[pt] A concentração e composição isotópica Delta13C dos n-alcanos C1-C5, tem-se mostrado como uma ferramenta poderosa na interpretação de processos de interesse nas áreas de exploração de hidrocarbonetos, estudo de mudanças climáticas, biodegradação de óleos e elucidação do ciclo global de carbono. Neste contexto, os estudos sobre análise de metano (C1) tem-se destacado e multiplicado devido à importância do C1 na indústria energética e ao potencial do C1 como gás de efeito estufa. A análise de amostras atmosféricas e de origem geológica é um desafio, já que a baixa concentração limita o uso da técnica CG-EMRI (Cromatografía Gasosa acoplada à Espectrometria de Massas de Razão Isotópica) e obriga à utilização de elevado volume de amostra. Técnicas criogênicas de pré-concentração acopladas ao sistema CG-EMRI tem sido testadas com sucesso na análise de gases como dióxido de carbono (CO2), óxido nitroso (N2O), metano (CH4) e monóxido de carbono (CO). Neste estudo foi testado o uso de um dispositivo de concentração criogênica de gases (PreCon da Thermo Scientific), desenvolvido para análise de CH4 e N2O atmosféricos, na determinação da composição isotópica Delta13C dos n-alcanos C1-C5 (metano, etano, propano, iso-butano, n-butano, iso-pentano e n-pentano) em amostras gasosas. O dispositivo pré-concentrador permite, usando-se somente alguns mililitros de amostra, a coleta dos gases condensáveis (C2mais, CO2, Ar, N2, O2, N2O, H2O) em nitrogênio líquido (N2(l)), enquanto o metano (C1) é oxidado, crio-focalizado (como CO2) e injetado no sistema de CG-EMRI acoplado. Já que o dispositivo não oxida seletivamente os compostos introduzidos, é necessário realizar a combustão dos analitos fora do pré-concentrador após a separação cromatográfica. Esta limitante do equipamento representou o maior desafio no desenvolvimento da metodologia analítica. A pré-concentração e liberação dos gases analitos foram testadas mediante a avaliação da razão isotópica de padrões diluídos (no PreCon) e concentrados no sistema de CG-EMRI. Inicialmente, foi ajustada a análise dos n-alcanos C1-C5 usando a técnica convencional CG-EMRI (precisão analítica menor que 0.2 por cento) e posteriormente verificou-se a ausência de fracionamento durante a análise feita no dispositivo de pré-concentração criogênica (precisão analítica menor que 0.5 por cento). A liberação e determinação dos C2mais foram feitas via oxidação no sistema de CG-EMRI, confirmando a presença de uma interferência na análise do n-C4. Para garantir a oxidação seletiva do C1, foram testadas diferentes modificações nas armadilhas e na programação analítica. A introdução de coluna tipo PLOT (Porous Layer Open Tubular) nas armadilhas do equipamento e o uso de diferentes temperaturas criogênicas permitiram verificar a coleta quantitativa dos gases, a separação do metano dos C2mais e a diminuição de algumas interferências que podem ser coletadas em nitrogênio líquido (N2 e O2). Igualmente, as interferências da água, CO2, N2 e O2 e olefinas foram minimizadas pela introdução de uma armadilha de limpeza do gás de arraste. A metodologia desenvolvida foi testada mediante a análise do headspace de sete sedimentos que apresentaram baixas concentrações de C2-C4 na determinação por CG-DIC-DCT (Cromatografia Gasosa com Detector de Ionização de Chama e Detector de Condutividade Térmica). Igualmente foi analisada uma amostra de gás confinado em um amostrador especial tipo Isotube. A determinação da composição isotópica destas amostras confirmou a aplicabilidade da metodologia e do sistema. Nas amostras de menor concentração, o metano foi oxidado no PreCon e os C2-C4 foram coletados no dispositivo de pré-concentração para posterior oxidação no sistema de CG-EMRI. Devido ao uso de dois fornos de combustão, a análise de metano apresentou maior variabilidade ( mais ou menos 2 por cento) e as tentativas de focalizar e oxidar o metano no forno do sistema de CG-EMRI foram pouc / [en] The concentration and isotopic composition of n-alkanes C1-C5 has revealed as a powerful tool for interpretation of interesting processes in the oil exploration industry, studies of global climate change, oil biodegradation and carbon cycle elucidation. In this context, studies about methane analysis have been distinguished and multiplied due to the important role of C1 in the energy industry and its contribution for the greenhouse effect. The