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Type: Tese de Doutorado
Title: Avaliação da presença de dioxinas e PCBs no meio ambiente através de estudos de caso e viabilidade do uso de cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massas sequencial na análise destes compostos
Authors: Igor Cabreira Pussente
First Advisor: Rodinei Augusti
First Referee: Clesia Cristina Nascentes
Second Referee: Helvecio Costa Menezes
Third Referee: Antônio Augusto Neves
metadata.dc.contributor.referee4: Thomas Manfred Krauss
Abstract: Os dibenzodioxinas-policlorados (PCDD), dibenzofuranos policlorados (PCDF) e dioxin-like PCB (dl-PCB) são hidrocarbonetos aromáticos polialogenados persistentes no meio ambiente devido ao baixo potencial de degradação térmica e microbiológica. O número de átomos de cloro e a posição em que estão ligados ao anel aromático determinam o potencial toxicológico destes compostos para os animais. A exposição humana e animal a estes congêneres é monitorada através de programas regulamentados pela União Européia para análise de dioxinas e PCBs em amostras ambientais e do gênero alimentício. Processos industriais e outras atividades humana, bem como incidentes indesejáveis, são as principais fontes de emissão desses compostos para o meio ambiente. O presente trabalho é dividido em três projetos, onde o Capítulo 1 apresenta os aspectos gerais sobre dioxinas e PCBs, detalhando informações sobre os compostos estudados, suas toxicidades e os dados técnicos de análises realizadas em todo o trabalho. No Capítulo 2 apresenta o estudo de caso da ave migratória Chasco-cinzento, no qual se analisou, por cromatografia gasosa acoplada espectrometria de massas de alta resolução (GC-HRMS) , os congêneres tóxicos de PCDD/Fs e dl-PCB, e os não-tóxicos ndl-PCBs em amostras ambientais (solo, ovos e embrião da ave, insetos e larvas de sua cadeia alimentar) coletadas durante o ciclo de reprodução na Holanda, para investigar possíveis rotas de contaminação da ave. Em ovos foram encontrados 13,08 pg TEQ-PCDD/Fs-dl-PCBs-WHO2005 g-1; em larvas ritnaald 7,08 pg TEQ-PCDD/Fs-dl-PCBs-WHO2005 g-1; e em solos ao redor dos ninhos 2,21 pg TEQ-PCDD/Fs-dl-PCBs-WHO2005 g-1. A comparação dos perfis de distribuição e as correlações de Pearson () calculadas entre as amostras, apresentam fortes indícios de que alguns insetos e larvas adquirem os congêneres de PCDD/Fs e PCBs quando em contato com o solo. Ao se alimentar dos insetos, a fêmea transfere para o ovo a contaminação adquirida. No Capítulo 3, foram apresentados os níveis de PCDD/Fs e PCBs em amostras de solos coletadas na área urbanda de Belo Horizonte/MG, analisadas por GC-HRMS. A faixa de concentração total em TEQ variou de 0,43 a 4,54 ng TEQ kg-1 d.m.. O maior nível médio em TEQ por área encontrado foi 2,68 (± 1,63) ng TEQ kg-1 d.m.. Os baixos níveis em TEQ alcançados sugerem que as regiões investigadas não são afetadas pelas possíveis fontes de emissão de dioxinas, embora Belo Horizonte/MG esteja circundada por algumas delas. No Capítulo 4 foi investigado o desempenho da técnica APGC-MS/MS como alternativa para análise de dioxinas, furanos e PCBs, em relação ao GC-HRMS e comparado com a legislação da União Europeia. O estudo apresenta os resultados de mais de 200 amostras reais, que foram obtidos e comparados com GC-HRMS, e a seletividade foi avaliada comparando-se os cromatogramas. A sensibilidade foi consideravelmente melhor no APGC-MS/MS do que a de GC-HRMS, enquanto o intervalo linear de ambas as técnicas cobriram semelhante faixa. As razões entre íons foram em sua maioria dentro da faixa de tolerância de ± 15%. concluiu-se que a determinação de dioxinas e de PCBS utilizando APGC-MS/MS cumprem os requisitos definidos pela Comissão Europeia. Contudo, devido desempenho geral um pouco melhor, o GC-HRMS é o método preferido para efeitos de controle por monitoramento.
Abstract: The polychlorinated dibenzo-p-dioxin (PCDD), polychlorinated dibenzofurans (PCDF) and 'dioxin-like' PCBs (dl-PCBs) are polyhalogenated aromatic hydrocarbons. Due to their low potential for thermal and microbiological degradation, these compounds are persistent in the environment. The number of chlorine atoms and the position where they are attached to the aromatic ring determine the toxicological potential of these compounds to animals. The human and animal exposure to these congeners has been monitored by official programs regulated by the European Union for the analysis of dioxins and PCBs in environmental and foodstuff samples. Industrial processes and other human activities, as well as undesirable incidents, are the main sources of emissions of these compounds to the environment. This work is divided in three main chapters. Hence, in Chapter 1 it is described the general aspects of dioxins and PCBs, with detailed information about these compounds, their toxicities and technical data regarding the analytical techniques performed herein. Chapter 2 presents the case study of migratory bird Northern Wheatear, in which gas chromatography coupled with high resolution mass spectrometry (GC-HRMS) is employed to analyze the toxic congeners of PCDD/Fs and dl-PCBs, as well the non-toxic NDL-PCBs. To investigate possible contamination in the bird routes, the following samples, collected during the bird reproductive cycle in the Netherlands, were analyzed: soil, eggs, embryos as well as insects and larvae of the bird food chain. The following levels were found in each sample: eggs (13.08 pg TEQ PCDD/Fs-dl-PCBs-WHO2005 g-1; 'ritnaald' larvae (7.08 pg TEQ PCDD/Fs-dl-PCBs WHO2005 g-1; soil (collected close to the bird nests: 2.21 pg TEQ PCDD/Fs-dl-PCBs-WHO2005 g-1. The comparison of the distribution profiles revealed strong evidence that some insects and larvae acquire congeners of PCDD/Fs and PCBs when in contact with soil. Then, the female transfers the contamination to the eggs upon feeding on insects. In Chapter 3, the levels of PCDD/Fs and PCBs, as analyzed by GC-HRMS, in soil samples collected in the urban area of Belo Horizonte/MG are presented. The total TEQ concentration ranged from 0.43 to 4.54 ng TEQ kg-1 dry matter (dm). The highest average level was 2.68 (± 1.63) ng TEQ kg-1 dm. The low levels achieved for all samples suggest that the investigated areas are not affected by possible sources of dioxin emissions, even knowing that Belo Horizonte is surrounded by a number of them. In Chapter 4 the performance of APGC-MS/MS as an alternative technique to GC-HRMS for the analysis of dioxins, furans and PCBs is investigated. The results of more than 200 real samples are analyzed. Hence, selectivity was assessed by comparing the chromatograms from both approaches, i. e. GC-HRMS and APGC-MS/MS. Sensitivity was considerably better for APGC-MS/MS than GC-HRMS whereas similar linear dynamic ranges were achieved for both techniques. Finally, the ratios between ions were mostly within the ± 15% tolerance range. Shortly, the determination of dioxins and PCBS by APGC-MS/MS meets the requirements defined by the European Commission. However, due to a slightly superior overall performance, the GC-HRMS technique is still the preferred method for dioxins analysis to be used for control purposes.
Subject: Dioxinas
Química analítica
Cromatografia de gás
Hidrocarbonetos
Análise ambiental
Compostos heterociclicos
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/SFSA-AK7N7J
Issue Date: 9-Sep-2016
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