Desenvolvimento de método para determinação de BTEX em ar de ambientes internos por DI-CF-SPME-GC/MS

dc.creatorMirra Angelina Neres da Silva
dc.date.accessioned2026-02-11T12:25:26Z
dc.date.issued2025-12-05
dc.description.abstractBenzene, toluene, ethylbenzene, and xylene isomers (collectively known as BTEX) form an important group of pollutants primarily derived from petroleum products. In indoor environments, BTEX compounds can be emitted from sources such as wood combustion, cigarette smoke, heaters, wood stoves, paints, adhesives, varnishes, and degreasing solvents. Factors like building design and ventilation can also influence their indoor concentrations. In the atmosphere, BTEX compounds contribute to the formation of tropospheric ozone, a pollutant that exacerbates respiratory problems and contributes to global warming. Benzene is classified as a carcinogen, while exposure to the other BTEX components has been linked to cardiovascular, renal, pulmonary, and hematological disorders. The exposure limits recommended by the American Conference of Governmental Industrial Hygienists (ACGIH-USA) for an 8-hour workday are 0.02 ppm for benzene and 20 ppm for toluene, ethylbenzene, and xylenes, respectively. Common methodologies for determining these compounds in air typically employ highly toxic solvents and/or activated charcoal-based adsorbents during the extraction step. In this study, a new method was developed for the determination of BTEX compounds in indoor air using cold fiber direct immersion solid-phase microextraction (CF-DI-SPME), followed by gas chromatography coupled to mass spectrometry (GC/MS). Air sampling was performed actively at a low flow rate using polyurethane foams (PUFs) as adsorbents, packed in three-section cassettes. The extraction of analytes from the foam was carried out by CF-DI-SPME using a polydimethylsiloxane/divinylbenzene (PDMS/DVB) fiber. The extraction occurred in an aqueous medium modified by the addition of 50.0 μL of a 1:1 (v/v) acetone/dichloromethane mixture at 55 °C for 15 min under 600 rpm agitation. Determination was performed by GC/MS using a 5% diphenyl–95% polysiloxane column with an initial temperature of 30 °C. Method validation for BTEX determination by DI-CF-SPME-GC/MS followed the Eurachem guidelines. The evaluated figures of merit included linearity, recovery, intermediate precision, repeatability, and limits of detection (LOD) and quantification (LOQ). The linearity study showed homoscedastic calibration curves with coefficients of determination (R²) higher than 0.9. Recoveries ranged from 93% to 106%. Repeatability and intermediate precision were between 3.9%–17.9% and 4.6%– 15.8%, respectively. The LOD and LOQ values ranged from 0.18 μg m⁻³ to 2.97 μg m⁻³ and from 0.61 μg m⁻³ to 9.91 μg m⁻³, respectively. The LOQs obtained for ethylbenzene and xylene isomers were lower than those reported in other studies using HS-SPME-GC/MS for BTEX quantification. Real samples were collected in indoor environments in the municipalities of Betim and Belo Horizonte between January and April 2022. The results complied with the legal limits established. The proposed method is low-cost, presents low detection and quantification limits, and uses minimal solvent volumes. CF-DI-SPME enables miniaturization of the extraction process and shows potential for automation. The method’s scope can be extended to other classes of compounds present in indoor air.
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/1843/1630
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal de Minas Gerais
dc.rightsAcesso aberto
dc.subjectQuímica analítica
dc.subjectAr – Poluição – Medição
dc.subjectBenzeno
dc.subjectTolueno
dc.subjectExtração (Química)
dc.subjectCromatografia a gás
dc.subjectEspectrometria de massa
dc.subjectQuímica verde
dc.subject.otherBTEX
dc.subject.otherEspectrometria de massas
dc.subject.otherValidação de métodos analíticos
dc.subject.otherQuímica verde
dc.titleDesenvolvimento de método para determinação de BTEX em ar de ambientes internos por DI-CF-SPME-GC/MS
dc.typeDissertação de mestrado
local.contributor.advisor-co1Helvécio Costa Menezes
local.contributor.advisor-co1IDhttps://orcid.org/0000-0002-5759-612X
local.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8501096347724709
local.contributor.advisor1Zenilda de Lourdes Cardeal
local.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0003-1383-6299
local.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0821156703012194
local.contributor.referee1Leiliane Coelho André
local.contributor.referee1Rodinei Augusti
