[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] Esta dissertação de mestrado tem o seu foco no procedimento metodológico para análise de aço realizada no laboratório químico da aciaria da Companhia Siderúrgica de Tubarão para a certificação do produto e do processo. Neste procedimento, utiliza-se um equipamento de espectrometria baseado na emissão da radiação de átomos excitados presentes em um plasma gerado por uma centelha elétrica. O equipamento está configurado para analisar, simultaneamente teores de 18 elementos presentes em uma amostra de aço. O trabalho focou na estrutura de confiabilidade metrológica implantado no laboratório da CST, principalmente quanto ao procedimento de validação de métodos onde foram avaliadas as características de performance: Seletividade, Linearidade, Limite de detecção, sensibilidade, exatidão, precisão (repetitividade, reprodutibilidade) e robustez, conforme descrito no documento normativo do INMETRO (DOQCGCRE- 0008), mostrando assim que o método utilizado é adequado ao uso. Foi também dada uma especial atenção aos parâmetros de controle do equipamento analítico, a luz dos princípios básicos da técnica de espectroscopia de plasma, com o intuito de se avaliar o funcionamento dos sistemas de controle operacional do equipamento. / [en] This masters degree dissertation is focused on the methodological procedure for steel analysis in the chemical laboratory of CSTs steel making plant in order to certify the product and the process. In this procedure, spectrometry equipment is used based on the radiation emission of excited atoms present in plasma produced by electrical spark. The equipment is set to simultaneously analyze the contents of 18 elements present in a steel sample. The task is focused on the metrological reliability structure used by CSTs laboratory and mainly when it comes to the method validation procedure where the following performance characteristics were considered: Selectivity, Linearity, Detection Limit, Sensibility, Accuracy, Precision (repeatibility, reproducibility) and robustness, according to the INMETROs normative document (DOQ-CGCRE- 0008), thus showing that the method is adequate for its use. Special attention was given to the control parameters of the analytic equipment, based on basic principles of plasma spectrometry technique, in order to evaluate the functioning of the equipments operational control system.

[pt] Neste trabalho, métodos baseados em diferentes abordagens em eletroforese capilar (CE) foram propostos. No caso da determinação de compostos organoestanhos ou OTs (difenilestanho e monofenilestanho) em fluidos biológicos, foi usada abordagem de eletroforese capilar por zona (CZE) hifenada com a espectrometria de massas (do tipo quadrupolo) com fonte de plasma indutivamente acoplado (CE-ICP-MS). As condições de análise foram estudadas no modo univariado visando otimizar a composição da solução eletrolítica (tampão acetato 5,0 mmol L(-1), pH 2,8) e obter os parâmetros instrumentais (45 graus Celsius, mais 30 kV e 30 s de tempo de introdução hidrodinâmica de amostra). A solução de complementação foi uma solução aquosa 5,0 mmol L(-1) de NH4NO3 contendo 10 por cento metanol em volume e 1,0 Mg L(-1) de Cspositivo, com pH ajustado para 2,8 com tampão acetato. A vazão dessa solução foi mantida em 40 ML min(-1). Os OTs foram diluídos em solução de metanol:tampão acetato de sódio 50:50 por cento v/v ou apenas em tampão acetato de sódio pH 2,8. As condições de detecção do ICP-MS foram ajustadas em 1200 W, 15 L min(-1) de vazão de argônio para formação do plasma, 1 L min(-1) de vazão de argônio auxiliar. A vazão de argônio do nebulizador foi ajustada diariamente. Os isótopos de estanho 120Sn e 118Sn foram monitorados, assim como o 133Cspositivo para controlar a eficiência e estabilidade do processo de nebulização. A resposta linear do método ficou entre 0,050 a 2,0 mg L(-1) de Sn (0,42 a 17 Mmol L-(1)). Os limites de detecção (LOD) e de quantificação (LOQ) em termos de Sn foram de 15 Mg L(-1) (0,13 Mmol L(-1)) e 50 Mg L-1 (0,42 Mmol L(-1)), calculados utilizando a menor concentração dos picos dos analitos que podem ser diferenciados do sinal de fundo. A