Determinação de elementos traço em material particulado e em amostras de solo e feijão usando diferentes estratégias de introdução da amostra por espectrometria de absorção atômica em forno de grafite

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-Graduação em QuímicaO presente trabalho descreve, em sua primeira seção, três diferentes procedimentos usados na preparação de amostra para a determinação de Cu, Mo e Sb em material particulado atmosférico coletado em filtros de fibra de vidro usando espectrometria de absorção atômica de alta resolução com fonte contínua e forno de grafite. Para tanto, foram comparadas a análise direta dos filtros com a digestão parcial via microondas e a extração parcial com ultrassom, ambas usando água régia. Na determinação de Cu, dependendo do teor do analito nas amostras, foram usadas a linha principal de absorção em 324,754 nm ou a linha secundária em 216,509 nm. A linha principal de absorção em 313,259 nm foi usada para Mo e a linha secundária em 212,739 nm para a determinação de Sb. O limite de detecção (LOD, 3s) encontrado para o método de análise direta de sólidos, baseado em dez atomizações de um filtro não usado, foi de 15 µg g-1 para os três analitos, correspondendo a 40 ng m-3 para um volume típico de ar de 1440 m³ coletado em um período de 24 horas. A repetibilidade das medidas variou entre 3% e 9% (n = 5) e os resultados obtidos com os três métodos não mostraram nenhuma diferença significativa. A razão entre os três analitos nos filtros de áreas com intenso tráfego de veículos foi em torno de Cu:Mo:Sb ~ 4:1:1,4, sugerindo que a fonte dos três elementos esteja nas lonas e pastilhas dos freios dos veículos, isto é, relacionado ao tráfego. Quando a razão encontrada é diferente dos valores mencionados, sugere-se que a fonte da contaminação possui outra origem. A segunda parte deste trabalho descreve uma investigação preliminar de uma iniciativa para preparar um mapa regional da abundância natural de selênio em várias áreas do Brasil, baseada na análise de amostras de feijão e solo. A técnica de espectrometria de absorção atômica com geração de hidretos e atomização em forno de grafite com aprisionamento in situ em um tubo de grafite recoberto de irídio foi escolhida devido a sua alta sensibilidade e relativa simplicidade. A digestão ácida por micro-ondas para as amostras de solo e feijão foi testada para a recuperação completa dos compostos orgânicos (selenometionina) e inorgânicos de selênio. A redução de Se(VI) para Se(IV) foi otimizada para garantir que não ocorresse a oxidação de retorno, o que é importante quando amostras digeridas não são analisadas imediatamente após a etapa de redução. Os limites de detecção e quantificação do método para Se foram 30 ng L-1 e 101 ng L-1, respectivamente, correspondendo a cerca de 3 ng g-1 e 10 ng g-1, respectivamente, em amostras sólidas, considerando um fator de diluição típico de 100 para o processo de digestão. Os resultados obtidos para dois materiais certificados de referência de alimentos, soja e arroz, e outros dois de solo e sedimento confirmaram a exatidão do método investigado. O conteúdo de selênio encontrado em um número de amostras selecionadas de feijão variou entre 5,5 ± 0,4 ng g-1 e 1726 ± 55 ng g-1, enquanto que nas amostras de solo variou entre 113 ± 6,5 ng g-1 e 1692 ± 21 ng g-1.The present work describes, in its first section, three different procedures for sample preparation that have been used for the determination of Cu, Mo and Sb in airborne particulate matter collected on glass fiber filters using high-resolution continuum source graphite furnace atomic absorption spectrometry. Direct solid sampling analysis of the ground filters was compared with microwave-assisted acid leaching and ultrasound-assisted extraction, both using aqua regia. Depending on the analyte content in the samples, the main absorption line at 324.754 nm or the secondary line at 216.509 nm was used for the determination of Cu. The primary absorption line at 313.259 nm was used for Mo and the secondary line at 212.739 nm for Sb determination. The limits of detection (LOD, 3s) found for the direct solid sampling method, based on ten atomizations of an unused filter were 15 µg g-1 for all three analytes, corresponding to 40 ng m-3 for a typical air volume of 1440 m3 collected over a period of 24 h. The repeatability of the measurements was between 3% and 9% (n = 5), and the results obtained with the three methods did not show any significant difference. The ratio between the three analytes on the filters from areas of intense traffic was found to be around Cu:Mo:Sb ~ 4:1:1.4, which suggests that the source of all three elements is brake linings, i.e., related to automobile traffic. When the ratio deviated significantly from the above values, the source of contamination was assumed to be of different origin. The second part of the work describes a preliminary investigation of an initiative to prepare a regional map of the natural abundance of selenium in various areas of Brazil, based on the analysis of bean and soil samples. Continuous-flow hydride generation graphite furnace atomic absorption spectrometry with in-situ trapping on an iridium-coated graphite tube has been chosen because of its high sensitivity and relative simplicity. The microwave-assisted acid digestion for bean and soil samples was tested for complete recovery of inorganic and organic selenium compounds (selenomethionine). The reduction of Se(VI) to Se(IV) was optimized in order to guarantee that there is no back-oxidation, which is of importance when digested samples are not analyzed immediately after the reduction step. The limits of detection and quantification of the method were 30 ng L-1 Se and 101 ng L-1 Se, respectively, corresponding to about 3 ng g-1 and 10 ng g-1, respectively, in the solid samples, considering a typical dilution factor of 100 for the digestion process. The results obtained for two certified food reference materials, soybean and rice, and for a soil and sediment confirmed the validity of the investigated method. The selenium content found in a number of selected bean samples varied between 5.5 ± 0.4 ng g-1 and 1726 ± 55 ng g-1, and that in soil samples varied between 113 ± 6.5 ng g-1 and 1692 ± 21 ng g-1