Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/38824
Type: Dissertação
Title: Desenvolvimento de dispositivo miniaturizado baseado em microextração em fase líquida para amostragem passiva de ésteres do ácido ftálico (PAEs) em lagoas marginais do Rio São Francisco
Other Titles: Development of a miniaturized device based on liquid phase microextraction for passive sampling of phthalic acid esters (PAEs) in marginal lagoons of the São Francisco River
Authors: Lucas Almir Cavalcante Minho
First Advisor: Helvécio Costa Menezes
First Co-advisor: Zenilda de Lourdes Cardeal
First Referee: Mariana Ramos de Almeida
Second Referee: Zenilda de Lourdes Cardeal
Third Referee: Zenilde das Graças Guimarães Viola
metadata.dc.contributor.referee4: Helvecio Costa Menezes
Abstract: Os ésteres do ácido ftálico (PAEs), são poluentes orgânicos emergentes, usados em larga escala sobretudo como plastificantes. Os PAEs são reconhecidos como desreguladores do sistema endócrino e potenciais agentes carcinogênicos. Estão relacionados também ao declínio de populações de espécies aquáticas e ao surgimento de disfunções em indivíduos e em sua hereditariedade genética, ameaçando a existência de seres endêmicos ou em risco iminente de extinção. O emprego de técnicas miniaturizadas de amostragem passiva é conveniente para o monitoramento ambiental dos PAEs, pois além de serem mais sensíveis às variações temporais dos níveis dos poluentes-alvo quando comparados com a modalidade tradicional de amostragem, requerem pequenas quantidades de material para gerar informações ambientais estatisticamente significativas Dessa forma, nesse trabalho foi desenvolvido um dispositivo de amostragem passiva miniaturizado baseado na técnica de microextração em fase líquida (LPME) com membrana de polipropileno fibra oca reforçada com nanocelulose. A elucidação morfológica por difratometria de raios X (DRX) da nanocelulose empregada no reforço indicou a celulose II como forma alomórfica predominante. Com a técnica de Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR) foi possível verificar a formação de um compósito (PP-CEL), cuja presença foi confirmada pelas técnicas de análise térmica. Os dispositivos munidos com membranas PP-CEL foram calibrados no modo dinâmico através de um sistema automatizado de calibração desenhado para emular a hidrodinâmica das águas superficiais. As faixas de captação de primeira ordem foram estabelecidas entre 30 min e 24 h com taxas de amostragem, R s , de 0,009; 0,021; 0,033; 0,085 e 0,003 mL h -1 para o DEP, DiBP, DBP, BBP e DEHP respectivamente (R 2 entre 0,88 e 0,99). Os dispositivos calibrados foram aplicados em campo no modo de equilíbrio em doze lagoas marginais do rio São Francisco no trecho situado no estado de Minas Gerais, abrangendo uma distância de aproximadamente 330 km ao longo do leito do rio. Os extratos recuperados dos dispositivos foram analisados por cromatografia gasosa, obtendo as seguintes faixas de concentração combinadas: 0,697 – 13,67 ng L -1 de DEP; 0,100 – 4,43 ng L -1 referentes ao DiBP e 0,014 – 1,21 ng L -1 para o isômero DBP; 0,218 – 5,67 ng L -1 de BBP e 0,002 – 2,24 ng L -1 para o DEHP. Apesar de ser encontrado com frequência (carregado em >92% dos amostradores), o DEHP foi determinado em níveis muito abaixo dos límites máximos estabelecidos por órgão de controle, revelando a não contaminação das lagoas marginais pelos PAEs objetos desse estudo. Por outro lado, uma varredura dos extratos por GCxGC revelou a presença de outras 209 substâncias, das quais, 150 identificadas, incluindo poluentes tais como agrotóxicos, fármacos e seus metabólitos. O dispositivo proposto se mostrou eficaz e confiável ao fornecer a concentração dos PAEs na água em períodos curtos de exposição, auxiliando operações emergenciais como potenciais despejos acidentais de efluentes industriais em águas naturais, água canalizada ou de consumo, portanto como uma ferramenta rápida para avaliação da qualidade da água, e principalmente, uma alternativa viável e econômica à amostragem convencional para os fins do monitoramento ambiental.
Abstract: Phthalic acid esters (PAEs), are emerging organic pollutants, widely used as plasticizers. PAEs are recognized as endocrine disruptors and potential carcinogens. They are also related to the decline of aquatic species populations and the emergence of dysfunctions in individuals and their genetic heredity, threatening the existence of endemic species or species in imminent risk of extinction. The use of miniaturized passive sampling techniques is convenient for the environmental monitoring of the PAEs, as, in addition to being more sensitive to temporal variations in the levels of the target pollutants when compared to the grab sampling modality, they require small amounts of material to generate statistically significant environmental information. Thus, in this work a miniaturized passive sampling device was developed based on liquid phase microextraction (LPME) technique with hollow fiber polypropylene membrane reinforced with nanocellulose. Morphological elucidation by X-Ray Diffraction (XRD) of the nanoparticles used in the reinforcement indicated cellulose II as the predominant allomorphic form. With the Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) technique, it was possible to verify the formation of a composite (PP-CEL), whose presence was confirmed by thermal analysis techniques. Devices equipped with PP-CEL membranes were calibrated in dynamic mode through an automated calibration system designed to emulate the hydrodynamics of surface waters. First-order capture ranges were established between 30 minutes and 24 hours with sampling rates, Rs, equivalent to 0.009; 0.021; 0.033; 0.085 and 0.003 mL h -1 for DEP, DiBP, DBP, BBP and DEHP respectively (R 2 between 0.88 and 0.99). The calibrated devices were applied in the field in the equilibrium mode in twelve marginal lakes of the São Francisco River in the stretch located in the state of Minas Gerais, covering a distance of approximately 330 km along the river. The extracts recovered from the devices were analyzed by gas chromatography, obtaining the following combined concentration ranges: 0.697 – 13.67 ng L -1 DEP; 0.100 – 4.43 ng L -1 for DiBP and 0.014 – 1.21 ng L -1 for DBP isomer; 0.218 – 5.67 ng L -1 for BBP and 0.002 – 2.24 ng L -1 for DEHP. Despite being frequently found (loaded in >92% of samplers), DEHP was determined at levels well below the maximum limits established by control agencies, revealing a good water quality in the marginal lakes in relation to the target PAEs. On the other hand, a screening of extracts by GCxGC revealed the presence of another 209 substances, of which 150 were identified, including pollutants such as pesticides, drugs and their metabolites. The proposed device proved to be effective and reliable in providing the concentration of PAEs in water in short periods of exposure, suitable for emergency operations such as potential accidental discharges of industrial effluents into natural waters, piped or drinking water, therefore as a quick tool for evaluation of water quality, and mainly, a viable and economical alternative to grab sampling for the purposes of environmental monitoring.
Subject: Química analítica
Fibras
Celulose
Nanotecnologia
Ésteres
Extração (Química)
Águas residuais Aspectos ambientais São Francisco, Rio
Preparação de amostra (Química)
Raios X Difração
Fourier, Espectroscopia por transformada de
Cromatografia de gás Espectrometria de massa
Espectroscopia de infravermelho
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ICX - DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Química
Rights: Acesso Restrito
URI: http://hdl.handle.net/1843/38824
Issue Date: 24-Sep-2021
metadata.dc.description.embargo: 24-Sep-2022
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