repetibilidade para o tempo de migração e área dos picos ficou próximo a 5 por cento. O método foi aplicado na análise de urina, sangue total e plasma fortificados com os OTs. Recuperações entre 75 e 95 por cento foram obtidas. No caso da determinação de sete pesticidas da classe das estrobilurinas (azoxistrobina, 9 dimoxistrobina, fluoxastrobina, picoxistrobina, piraclostrobina, trifloxistrobina e kresoxim-metil) em sopas infantis, foi usada a cromatografia eletrocinética capilar micelar (MEKC) com detecção fotométrica (no UV) com capilar de caminho óptico estendido. Um estudo multivariado, usando um planejamento 33 Box Behnken, indicou que a melhor separação para os pesticidas foi com solução aquosa de eletrólito composto por tampão tetraborato de sódio (5,1 mmol L(-1), pH 9,0) contendo 51 mmol L(-1) de dodecil sulfato de sódio (SDS) e 24 por cento acetonitrila (ACN) em volume. As condições instrumentais foram 25 C e mais 30 kV de diferença de potencial aplicada, 45 s de tempo de introdução hidrodinâmica de amostra e detecção em 210 nm. Para aumentar o poder de detecção, foi usada a concentração dos analitos no capilar. Para tal, as soluções de padrões e amostras foram dissolvidas em solução tampão tetraborato de sódio 45 mmol L(-1): acetonitrila 80:20 por cento v/v. As curvas analíticas apresentaram comportamento linear e os valores de LOD ficaram entre 7,0 Mg L(-1) ou 18 nmol L(-1) (piraclostrobina) a 15 Mg L-1 ou 33 nmol L(-1) (fluoxastrobina). Os valores de LOQ ficaram entre 21 Mg L(-1) ou 54 nmol L(-1) (piraclostrobina) a 45 Mg L(-1) ou 98 nmol L(-1) (fluoxastrobina). A repetibilidade ficou entre 1,7 a 7,9 por cento para a área de pico e entre 0,25 a 0,71 por cento para o tempo de migração. A precisão intermediária, avaliada com análises realizadas em diferentes dias, apresentou valores entre 1,3 a 5,3 por cento para a área de pico e entre 0,06 a 0,90 por cento para o tempo de migração. O método foi aplicado na análise de sopas prontas infantis fortificadas com as estrobilurinas. Os pesticidas foram extraídos aplicando o método QuEChERS com ajuste de pH com tampão acetato e limpeza com extração em fase sólida dispersiva. Os resultados das análises obtidos com um método cromatográfico adaptado da literatura foram estatisticamente iguais aos alcançados com o método proposto. A CZE foi o modo de separação escolhido para mostrar o potencial da determinação indireta de aminoglicosídeos com medição de fluorescência de pontos quânticos (excitação com laser de diodo em 410 nm) amplificada na presença dos analitos. A fotoluminescência dos pontos quânticos (nanopartículas de CdTe modificados com ácido tioglicólico monodispersas em solução) foi mais intensa em solução tampão (pH 8,0) contendo entre 5 e 10 mmol L(-1) de tetraborato de sódio. A interação no capilar entre aminoglicosídeos (neomicina e canamicina) e os pontos quânticos provocou aumento de fotoluminescência dependente do pH do meio (indício de interação de natureza 10 eletrostática). Alguns parâmetros de mérito foram avaliados com uma faixa linear curta (0,1 a 1,0 mol L(-1) para canamicina e 0,03 a 0,5 mol L(-1) para neomicina). Os valores mínimos detectados de 0,1 Mmol L(-1) ou 58 Mg L(-1) (canamicina) e 0,03 Mmol L(-1) ou 27 Mg L(-1) (neomicina) mostram que essa é uma abordagem interessante para a determinação sensível de aminoglicosídeos. / [en] In this work, analytical methods based on different approaches using capillary electrophoresis (CE) have been proposed. For the determination of organotins or OTs (diphenyltin and monophenyltin) in biological fluids, the separation using capillary zone electrophoresis (CZE) was applied using tandem with inductively coupled plasma mass spectrometry (CE-ICP-MS). The conditions for the analysis were optimized in an unvaried way aiming to find the conditions for the electrolyte solution (acetate buffer, 5.0 mmol L (-1), pH 2.8) and the employed instrumental parameters (45C, 30 kV and 30 s of the time for hydrodynamic introduction of the sample). A complementary solution was composed by NH4NO3 5.0 mmol L(-1), 10 por cento v/v of methanol and 1.0 g L(-1) of Cspositive in acetate buffer with pH adjusted to 2.8. The flow of