associado à formação de mistura complexa não resolvida (UCM). As razões entre compostos aromáticos, como 2-metilnaftaleno/fenantreno e n-alquilbenzenos, revelaram-se sensíveis às alterações promovidas pela exposição solar. Análises por Ressonância Magnética Nuclear de ¹H corroboraram os dados de espectrometria de massas de alta resolução (ESI(+)-Orbitrap-MS), que indicaram aumento progressivo de compostos oxigenados e nitrogenados, possivelmente formados pela oxidação fotoquímica. Este estudo evidencia a importância dos processos de evaporação e foto-oxidação na transformação química do petróleo em ambientes tropicais, fornecendo subsídios relevantes para o aprimoramento de estratégias de resposta a emergências ambientais e planos de contingência em casos de derramamento de óleo no mar. | |
| dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) | |
| dc.format | Text | |
| dc.identifier.uri | http://repositorio.ufes.br/handle/10/20404 | |
| dc.language | por | |
| dc.publisher | Universidade Federal do Espírito Santo | |
| dc.publisher.country | BR | |
| dc.publisher.course | Doutorado em Química | |
| dc.publisher.department | Centro de Ciências Exatas | |
| dc.publisher.initials | UFES | |
| dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Química | |
| dc.rights | open access | |
| dc.subject | Intemperismo | |
| dc.subject | Derramamento de petróleo | |
| dc.subject | Alterações químicas | |
| dc.subject.cnpq | Química | |
| dc.title | Avaliação dos efeitos da foto-oxidação de petróleos derramados em regiões de clima tropical à partir de uma simulação em escala laboratorial | |
| dc.title.alternative | The effects of photo-oxidation of oil spills in tropical climate regions are evaluated using a laboratory-scale simulation | |
| dc.type | doctoralThesis |