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Title: Estudo da extração e desenvolvimento de metodologia para determinação simultânea de microcontaminantes orgânicos em água superficial por GC-MS e métodos quimiométricos.
Authors: Sanson, Ananda Lima
metadata.dc.contributor.advisor: Silva, Gilmare Antônia da
Afonso, Robson José de Cássia Franco
Keywords: Preparação de amostra - química
Cromatografia a gás
Espectometria de massa
Issue Date: 2012
Citation: SANSON, Ananda Lima. Estudo da extração e desenvolvimento de metodologia para determinação simultânea de microcontaminantes orgânicos em água superficial por GC-MS e métodos quimiométricos. 2015. 151 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental) – Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2012.
Abstract: Microcontaminantes emergentes constituem um grupo de substâncias que é foco de intensa preocupação por parte de diversas agências internacionais. Neste grupo encontram-se diferentes classes de contaminantes, sendo elas: poluentes orgânicos persistentes, fármacos e produtos de cuidados pessoais, medicamentos veterinários, perturbadores endócrinos e nanomateriais. Mesmo sendo encontrados em concentrações da ordem de ng/L os mesmos são capazes de provocar efeitos adversos em humanos e na vida aquática; por este motivo seu monitoramento se faz necessário. Neste trabalho foram estudadas as seguintes classes de microcontaminantes: perturbadores endócrinos (estradiol, etinilestradiol, estrona, 4-octilfenol, 4-nonilfenol, dietilftalato, dietilhexilftalato e bisfenol A), fármacos (diclofenaco, ibuprofeno, paracetamol, naproxeno, ácido acetil salicílico e genfibrozila) e o estimulante cafeína. Como as concentrações desses contaminantes em água são bastante reduzidas é preciso realizar uma etapa de extração para que suas análises sejam viáveis. Deste modo foram estudadas as seguintes técnicas: extração em fase sólida (SPE), extração líquido-líquido (LLE) e microextração líquido-líquido dispersiva (DLLME). Para um estudo sistemático de todas as variáveis que podem influenciar as metodologias de extração, foram utilizados planejamentos experimentais multivariados (fatorial fracionário e Doehlert, ambos com ponto central). A SPE foi a técnica mais efetiva e as três variáveis estudadas foram significativas (volume, pH da amostra e pH da lavagem). A maioria dos analitos apresentaram valores de área cromatográfica maximizadas com o pH da amostra e da lavagem ácido e níveis médios de volume, dentro da faixa experimental investigada. Assim, a extração otimizada foi efetuada em cartucho Strata-X, com 500 mL de amostra em pH 2,0, lavagem com água em pH 2,0 e eluição realizada por 3 × 3 mL de acetato de etila. A determinação dos compostos estudados foi realizada por cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas (GC-MS), passando por etapa prévia de derivatização, e a metodologia foi validada apresentando limite de detecção do método (MLOD) de 0,5 a 5,0 ppb e limite de quantificação do método (MLOQ) na ordem de 0,5 a 75 ppb, e valores de recuperação de 33 a 160 %. Ainda, por haver uma etapa anterior de pré-concentração, os níveis de concentração em amostras naturais passíveis de análise são 1.000 vezes menor. A metodologia desenvolvida foi utilizada para análise de amostras de água superficial coletadas ao longo da bacia do Rio Doce e os resultados dessas análises foram tratados por meio da análise das componentes principais e da rede neural de Kohonen, onde foi possível observar o perfil de contaminação das amostras coletadas e relacioná-lo com o local de coleta. _________________________________________________________________________________
ABSTRACT: Emergents microcontaminants are a group of substances that is the focus of intense concern by various international agencies. In this group there are different classes of contaminants, such as: persistente organic pollutants, pharmaceuticals and personal care products, veterinary drugs, endocrine disruptors and nanomaterials. Although the concentrations usually found are in the ng/L levels, they are able to cause adverse effects on aquatic life in humans and, for this reason, their monitoring are necessary. In this study, the following classes of microcontaminants were evaluated: endocrine disruptors (estradiol, ethinyl estradiol, estrone, 4-octylphenol, 4-nonylphenol, diethyl phthalate, dietilhexilftalato and bisphenol A), pharmaceuticals (diclofenac, ibuprofen, acetaminophen, naproxen, acetylsalicylic acid and gemfibrozil), and the stimulant caffeine. As the concentrations of these contaminants in water are very small it must be realized an extraction step to become possible their analyses. Thus it was studied the following techniques: solid phase extraction (SPE), liquid-liquid extraction (LLE) and dispersive liquid-liquid microextraction (DLLME). For a systematic study of all the variables that influence the extraction methodologies, it was utilized multivariate experimental designs (fractional factorial with central point and Doehlert). Thus it was selected the SPE as the most effective, considering that all the three studied variables were significant (volume and pH of the sample and pH of the wash), with most analytes presenting maximized chromatographic area values with acid pH of sample and for washing values and medium volume values, in the experimental domain investigated. In this way, the optimized extraction process was performed on Strata-X cartridge, with 500 mL of sample in pH 2.0, washing with water in pH 2.0 and elution carried out for 3 × 3 mL of ethyl acetate. The determination of the studied compounds was performed by gas chromatography coupled to mass spectrometry (GC-MS), with a prior step of derivatization, and the methodology was validated showing MLOD from 0.5 to 5.0 ppb and MLOQ in the order from 0.5 to 75 ppb, and recovery values of 33 to 160 %. However, since there is a previous step of pre-concentration, concentration levels in natural samples that may be analyzed are 1000 times lower. The developed methodology was used to analyze surface water samples collected along the Rio Doce Basin and the results of these analyses were treated by principal component analysis and Kohonen neural network where it was possible to observe the profile of contamination of the collected samples and relate it to the sampling local.
Description: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. PROÁGUA, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/5794
metadata.dc.rights.license: Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo autor, 01/09/2014, com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0, que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho, desde que seja citado o autor e licenciante. Não permite o uso para fins comerciais nem a adaptação desta.
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