this solution was set to 40 ML min(-1). The OTs were diluted either in a methanol: acetate buffer 50:50 por cento v/v solution or only in sodium acetate buffer pH 2.8. The conditions for detection by ICP-MS were set to 1200 W, 15 L min(-1) for the Ar plasma flow and 1,0 L min(-1) for the auxiliary Ar. The nebulizer Ar flow was adjusted daily. The monitored tin isotopes were 120Sn 118Sn. The isotope 133Cs was also monitored in order to control the efficiency and stability of the nebulization. The method presented a linear response between 0.05 and 2.0 mg L(-1) (0.42 a 17 Mmol L(-1)) for Sn. The value for the limits of detection (LOD) and for the limits of quantification (LOQ) for Sn were 15 Mg L(-1) (0.13 Mmol L-1) e 50 Mg L(-1) (0.42 Mmol L(-1)), calculated based on the lowest concentration of the analyte peaks that can be differentiated from the background signal. The repeatability for migration time and peak area was approximately 5 per cent. The method was applied in the analysis of organotin fortified blood and urine samples with recoveries between 75 and 95 per cent. In the case of the determination of seven strobilurin class pesticides (azoxystrobin, dimoxystrobin, fluoxastrobin, picoxystrobin, pyraclostrobin, trifloxystrobin and kresoxim-methyl) in baby food (vegetable and fruit soups), 12 the micellar electrokinetic capillary chromatography (MEKC) was used using photometric detection (UV) in a capillary with extended optical path. A multivariate study, with 33 Box Behnken design, indicated the best composition for the electrolytic solution to separate the seven pesticides: a sodium tetraborate buffer (5.1 mmol L(-1), pH 9.0) solution containing 51 mmol L(-1) sodium dodecyl sulfate and acetonitrile (24 por cento in volume). The instrumental conditions were 25C, 30 kV of applied voltage, 45 s for hydrodynamic introduction of the sample and detection at 210 nm. To increase the detection power, the concentration of the analytes into the capillary was used by using the Normal Stacking Mode. For this purpose, the solutions of standards and samples were prepared in 45 mmol L(-1) sodium tetraborate buffer solution: acetonitrile 80:20 por cento v/v. The analytical curves presented a linear behavior and the LOD values were between 7.0 Mg L (-1) or 18 nmol L(-1) (pyraclostrobin) to 15 Mg L(-1) or 33 nmol L(-1) (fluoxastrobin). The LOQ values were between 21 Mg L(-1) or 54 nmol L(-1) (pyraclostrobin) a 45 Mg L(-1) ou 98 nmol L(-1) (fluoxastrobin). The repeatability was between 1.7 to 7.9 por cento for the peak area and between 0.25 to 0.71 por cento for the migration time. The intermediate precision, evaluated by the analysis performed in different days were between 1.3 to 5.3 por cento for the peak area and between 0.06 and 0.90 per cent for the migration time. The method was applied in the analysis of baby food spiked with strobilurin. Pesticides were extracted using the QuEChERS method with pH adjustment with acetate buffer and clean-up using the dispersive solid phase extraction. The analysis results were statistically identical to those obtained with a chromatographic method adapted from the literature. The CZE separation mode was chosen to evaluate the potential of the indirect determination of aminoglycosides through the amplified photoluminescence from quantum dots (excitation laser diode 410 nm) in the presence of the analytes. The photoluminescence from quantum dots (monodispersed CdTe nanoparticles modified with thioglycolic acid) was more intense in buffer solution (pH 8.0) containing between 5 and 10 mmol L(-1) sodium tetraborate. The interaction between aminoglycosides (kanamycin and neomycin) and quantum dots inside the capillary caused the increasing of fluorescence in a pH-dependent way (indicating the electrostatic nature for the interaction). A few figures of merit were evaluated with a short linear range (0.1) to 1.0 Mmol L(-1) for kanamycin and 0.03 to 0.5 Mmol L(-1) for neomycin). The 13 minimum values detected were 0.1 nmol L(-1) or 58 Mg L(-1) (kanamycin) and 0.03 nmol L(-1) or 27 Mg L(-1) (neomycin) showing that the proposed approach can be used to detect aminoglycosides in a relatively sensitive way.