analysis of atmospheric and geological samples is a challenge, since the low concentration limits the use of the conventional GC-IRMS technique (Gas Chromatography coupled online with Isotopic Ratio Mass Spectrometry) and requires the use a large sample volume. Preconcentration techniques coupled to GC-IRMS systems have been successfully tested in gas analysis such as carbon dioxide (CO2), nitrous oxide (N2O), methane (CH4), and carbon monoxide (CO). In this study was tested the use of a gas preconcentration device (PreCon, Thermo Scientific), developed to determinate methane and nitrous oxide at atmospheric concentrations, in the determination of carbon isotope ratio of n-alkanes C1-C5 (methane, ethane, propane, iso-butane, n-butane, iso-pentane e n-pentane) in gas samples. The preconcentration device allows, using a few milliliters of sample, the trapping of condensable gases (C2plus, CO2, Ar, N2, O2, N2O, H2O) at low temperature (in liquid N2), while methane is oxidized, cryo-focused (as CO2) and injected in the GC-IRMS system coupled. However the equipment does not oxidize selectively the introduced compounds, it is necessary to carry out the combustion outside of preconcentrator after a chromatographic separation. This limiting represented the biggest challenge in the development of analytical methodology. The preconcentration and release of analytes were tested by evaluation of diluted standards (in PreCon) and concentrated standards in GC-IRMS system. Initially, the analyses of C1-C5 at high concentration was adjusted in the GC-IRMS system (analytical precision less than 0.2 per cent) and later was verified no fractionation due to PreCon device (analytical precision less than 0.5 per cent). The release and determination of C2plus were made by oxidation in the GC-IRMS system and was confirmed a presence of some interference in the analyses of n-butane. To ensure the selective oxidation of C1, there were tested a few modifications in the cryogenic traps and in the analytical method. The introduction of PLOT column in the traps, and the use of others cryogenic temperatures allowed to verify the quantitative collection of gas, the separation of non methane hydrocarbons and the decrease of interferences collected in liquid nitrogen (N2 and O2). Also, interferences like water, CO2, N2, O2 and olefins were minimized by introduction of a cleaning trap for the carrier gas. The developed methodology was tested analyzing the headspace of sediments that had low concentration of C2-C5 by GC-FID-TCD (Gas Chromatography with Flame ionization detector and thermal conductivity detector). Also, it was analyzed a sample of confined gas in a Isotube device. The determination of isotopic composition in these samples confirmed the applicability of methodology and system proposed. In samples with low concentration of n-alcanes, the methane was oxidized using the PreCon reator and the C2plus were concentrated using the PreCon but the oxidation was done in the GC-IRMS system. Because the reason of use two combustion reactors, the methane analysis showed high variability (more or less 2 per cent) and attempts to cryo-focus and oxidize methane in the GC-IRMS system were unsatisfactory due to co-elution. Through a PLOT column added in the preconcentration device was possible to collect the methane, however, the cryo-focusing was ineffective and the CO2 signal (product of methane oxidized) showed no identified interferences. Thus, to facilitate and ensure the simultaneous analysis of n-alcanes C1-C5, it is still necessary to install a valve to isolate the PreCon reactor allowing the direct pass of C2p

[pt] A liberação de compostos butílicos de estanho, como o tributilestanho (TBT), presentes em tintas anti-incrustantes de embarcações marítimas, tem provocado efeitos nocivos sobre a reprodução e o crescimento das várias formas de vida marinha. Em resposta a estes riscos ambientais, vários países regulamentaram ou baniram o uso destes produtos anti-incrustantes. No Brasil, não existe ainda qualquer controle sobre o uso destes compostos em embarcações trafegando em território nacional. O presente trabalho visou estudar a presença de tributilestanho (TBT) e de seus produtos de degradação, dibutilestanho (DBT) e monobutilestanho (MBT), em sedimentos superficiais provenientes de 17 estações de coleta na Baía de Todos os Santos. A seleção das estações para