local.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/9988531859844771
local.description.resumoBenzeno, tolueno, etilbenzeno e os isômeros do xileno (BTEX) constituem um importante grupo de poluentes, provenientes principalmente dos derivados do petróleo, quando se considera as fontes antropogênicas. Em ambientes internos, os BTEX’s são emitidos a partir da queima da madeira; queima de cigarros; emprego de aquecedores e fogões à lenha; tintas; adesivos; esmaltes; solventes desengordurantes; dentre outros. Fatores tais como tipo de construção e layout podem influir na concentração de BTEX em ambientes internos. Na atmosfera, esses compostos estão associados à formação do ozônio troposférico, um poluente que agrava problemas respiratórios e contribui para o aquecimento global. Além disso, o benzeno é carcinogênico, enquanto a exposição aos demais compostos desse grupo está associada ao desenvolvimento de doenças cardíacas, renais, pulmonares, e hematológicas em humanos. Os limites de exposição ocupacional a esses compostos preconizados pela American Conference of Governmental Industrial Hygienists (ACGIH-USA) para uma jornada de trabalho de oito horas, são de 0,02 ppm para o benzeno e de 20 ppm para o tolueno, etilbenzeno e xilenos, respectivamente. As metodologias comumente empregadas para a determinação desses compostos no ar utilizam solventes muito tóxicos e/ou adsorventes à base de carvão ativo na etapa de extração. Neste trabalho foi desenvolvido um novo método para a determinação de BTEX no ar de ambientes internos, usando a microextração em fase sólida com fibra resfrida no modo imersão direta (Cold Fiber- Direct Immersion – Solid Phase Microextraction – CF-DI-SPME) com determinação por cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas (Gas Chromatography coupled to Mass Spectrometry - GC/MS). A coleta do ar ambiente foi realizada por amostragem ativa, em baixa vazão, utilizando espumas de poliuretano (Polyurethane Foams - PUFs) como adsorventes, acondicionadas em cassetes de três seções. A extração dos analitos da espuma foi realizada por CF-DI-SPME com a fibra de polidimetilsiloxana/divinilbenzeno (PDMS/DVB). A extração ocorreu em meio aquoso, modificado pela adição de um modificador, à temperatura de 55 °C, em um bloco de alumínio contendo um furo central para abrigar o vial, durante 10 min e sob agitação à 600 rpm. Concomitantemente, a fibra de SPME foi resfriada por placas Peltier acopladas a um dispositivo desenvolvido para esse fim. Findado o tempo de extração, a fibra de SPME foi recolhida e submetida a dessorção em cromatógrafo a gás por 210 segundos. A avaliação dos analitos foi realizada por GC/MS utilizando uma coluna 5% difenil e 95% polisiloxana com emprego de programação de temperatura. A metodologia foi validada. As figuras de mérito avaliadas incluíram linearidade, recuperação, precisão intermediária, repetibilidade, além dos limites de detecção e quantificação. Os limites de quantificação obtidos para etilbenzeno e os isômeros do xileno mostraram-se inferiores a outros trabalhos que empregaram HS-SPME-GC/MS para quantificar BTEX. A metodologia foi empregada na análise de amostras reais, coletadas por amostragem ativa, nas regiões de Belo Horizonte e Betim, por um período de 8 horas. Os resultados obtidos em relação às concentrações dos BTEX, nessas amostras, não alcançaram os limites estabelecidos na ACGIH, mas, em alguns casos, a concentração de benzeno mostrou-se acima do limite estabelecido pela OMS para ambientes internos. O novo método proposto é de custo reduzido, apresenta baixos limites de detecção e quantificação, e utiliza quantidades mínimas de solventes. A CF-DI-SPME permitiu miniaturizar a extração além de apresentar potencial para automatização. O escopo do método poderá ser estendido a outras classes de compostos presentes no ar de ambientes internos.
local.publisher.countryBrasil
local.publisher.departmentICX - DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
local.publisher.initialsUFMG
local.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Química
local.subject.cnpqCIENCIAS DA SAUDE

Arquivos

Pacote original

Agora exibindo 1 - 1 de 1
Carregando...
Imagem de Miniatura
Nome:
DISSERTAÇÃO DESENVOLVIMENTO DE MÉTODO PARA DETERMINAÇÃO DE BTEX NO AR DE AMBIENTES INTERNOS POR DI-CF-SPME-GC-MS.pdf
Tamanho:
2.63 MB
Formato:
Adobe Portable Document Format

Licença do pacote

Agora exibindo 1 - 1 de 1
Carregando...
Imagem de Miniatura
Nome:
license.txt
Tamanho:
2.07 KB
Formato:
Item-specific license agreed to upon submission
Descrição: