Estratégias analíticas aplicadas no preparo de amostras estuarinas e determinação elementar por técnicas espectrométricas

Orientadora: Profa. Dra. Clarice Dias Britto do AmaralCoorientador: Prof. Dr. Erik Galvão Paranhos da SilvaTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Química. Defesa : Curitiba, 28/04/2021Inclui referênciasResumo: As atividades antrópicas atreladas ao risco de contaminação dos recursos hídricos são uma crescente preocupação para as agências reguladoras, órgãos de saúde pública e para os profissionais que atuam na área. Em sistemas estuarinos, é comum o desenvolvimento de estudos objetivando o levantamento da fauna bentônica e dinâmica de nutrientes e contaminantes. Entretanto, estudos relacionados a impactos atribuídos a espécies químicas e suas interações no ambiente apresentam limitações relacionadas à determinação com rapidez e eficiência dos níveis encontrados em diferentes matrizes ambientais. Diante desta questão, nesta tese, foram propostas alternativas e estratégias analíticas para o preparo de amostras provenientes de sistemas estuarinos brasileiros (tecidos de peixes e moluscos bivalves) com foco na determinação de elementos traço, potencialmente tóxicos e tecnologicamente críticos. Os trabalhos desenvolvidos estão apresentados em quatro capítulos, incluindo a determinação (I) de Cd e Pb por espectrometria de absorção atômica com forno de grafite (GF AAS) após preparo de amostra por extração com ácido fórmico; (II) de As, Cd, Cr, Co, Cu, Mn, Hg, Ni e V por espectrometria de emissão ótica com plasma induzido por micro-ondas (MIP OES) após pré-concentração via coprecipitação; e (III) de As e Cd por espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado (ICP-MS) após extração utilizando solvente eutético profundo natural (NADES). Por fim (IV), uma abordagem inovadora baseada em inteligência artificial foi aplicada para a seleção de padrões internos utilizados na quantificação de Cd, Pb, Sn e elementos do grupo da platina por ICP-MS. Nos métodos apresentados, os parâmetros de desempenho analítico foram avaliados, incluindo a exatidão, precisão e determinação de limites de detecção e quantificação. As vantagens e potencialidades foram apresentadas, com destaque as melhorias de sensibilidade e adequação aos limites estabelecidos por agências reguladoras, ganhos em simplicidade, rapidez e segurança. Além disso, o uso de reagentes alternativos e diluídos, estratégias de otimização multivariada, inteligência artificial e solventes seguros propiciaram a obtenção de métodos ambientalmente equilibrados, mais eficientes e alinhados aos princípios da Química Analítica Verde. Os trabalhos desenvolvidos dão suporte para aplicações analíticas alternativas mais rápidas, simples e confiáveis, e estudos ambientais podem ser beneficiados pelos avanços gerados nesta tese.Abstract: Human activity associated with the risk of water resource contamination is a growing concern for regulatory agencies, public health agencies, and acting professionals in the field. In estuarine systems, it is common to develop studies aiming at surveying benthic fauna and the dynamics of nutrients and contaminants. However, studies on the impacts of chemical species and their environmental interactions are limited and associated with the rapid and efficient determination of the levels found in different environmental matrices. Thus, this thesis proposes alternatives and analytical strategies for the sample preparation originating in Brazilian estuarine systems, fish tissues, and bivalve mollusks, focusing on determining potentially toxic and technologically critical trace elements. The works developed are presented in four chapters: (I) Determination of Cd and Pb by graphite furnace atomic absorption spectrometry (GF AAS) after sample preparation by formic acid extraction; (II) As, Cd, Cr, Co, Cu, Mn, Hg, Ni and V by microwave-induced plasma optical emission spectrometry (MIP OES) after preconcentration via coprecipitation; and (III) As and Cd by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) after extraction using a natural deep eutectic solvent (NADES). Finally (IV), an innovative approach based on artificial intelligence was applied to the choice of internal standards for to determination of Cd, Pb, Sn, and platinum group elements by ICP-MS. The proposed methods' performance parameters accuracy, precision, and detection and quantification limits were evaluated. The advantages and potentialities presented highlight the improvements in sensitivity and adequacy to the limits established by regulatory agencies. Also, the use of alternative and diluted reagents, multivariate optimization strategies, artificial intelligence, and safe solvents may lead to the achievement of environmentally balanced and more efficient methods, accordingly to the principles of Green Analytical Chemistry. The developed work supports faster, more straightforward, and more reliable alternative analytical applications, and environmental studies could benefit from the advances generated from this thesis