Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/50347
Type: Dissertação
Title: Amostragem e determinação de hidrocarbonetos policíclicos aromáticos e seus derivados nitrados e oxigenados em material atmosférico particulado por cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massas sequencial
Authors: Lucas Eduardo Martins
First Advisor: Helvécio Costa Menezes
First Co-advisor: Zenilda de Lourdes Cardeal
First Referee: Brenda Lee Simas Porto
Second Referee: Zenilde das Graças Guimarães Viola
Abstract: Os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs) são conhecidos pelo seu potencial carcinogênico e mutagênico, em especial o benzo[a]pireno. Seus derivados oxigenados (oxi-HPAs) e nitrados (nitro-HPAs) têm entrado na preocupação da Academia e dos órgãos reguladores por apresentarem maiores potenciais carcinogênicos e mutagênicos que seus orgânicos parentais. Todos esses compostos são encontrados na atmosfera a partir de fontes petrogênicas, como a queima de combustíveis fósseis e pirogências, por meio da queima de biomassa e carvão. Processos naturais, biogênicos, como a decomposição de folhas e vegetais explicam a presença, principalmente dos derivados oxigenados, bem como o lançamento de cinzas vulcânicas que também explicam o aparecimento dos hidrocarbonetos. Para extração e análise dos HPAs e seus derivados oxigenados (oxi-HPAs) e nitrados (nitro-HPAs) foi utilizada metodologia adaptada de trabalhos anteriores desenvolvidos pela Rede Mineira de Cromatografia Avançada (RMCA). A extração dos analitos do material particulado, coletado nos filtros de quartzo, e da fase gasosa, coletada na espuma de poliuretano (PUF), foi por microextração em fase sólida (SPME). Todas as análises foram feitas por cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas sequencial (GC/MS/MS). Foram feitas duas campanhas de coleta na cidade de Brumadinho/MG, a primeira em cinco pontos de coleta, entre os meses de setembro e novembro/2021 e a segunda, em dois pontos de coleta, nos meses de abril e maio/2022. No campus da UFMG, as coletas foram realizadas em dois pontos nos meses de março e abril/2022. O método validado permitiu o alcance de limites de detecção e quantificação menores que outros reportados na literatura, sendo o limite de detecção para o material particulado variando na faixa de 0,0005 ng m–3 a 0,01822 ng m–3 e o limite de quantificação variando de 0,0015 ng m–3 a 0,04884 ng m–3. Para a fase gasosa, os limites de detecção e quantificação variaram de 0,00081 ng m–3 a 0,03850 ng m–3 e 0,00163 ng m–3 e 0,11028 ng m–3, respectivamente. Todos os coeficientes de determinação (R²) foram maiores que 0,9 e a repetibilidade, recuperação e precisão intermediária foram satisfatórias. De maneira geral as concentrações de HPAs em todas as análises foram maiores que as concentrações dos oxi-HPAs que por sua vez foram maiores que as concentrações de nitro-HPAs. O risco de câncer ao longo da vida (LCR) foi calculado tendo como base a concentração de benzo[a]pireno equivalente (B[a]Peq) calculada a partir das concentrações dos HPAs e de seus fatores de equivalência tóxica (TEF). As concentrações de B[a]Peq variaram de 0,33 ng m–3 a 2,07 ng m–3 para os pontos de coleta da cidade de Brumadinho e 0,32 ng m–3 a 0,33 ng m–3 na região geográfica da UFMG. O LCR para a cidade de Brumadinho variou entre 7,61×10–5 e 1,8×10–4 enquanto na região urbana da universidade variou entre 2,79×10–5 a 2,90×10–5. Razões diagnósticas e análise de componentes principais foram empregadas para estimar a origem de emissão dos HPAs.
Abstract: Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are known by its carcinogenic and mutagenic potential, especially benzo[a]pyrene. Their oxygenated (oxy-PAHs) e nitrated (nitro-PAHs) derivatives is in the concern of the Academia and regulatory boards due to their higher carcinogenic and mutagenic potential than their parent organics. All these compounds are found in the atmosphere from petrogenic sources, as result of fuel combustion, and pyrogenic, trough burning of biomass and coal. Natural processes, biogenic, like the decomposition of leaves and vegetables explain the presence, mainly of the oxygenated derivatives, as well as volcanic ashes releasing also explains the presence of the hydrocarbons. To extract and analyze of PAHs and their oxygenated (oxy-PAHs) and nitrated (nitro-PAHs) derivatives was used an adapted methodology developed in prior works of the Rede Mineira de Cromatografia Avançada (RMCA). The extraction of the analytes from the particulate matter, collected on quartz filters, and gaseous phase, collected on polyurethane foam (PUF), was performed by solid phase microextraction. All the analysis were done by gas chromatography coupled to tandem mass spectrometry. The samples were collected in two samplings rounds at the city of Brumadinho/MG, the first in five different locations, throughout the months of September to November/2021, and the second in two different locations, in the months of April and May/22. At UFMG surroundings, the sampling round occurred at two locations during the months of March and April/2022. The validated method reached lower limits of detection and quantification lower than those reported in the literature, as the limit of detection to the particulate matter varied within the range of de 0,0005ng m–3 to 0,01822 ng m–3 and the limit of quantification varied within the range of 0,0015 ng m–3 a 0,04884 ng m–3. To the gaseous phase the limits of detection and quantification varied within the range of 0,00081 ng m–3 to 0,03850 ng m–3 and 0,00163 ng m–3 e 0,11028 ng m–3, respectively. All the determination coefficients (R²) were higher than 0,9 and repeatability, recovering and precision were satisfactory. Overall PAHs concentrations were higher than oxy-PAHs concentrations which in turn were higher than nitro-PAHs concentrations. The lifetime cancer risk (LCR) was calculated based on the benzo[a]pyrene equivalent (B[a]Peq) concentration calculated from the concentration of the PAHs and their toxic equivalency factor (TEF). The concentrations of (B[a]Peq) varied from 0,33 ng m–3 to 2,07 ng m–3 at the sampling locations at the city of Brumadinho and from 0,32 ng m–3 to 0,33 ng m–3 at the UFMG geographic region. The LCR at the city of Brumadinho varied from 7,61×10–5 to 1,8×10–4, while in the urban region of the university varied between 2,79×10–5 and 2,90×10–5. Diagnostic ratios and principal component analysis were employed to estimate the HPAs source of emissions.
Subject: Química analítica
Hidrocarbonetos policíclicos aromáticos
Amostragem
Extração (Química)
Ar – Poluição
Cromatografia de gás
Espectrometria de massa
Cromatografia líquida
Preparação de amostra (Química)
Carcinogenos
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/1843/50347
Issue Date: 18-Nov-2022
metadata.dc.description.embargo: 17-Nov-2024
Appears in Collections:Dissertações de Mestrado

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