o estudo proposto foi baseada no histórico do fluxo de navios cargueiros, presença de marinas e pólos industriais localizados próximos a cada estação. A especiação dos compostos orgânicos de estanho foi realizada por cromatografia em fase gasosa com detecção por fotometria de chama pulsante, após extração por solvente, derivação, limpeza dos extratos e eliminação de enxofre. As maiores concentrações detectadas (em ng g-1 sedimento, como Sn) para os diferentes compostos organoestânicos foram: TBT (15,9), DBT (28,8) e MBT (4). Os sedimentos superficiais analisados encontram-se levemente contaminados, segundo a classificação reportada por Waite e colaboradores (1991), mas mostram valores bem inferiores aos encontrados na Baía de Guanabara (Almeida et al., 2004), possivelmente devido a propriedades como transparência da água, que favorece a fotodegradação, e ambiente sedimentar oxidante. / [en] The organotin compounds such as tributyltin (TBT) present in anti-fouling paints applied to ships, pleasure boats and vessels are proved to have harmful effects on the reproduction and the growth of several forms of marine life. In response to this environmental threat many countries introduced restriction to their use or even banishment. In Brazil there are no such rules on the use of these compounds. The present work aimed at the speciation of organotin compounds (tributyltin (TBT) and its of degradation products, dibutyltin (DBT) and monobutyltin (MBT)) in surface layer of sediments collected from 15 stations in the Todos os Santos Bay. The selection of stations was based on information on ship traffic, presence of marinas and industries installation. Organotin speciation was carried out by gas chromatography with pulsed flame photometric detection after solvent extraction, derivatization, clean-up and sulfur elimination. The highest organotin concentrations (ng g -1 as tin) found were: TBT (15,9), DBT (28,8) e MBT (4). Sediments in the studied locations are slightly contaminated, according to the classification reported by Waite and collaborators (1991). Values are lower than those found in Guanabara Bay (Almeida et al., 2004) possibly due to the higher water transparence that favors photo degradation, and to the oxidizing sedimentary environment.

[pt] O principal objetivo deste estudo foi validar o caranguejo da espécie Ucides cordatus como organismo indicador de poluição por óleo em áreas de manguezais da Baía de Guanabara. Para isto foram realizadas as seguintes etapas: (1) análises químicas de hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs) em amostras de hepatopâncreas e sedimento por cromatografia gasosa acoplada ao espectrômetro de massas (CG/EM); (2) bioensaios com experimentos de exposição ao pireno e avaliação das respostas biológicas através das medidas dos metabólitos formados em amostras de urina de caranguejos; (3) ensaio do micronúcleo em hemócitos de caranguejos para verificar conseqüências genotóxicas. Amostras de sedimento e caranguejos foram coletadas entre setembro de 2003 e outubro de 2004 em quatro áreas de manguezais da Baía de Guanabara: Piedade, Nova Orleans, Suruí e Canal do Peteca. O manguezal de Barra de Guaratiba foi escolhido como área de referência fora da baía. Foi desenvolvido um método semiquantitativo e não destrutivo para medidas de metabólitos em urina de caranguejo utilizando cromatografia líquida de alta eficiência com detector de fluorescência (CLAE/F). Esta técnica apresentou boa sensibilidade (LQ= 0,01 (mi)g mL-1) e baixo custo. Amostras de urina de caranguejos foram analisadas em todas as áreas estudas. Foram conduzidos vários bioensaios em laboratório com caranguejos expostos à pireno. Durante as primeiras etapas dos experimentos, o metabólito 1-pireno- sulfato foi o principal metabólito formado. Em urina de caranguejos dos manguezais estudados, o 1- pireno-glucosídeo foi o metabólito dominante. Foram encontradas diferenças significativas nos níveis de HPAs totais em amostras de hepatopâncreas, variando de 256 (mi)g kg-1 (p.s.) para Barra de Guaratiba a 67000 (mi)g kg-1 (p.s.) no Suruí. Os manguezais de Suruí e do Canal do Peteca apresentaram as maiores concentrações de HPAs nas amostras de hepatopâncreas e sedimento. Os compostos de 3 a 4 anéis aromáticos foram mais abundantes que os HPAs de 5 e 6 anéis. As concentrações de HPAs nas amostras de sedimento diminuíram com a profundidade