Desenvolvimento de métodos para análises de resíduos de incêndio utilizando extração por SPME e determinação por GC/MS e GCXGC/Q-TOFMS/MS
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Dissertação de mestrado
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Primeiro orientador
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Ricardo Martins Duarte Byrro
Mariana Ramos de Almeida
Mariana Ramos de Almeida
Resumo
As mudanças climáticas estão levando ao aumento das queimadas em várias partes do mundo, incluindo o Brasil. Assim, deverá crescer a demanda pela análise de resíduos de incêndio, com o objetivo de esclarecer a origem e as motivações, inclusive de incêndios criminosos, por meio da detecção de acelerantes de queima. Contudo, os resíduos de acelerantes contidos em destroços de incêndios podem apresentar desafios a sua correta identificação, provocados principalmente por acidificação, degradação microbiológica, intemperismo e efeito de matriz. Diante do desafio, o objetivo deste trabalho foi desenvolver método inovador, orientado por princípios da química verde, DI-SPME-GCxGC/Q-TOFMS/MS para análises de resíduos de incêndio obtidos sob queima controlada com acelerantes líquidos. O desenvolvimento do método incluiu a otimização das condições cromatográficas e de extração. A otimização da ortogonalidade em GCxGC foi obtida pela injeção líquida de acelerantes de queima, sob análise dos seguintes fatores: taxa de aquecimento, fluxo de gás de arraste (hélio), temperatura do modulador, período de modulação, fluxo de jato frio e tempo de jato quente. A partir do planejamento fatorial, concluiu-se que os fatores estatisticamente significativos foram: taxa de aquecimento, período de modulação e temperatura do modulador. Otimizaram-se também as condições de extração por DISPME por planejamento fatorial. As amostras foram produzidas pela queima completa de papel (5,0 cm x 5,0 cm) dopado com uma mistura de gasolina e diesel. Devido à necessidade de aumentar a vida útil da fibra para SPME, foi desenvolvido pela primeira vez um dispositivo de Teflon, utilizado dentro do frasco durante a extração. Foram estatisticamente significativos: tempo de extração (45 min) e dessorção (10 min), temperatura de extração (80ºC) e dessorção (270ºC), além do modificador (acetato de etila). Por fim, avaliaram-se as seguintes figuras de mérito: faixa linear, limites de detecção e quantificação, repetibilidade e precisão intermediária para os alcanos lineares C14-C18, presentes em acelerantes de queima derivados de petróleo. O método apresentou baixos LODs, na faixa 2,9 – 28,3 µg L-1, boa repetibilidade, na faixa 6,8% - 25,4%, e precisão intermediária na faixa 12,0% – 20,8%. Além disso, o método desenvolvido tem potencial de automação e miniaturização.
Abstract
Climate change is leading to an increase in fires in various parts of the world, including Brazil. As a result, the demand for fire debris analysis is expected to grow, with the aim of clarifying the origin and motivations, including arson, through the detection of burning accelerants. However, the residues of accelerants contained in fire debris can present challenges to their correct identification, caused mainly by acidification, microbiological degradation, weathering and matrix effect. Faced with this challenge, the aim of this work was to develop an innovative method, guided by the principles of green chemistry, DI-SPME-GCxGC/Q-TOFMS/MS for analyzing fire debris obtained under controlled burning with liquid accelerants. The development of the method included the optimization of chromatographic and extraction conditions. Optimization of orthogonality in GCxGC was achieved by liquid injection of burning accelerants, under analysis of the following factors: heating rate, carrier gas flow (helium), modulator temperature, modulation period, cold jet flow and hot jet time. From the Factorial Design, it was concluded that the statistically significant factors were: heating rate, modulation period and modulator temperature. The DI-SPME extraction conditions were also optimized using Factorial Design. The samples were produced by completely burning paper (5,0 cm x 5,0 cm) doped with a mixture of gasoline and diesel. Due to the need to increase the useful life of the fiber for SPME, a Teflon device was developed for the first time and used inside the vial during extraction. The following were statistically significant: extraction time (45 min) and desorption time (10 min), extraction temperature (80ºC) and desorption temperature (270ºC), as well as the modifier (ethyl acetate). Finally, the following figures of merit were evaluated: linear range, detection and quantification limits, precision and reproducibility for linear alkanes C14-C18, present in petroleum-based burning accelerants. The method showed low LODs, in the range 2.9 - 28.3 µg L-1, good repeatability, in the range 6.8% - 25.4% and intermediate precision in the range 12.0% - 20.8%. In addition, the method developed has the potential for automation and miniaturization.
Assunto
Química analítica, Química legal, Incêndios, Planejamento experimental, Quimiometria, Líquidos inflamáveis, Extração (Química), Preparação de amostra (Química), Cromatografia de gás, Análise de componentes principais
Palavras-chave
Química forense, Acelerantes de queima, Protetor de fibra SPME, Planejamento de experimentos, Quimiometria, Forensic chemistry, Burning accelerants, SPME fiber protector, Design of experiments, Chemometrics