Multivariate analysis using the entire chromatographic profile of carbonyl compounds in the air of São Paulo city

Na última década, a utilização de misturas de gasolina e etanol em qualquer proporção como combustível em veículos do tipo “flex” aumentou de forma significativa no Brasil. Compostos Carbonílicos (CC) pertencem a uma importante classe de poluentes emitidos pela frota veicular. A cidade de São Paulo, Brasil, tem 9,2 milhões de veículos, os quais afetam diretamente a qualidade do ar. Neste trabalho, foi determinada a concentração de quatorze CC na atmosfera, em três diferentes sítios de amostragem localizados na zona oeste da cidade de São Paulo, dois nos campus da Cidade Universitária: Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas (IAG) e Instituto de Ciências Biomédicas (ICB) e um em Cerqueira César, Faculdade de Saúde Pública (FSP), no período de 2008/2009. Os CC foram coletados em cartucho de sílicagel, impregnada com 2,4-dinitrofenilhidrazina e analisados por Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (CLAE) com detecção UV-visível. O conjunto de dados gerado foi caracterizado aplicando Análise de Componentes Principais (PCA) e Análise de Agrupamentos Hierárquicos (HCA). Foi utilizado o cromatograma completo, uma abordagem quimiométrica ainda não utilizada para avaliação de CC na atmosfera. Os cromatogramas das amostras foram alinhados utilizando os algoritmos Peakmatch e Optim_COW, deslocamentos de linha base e ruído foram removidos empregando, respectivamente, a primeira derivada e o método de ajuste polinomial de Savitzky- Golay. As amostras coletadas nos três sítios apresentaram contrações significativas de formaldeído (F), acetaldeído (A) e acetona e concentrações menores de butiraldeído, benzaldeído, valeraldeído e propionaldeído. A quantidade de acetaldeído foi superior à de formaldeído para a maioria das amostras, levando a uma razão F/A menor do que 1, fato que tem sido atribuído ao uso de etanol em larga escala como combustível veicular. Na análise univariada, foi observado um perfil semelhante nos gráficos de concentração dos CC em qualquer um dos sítios de amostragem. Na análise multivariada por PCA, a PC1 representou a quase totalidade da variação experimental (97,6%). Estes resultados podem sugerir a presença de uma única fonte de emissão. O gráfico de scores da PCA e o dendograma da HCA indicaram a formação de dois agrupamentos: um formado pelas amostras FSP e IAG e outro pelas amostras ICB. O gráfico de loadings da PCA indicou que as diferenças são devidas à concentração de todos os CC. A separação das amostras ICB das demais pode ser explicada pelas diferentes condições meteorológicas observadas no sítio ICBIn the last decade, the use of ethanol-blended-gasoline in any proportion as fuel in light vehicles (flex fuel) has significantly increased in Brazil. Carbonyl compounds (CC) are an important class of vehicular total hydrocarbons emission. São Paulo City, Brazil, has 9,2 million vehicles that directly affect the air quality. In this work, the concentration of fourteen CCs in the air of three different sites of São Paulo city was determined during 2008/2009. Two sites (IAG and ICB) were located inside São Paulo University whereas a third one was located in Cerqueira César (FSP). Compounds were collected in a silica-gel cartridge coated with 2,4-dinitro-phenylhydrazine and analyzed by CLAE with UV-Vis detection (365 nm). The sites were characterized by Principal Component Analysis (PCA) and Hierarquical Cluster Analysis (HCA). The entire chromatogram was used to multivariate calculations, which represents an innovative approach in CC studies. Chromatograms of the samples were aligned using the Optim_COW and Peakmatch algorithms, the baseline was corrected by the first derivative and instrumental noise was removed by Savitzky-Golay polynomial fit. The samples collected at the three sites presented different amounts of formaldehyde (F), acetaldehyde (A) and ketone and minor concentrations of butiraldehyde, benzaldehyde, valeraldehyde and propionaldehyde. The acetaldehyde content was observed to be superior to the formaldehyde, so that the F/A was lower than 1 for all sites. This fact can be related to the increasing use of ethanol as fuel. It was observed a similar profile of CC concentration in all sites studied. In PCA analysis, only one Principal Component could describe a large amount of experimental variability (97.57 %), indicating that a single emission source (vehicular) might have been present. The PCA scores graph and HCA dendogram pointed out that samples from FSP and IAG were similar whereas samples from ICB presented a different behavior. The loadings graph indicated that those differences were due to concentration of all CC. This fact could be due to different climatic conditions during samplin