[pt] A determinação de diferentes níveis de silício e alumínio em petróleo é importante porque pequenas quantidades destes elementos podem produzir efeitos adversos nas refinarias devido à corrosão de equipamento ou afetar a qualidade dos produtos refinados. A espectrometria de fluorescência de raios-X por dispersão de energia (EDXRF) foi utilizada para desenvolver um método para a determinação de Si e Al em petróleo, onde estes elementos se encontram principalmente sob a forma de partículas sólidas de aluminossilicatos dispersas na amostra. Uma vez que os analitos não puderam ser determinados sem interferência diretamente no óleo, a fusão das amostras de petróleo foi realizada utilizando tetraborato de lítio. Em seguida, as amostras fundidas foram colocadas no centro de papéis de filtro de 10 mm de diâmetro, que foi colocado entre duas folhas de filme de polipropileno, para então ser fixado à cubeta para as medições no instrumento. A quantificação foi feita por meio de curvas analíticas no intervalo de concentração de 0 a 40 mg kg(-1) (para ambos os elementos) no material fundido final. O método desenvolvido, não sofreu interferência matriz uma vez que as amostras foram completamente decompostas e, posteriormente secas no substrato. Os resultados para os elementos foram estatisticamente comparáveis com os obtidos por espectrometria de absorção atômica com chama (FAAS). Além disso, os resultados concordaram com os obtidos nas amostras de programas de proficiência da ASTM. Amostras reais de petróleo, fornecidas pela Petrobras, também foram analisadas. As recuperações alcançadas se encontram entre 71 e 100 por cento para as diferentes amostras, o qual pode ser considerado satisfatório devido à dificuldade em se determinar esses elementos. Os limites de quantificação (10 vezes o desvio-padrão, n=10) encontrados para o Si e Al no petróleo foram de 0,7 e 1,1 mg kg(-1), respectivamente, mostrando o potencial do método proposto para a determinação de amostras com valores mais elevados destes elementos. / [en] It is important to determine silicon and aluminum at different levels in crude oils because of trace amounts of these elements may produce adverse effects in oil refining either by causing corrosion or by contaminating and affecting the quality of the refined products. Energy dispersive X-ray fluorescence spectrometry (EDXRF) was used to enable a reliable method for determination of Si and Al in crude oil, where these elements are found mainly in the form of solid aluminosilicate particles dispersed in the sample. Since the analytes could not be determined directly in the oil without interference, the fusing the crude oil samples was made using lithium tetraborate. Then, the fused samples were placed in the center of 10 mm diameter filter paper that were sandwiched between two polypropylene film foils and attached to the instrument cell for measurements. Quantification was made by using analytical curves in the concentration range from 0 to 40 mg kg (-1) (for both elements) in the final fused material. The method developed did not suffer from matrix effect once the sample matrix was completely decomposed and the sample solution dried in the substrate before measurements. The results for the elements were statistically comparable to the ones obtained by flame atomic absorption spectrometry (FAAS). In addition, for proficiency test samples, the results were in accordance to the ones reported by ASTM proficiency programs. Real samples of oil provided by Petrobras Company also were analyzed. Recoveries were achieved between 71 and 100 percent for different samples, which can be considerable satisfactory because of the difficulty in determine those elements. The limits of quantification (10 times the standard deviation. N = 10) found for silicon and aluminum in the oil were of 0.7 and 1.1 mg kg (-1), respectively, showing the potential of the proposed method to screen for samples with higher amounts of these elements.