em todas as estações estudadas. As concentrações determinadas foram: Barra de Guaratiba ((somatório)PAH 35- 200 (mi)g kg-1p.s); Piedade ((somatório)PAH 311-615 (mi)g kg-1 p.s.); Nova Orleans ((somatório)PAH 270-1134 (mi)g kg-1 p.s.); Suruí ((somatório)PAH 1280-31500 (mi)g kg-1 p.s.) e no Canal do Peteca ((somatório)PAH 336-6000 (mi)g kg-1 p.s.). Amostras de hepatopâncreas de Ucides cordatus apresentaram maiores concentrações de HPAs que as de sedimento. O fator de bioacumulação (FA) variou entre 0,7 e 35, e fator de bioacumulação biota-sedimento (FBA) entre 0,02 e 3,0. Foram encontradas correlações positivas (r2= 0.70) entre os metabólitos de pireno em urina e os níveis de HPAs em hepatopâncreas e sedimento dos locais estudados. O ensaio do micronúcleo foi realizado no laboratório, em caranguejos expostos ao pireno. Foi observado um aumento do número de micronúcleos nos hemócitos, indicando respostas genotóxicas e mutagênicas. Entretanto, o ensaio do micronúcleo não foi sensível para avaliar o gradiente de contaminação nos manguezais amostrados, não apresentando correlação com os níveis de contaminação detectados nas amostras de hepatopâncreas e sedimento. O Ucides cordatus demonstrou ser um excelente bioindicador para avaliar a qualidade ambiental em áreas de manguezais. / [en] The aim of this study was the validation of crab Ucides cordatus as indicator of oil pollution in mangrove areas from Guanabara Bay. For such purpose it was performed: (1) chemical analyses of PAHs in hepatopancreas and sediment samples by gas chromatography with mass spectrometer detector (GC/MS); (2) bioassays with pyrene exposure experiments and evaluation of biological responses through pyrene metabolites measurements in urine samples; (3) micronucleus assay in crab hemocytes to verify genotoxic consequences. Sediment and crab samples were collected from September 2003 to October 2004 in four mangrove areas of Guanabara Bay: Piedade, Nova Orleans, Suruí, Canal do Peteca. The mangrove of Barra de Guaratiba was chosen as reference site. It was developed a semiquantitative and nondestructive method for measurements of pyrene metabolites in crab urine using HPLC/Fluorescence. This technique presented several advantages as sensitivity (DL= 0.01(mi) g.mL- 1) and low cost. Crabs urine was sampled straight from the field in all studied sites. Beside this, it was conducted several bioassays in laboratory with crabs exposed to pyrene. During the first stages of experiments, pyrene-1-sulphate was the main metabolite produced, followed by pyrene-1-glucoside. In crabs urine from mangrove areas, the pyrene-1-glucoside was the dominant metabolite. It was found significant differences on total PAH levels of crab samples among studied sites, which ranged from 256 in Barra de Guaratiba to 67000 (mi)g kg-1 dry weight, in Suruí. Suruí and Canal do Peteca presented the highest PAHs concentrations in crab hepatopancreas and sediment samples. Besides, three and four ring compounds were more abundant than five and six ring PAHs. In sediment samples PAHs concentrations decreased with depth for all studied sites: Barra de Guaratiba ((somatório)PAH 35-200 (mi)g kg-1d.w.); Piedade ((somatório)PAH 311-615 (mi)g kg- 1d.w.); Nova Orleans ((somatório)PAH 270-1134 (mi)g kg-1d.w.); Suruí (somatório) PAH 1280-31500 (mi)g kg- 1d.w. and Peteca ((somatório)PAH 336-6000 (mi)g kg-1d.w.). Hepatopancreas samples of crabs Ucides cordatus had higher PAHs concentrations than sediment samples with bioaccumulation factors (BAF) of 0,70 to 35,00 and 0,02 to 3,00 for the bioaccumulation factors biota-sediment (BSAF). Also, it was found high correlations between pyrene metabolites in urine and PAHs levels in crab hepatopancreas and sediments. Pyrene metabolites of crab urine samples presented strong correlation (r2= 0,77) with hepatopancreas and sediment samples from each studied site. In laboratory, micronucleus assay was performed in crabs exposed to pyrene. It was found an increase of micronucleus number in haemocytes, indicating responses of genotoxicity and mutagenicity. However, the micronucleus assay was not sensitive enough for showing contamination gradient among mangrove sites, nor it was significantly correlated with PAHs levels of crabs and sediment samples. Ucides cordatus revealed an excellent bioindicator and suitable for monitoring the environmental quality in mangrove areas.

