Optimization of methodologies for extraction and analysis of HPAs for determination of the ambient and estimative distribution of sources in the city of Fortaleza

CAVALCANTE, R. M. Otimização de metodologias de extração e análise de HPAs para determinação da distribuição ambiental e estimativa de fontes na cidade de Fortaleza. 2007. 129 f. Tese (Doutorado em Química Orgânica) - Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2007.Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are considered persistent organic pollutants possessing mutagenic, carcinogenic and teratogenic properties, but there is lack of data about PAHs distribution in Brazilian urban centers. The present work was performed to generate data about PAHs in coastal ecosystems of Fortaleza city. The main objectives were: validation of methodologies for extraction and analysis of PAHs in water and sediment; atmospheric distribution of PAHs in rainy period; evaluation of the pollution caused by PAHs in the rivers of Fortaleza city and estimation of PAHs sources. The temperature program elaborated for PAHs separation and resolution was efficient, except acenaphthene and acenaphthylene. The ultrasound technique was more advantages for the extraction of PAHs from sediments using hexane/acetone as extraction solvent and hexane/ethyl acetate for the clean-up. The recovery from environmental aqueous matrices fortified with PAHs varied from 63.7 to 93.1% for atmospheric liquid precipitation, from 38.3 to 95.1% for superficial river water, and from 70.2 to 89.4% for marine water. PAHs spatial distribution showed that the highest concentration plume is intense in the zone with larger automobile flow and favorable topography for the concentration of emited pollutant. The molecular ratio of some PAHs in atmosphere (preliminary), showed emission from gasoline, diesel, wood and coal exhaustion. The total concentration of PAHs in sediment (∑PAHs) ranged from 3.04 to 2234.76 µg.kg-1 (Cocó river) and from 3.34 to 1859.21 µg.kg-1 (Ceará river). To the sediments cores ∑PAHs decrease towards the sediment deep layer, confirming that the pollution now days is larger. The data show that the sediments of the principal rivers of Fortaleza city have PAHs levels similar to other cities with a superior industrial development. The data also show that the burning product of fossil fuels and other sources of energy are responsible by the pollution of both rivers.Os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs) são considerados poluentes orgânicos persistentes e apresentam propriedades mutagênica, carcinogênica e teratogênica, contudo existe uma grande carência em dados da distribuição de HPAs em centros urbanos e costeiros brasileiros. Assim o presente trabalho tem o intuito de gerar dados da situação de HPAs nos ecossistemas costeiros da cidade de Fortaleza. Os principais objetivos foram: validação da metodologia para a extração e análise de HPAs em água e sedimento; distribuição atmosférica de HPAs no período chuvoso; avaliação da poluição promovida por HPAs nos rios de Fortaleza e estimativa do tipo de fonte emissora de HPAs. O programa de temperatura elaborado para a separação e resolução dos picos foi eficiente para separar os HPAs em estudo, exceto acenafteno e acenaftileno. Para a determinação de HPAs em sedimento estuarino observou-se mais vantagens utilizando a técnica de ultra-som, hexano/acetona como solvente de extração, e clean-up com hexano/acetato de etila. A recuperação proveniente das matrizes aquosas ambientais fortificadas com HPAs variou de 63,7 a 93,1% para precipitação líquida atmosférica, de 38,3 a 95,1% para água superficial de rio e de 70,2 a 89,4% para água marinha. A distribuição espacial de HPAs mostrou que a pluma de maior concentração é mais intensa na zona com grande fluxo automobilístico e topografia favorável para a concentração de poluentes emitidos. A razão molecular de alguns HPAs na atmosfera, embora preliminar, mostrou emissão proveniente da exaustão de gasolina, diesel, madeira e carvão. Os somatórios da concentração de HPAs em sedimento(∑HPAs) variaram de 3,04 a 2234.76 µg.kg-1 (rio Cocó) e de 3,34 a 1.859,21 µg.kg-1 (rio Ceará). Na maioria dos testemunhos de sedimentos coletados, os níveis do ∑HPAs diminuem em direção ao fundo dos testemunhos, confirmando que a poluição é maior nos dias atuais. Os dados mostram que a cidade de Fortaleza apresenta níveis de HPAs nos sedimentos dos seus principais rios, próximos aos de cidades com grau de desenvolvimento industrial superior e que o produto da queima de combustíveis fósseis e outras fontes de energia são responsáveis pela poluição dos dois principais rios da cidade