[pt] O presente trabalho visou estudar a geocronologia da contaminação na Baía de Guanabara por compostos orgânicos de estanho e alguns metais de relevância ambiental. Foram coletados testemunhos sedimentares em cinco pontos da Baía de Guanabara em regiões não afetadas diretamente por fontes de contaminação conhecidas. Os trinta primeiros centímetros de cada testemunho foram seccionados em segmentos finos nas estações onde haviam dados de taxas de sedimentação. Para duas estações, onde as taxas de sedimentação não eram conhecidas, os testemunhos coletados foram seccionados em camadas de três centímetros e, em seguida, datados pelo método de Pb-210. As concentrações dos metais foram determinadas por ICP-MS após decomposição das amostras a quente com HNO3 e H2O2. A especiação dos compostos orgânicos de estanho foi realizada por cromatografia gasosa com detecção por fotometria de chama pulsante após extração por solvente, derivação, eliminação de enxofre e limpeza dos extratos. As maiores concentrações (em ng g-1 sedimento, como Sn) para os diferentes compostos organoestânicos encontrados foram: TBT (82), DBT (28) e MBT (126). As distribuições espacial e temporal das espécies orgânicas de estanho nos sedimentos apresentaram-se muito irregulares e há pouca evidência de degradação após a sedimentação. Foram feitas tentativas de estimar a constante de degradação do TBT e os fluxos foram calculados utilizando-se as taxas de sedimentação e as concentrações. As concentrações de organoestânicos são baixas em comparação com as reportadas para a Marina da Glória por Fernandez (2001) e confirmam a tendência à rápida deposição dos compostos orgânicos de estanho próximo às fontes dos mesmos. As concentrações dos metais-traço investigados (em ug g-1 sedimento), As (1,31-11,5), Ca (2,08x103-8,72x103), Cd (< L. D.-7,94x10-1), Cu(0,222x101-5,58x101), Fe (0,564x104-3,33x104), Hg (0,046-2,35), Mg (0,128x104-1,31x104), Mn (0,496x102-11,8x102), Ni (0,288x101-3,17x101), Pb (0,505x101-8,18x101), Sn (0,130x101122), Zn (0,162x10²-2,30x10²) quando normalizados em relação à concentração de alumínio, mostraram, em geral, um acréscimo ao longo do tempo, demonstrando que, desde a última avaliação geocronológica, realizada na década de 80 do século XX, não há redução visível no aporte de contaminantes. Não foram encontrados dados pretéritos de arsênio em sedimentos da Baía de Guanabara. Em algumas estações, os valores encontrados para este elemento são comparáveis às concentrações em estuários sob influência de atividades de mineração. Foram feitas correlações de Spearman entre as propriedades medidas, incluindo carbono total e orgânico, nitrogênio total, enxofre total, pH, potencial redox, umidade e porosidade, revelando dependências de fontes e de propriedades físico-químicas. / [en] The present work aimed at studying the geochronology of contamination in Guanabara Bay as related to organotin compounds and a number of metals of environmental relevance. For this, sediment cores were taken from five different stations in the bay selected as to represent average conditions not immediately affected by known sources. The cores were sliced in thin segments up to 30 cm below the top layer. For two stations where sedimentation rates were not known cores were collected and sliced in 3 cm segments and thereafter dated by using Pb-210. Metal concentrations were determined by ICP-MS after digestion of freeze dried sediments in HNO3 and H2O2 under heat. Organotin speciation was carried out in a GC-PFPD instrument after solvent extraction, derivatization, sulfur elimination and clean-up. The higher organotin concentrations (ng g-1 as tin) found were: TBT (82), DBT (28) and MBT (126). Space-time distribution of organotin species in the sediments were very irregular and there is little evidence that extensive degradation occurs after sedimentation. Attempts are presented to derive an estimate for TBT degradation constant. Fluxes were calculated using the sedimentation rates and concentrations. Organotin concentrations are low in comparison to those reported for Marina da Glória by Fernandez (2001), and they confirm the tendency of organotins to settle down rapidly in the vicinities of the sources. The concentrations (ug g-1) of the investigated metals (As (1.31-11.5), Ca (2.08x103-8.72x103), Cd (<dl-7.94x10-1), Cu (0.222x101-5.58x101), Fe (0.564x104-3.33x104), Hg (0.046-2.35), Mg (0.128x104- 1.31x104), Mn (0.496x102-11.8x102), Ni (0.288x101-3.17x101), Pb (0.505x101-8.18x101), Sn (0.130x101-1.66x101), Zn (0.162x102-2.30x102)) when normalized to the Al concentration show, in general, an increase over time, demonstrating that since the last geochronological work conducted in the early 1980s there was no visible reduction in the contaminants input. No data for arsenic was found prior to this date for Guanabara Bay sediments. In some stations arsenic concentrations are comparable to those found in estuaries under influence of mining activities. Spearman correlations among the several measured properties, that include also total and organic carbon, total nitrogen, total sulfur, pH, redox potential water content and porosity, were calculated revealing source and physico-chemical dependencies.