[pt] O consumo de suplementos alimentares tem apresentado um aumento significativo nos últimos anos principalmente pelo grande apelo desse produto em relação a complementação da dieta com elementos essenciais e a melhora e manutenção da saúde. A combinação do crescente consumo e o livre acesso a esse produto, aliado a ausência de fiscalização por parte dos órgãos governamentais torna seu consumo descontrolado, um potencial risco a saúde da população. Nesse cenário o desenvolvimento de métodos analíticos destinados ao controle de qualidade incluindo a determinação da concentração de selênio total e de suas espécies torna-se uma necessidade. Para isso, foram desenvolvidas metodologias para a quantificação de selênio total por ICP-MS e suas espécies inorgânicas (Se IV e Se VI) e selenometionina por HPLC-ICP-MS em amostras de suplementos alimentares enriquecidos em selênio e em amostra de levedura enriquecida isotopicamente em 78Se. A metodologia para determinação de selênio total, utilizando diferentes gases de reação, foi otimizada empregando planejamento experimental e os limites de detecção encontrados foram entre 0,01 mg kg(-1) (CH4) e 0,1 mg kg(-1) (NH3) e a concordância com o MRC Selm-1 de entre 99 por cento (NH3) e 104 por cento (CH4). Os resultados encontrados referentes à concentração de selênio nas amostras de suplementos alimentares apresentaram uma discrepância em relação ao valor informado no rótulo entre -29 por cento e +170 por cento e, de maneira complementar, o acoplamento do HPLC ao ICP-MS permitiu realizar a especiação de selênio nas amostras de suplemento alimentar. O emprego das técnicas ICP-MS, HPLC-ICP-MS e ESI-MS possibilitou a caracterização de uma amostra de levedura enriquecida isotopicamente em 78Se em termos de sua distribuição isotópica, concentração de selênio total e selenometionina bem como proteínas com peso molecular de aproximadamente 12 kDa. / [en] The consumption of dietary supplements has a significant increase in recent years mainly for a great appeal of this product in relation to a complementation of the diet with essential elements and an improvement and maintenance of health. The combination of increased consumption and free access to this product, associated to the lack in the inspection by government, makes their consumption uncontrolled and a potential risk to the citizen health. In this scenario the development of analytical methods for quality control, including a determination of the total selenium concentration and its species becomes a primordial necessity. For this, methodologies were developed for quantification of total selenium by ICP-MS and its inorganic species (Se IV and Se VI) and selenomethionine by HPLC-ICP-MS in samples of selenium-based food supplements and in isotopically enriched yeast sample in 78Se. The methodology for total selenium determination was optimized by experimental design and the limits of detection were in the range of 0.01 mg kg(-1) (CH4) and 0.1 mg kg(-1) (NH3) and the agreement with the CRM Selm-1 were between 99 percent (NH3) and 104 percent (CH4). The results found for selenium content in the food supplements samples presented a discrepancy in relation to the labeled value between -29 percent and + 170 percent and, complementarily, coupling of HPLC to ICP-MS allowed an speciation analysis in the food supplements samples. The use of the ICP-MS, HPLC-ICP-MS and ESI-MS techniques enabled a characterization of a 78Se isotopically enriched yeast sample in terms of its isotopic distribution, total selenium concentration and selenomethionine as well as proteins with molecular weight of approximately 12 kDa.

[pt] Neste trabalho, métodos analíticos foram desenvolvidos para a determinação de elementos terras raras (REE, do inglês Rare Earth Elements), por espectrometria de massa e espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado (ICP-MS e ICP OES) numa amostra de asfalto. Foram avaliados os resultados analíticos através da análise de um material de referência certificado de rocha (GSP-1) e através da comparação dos resultados obtidos pelas duas técnicas. Dois diferentes métodos de lixiviação ácida foram empregados para o tratamento da amostra de asfalto, com HNO3 ou H2SO4, de maneira a simular os efeitos intensificados da chuva ácida. Também foi avaliada a extração da amostra com solvente orgânico e posterior lixiviação ácida, para identificar a origem (orgânica ou inorgânica) dos REE na amostra do asfalto, concluindo que eles estão presentes apenas na fração inorgânica da amostra. Os limites de detecção variaram entre 0,002 e 0,010 microgramas L elevado a menos 1 para a lixiviação com HNO3 e entre 0,001 e 0,014 microgramas L elevado a menos 1 com H2SO4, por ICP-MS, e entre 0,05 e 2,5 micrograma L elevado a menos 1 com HNO3 e entre 0,06 e 3,1 micrograma L elevado a menos 1 com H2SO4, por ICP OES. As determinações foram feitas com curvas analíticas com padrões aquosos e Rh como padrão interno. Além disso, a interferência espectral do BaO sobre Eu foi reduzida, através da precipitacao do Ba como BaSO4 quando se usou ácido sulfúrico para a lixiviacao da amostra de asfalto, reduzindo cerca de 94 porcento a concentracao de Ba em relação àquela medida no lixiviado com HNO3. As concentrações de REE variaram de 0,47 a 65,6 microgramas g menos 1, sendo que os terras raras leves (LREE) representaram 83 porcento do total de REE no asfalto investigado. O Ce foi o mais abundante dos REE no lixiviado do asfalto, seguido por Nd e La. A ordem das concentrações médias de REE no asfalto foi, em ordem decrescente: Ce maior Nd maior La maior Pr maior Sm maior Eu maior Gd maior Dy maior Er maior Yb maior Ho maior Tm maior Lu. / [en] In this study, analytical methods were developed for the determination of Rare Earth Elements by inductively coupled plasma -mass and -optical emission spectrometries (ICP-MS and ICP OES), in an asphalt sample. The analytical results were evaluated through the analysis of a rock certified reference material (GSP-1) and through the comparison of the results with the two techniques. Two different methods of acid leaching were employed for the asphalt sample treatment, with HNO3 or H2SO4, in order to simulate intensified acid rain effects. Additionally, the extraction of the sample with organic solvent and subsequent acid leaching was also evaluated to identify the origin (organic or inorganic) of REE in asphalt sample, concluding that they are present in the sample inorganic fraction. The obtained limits of detection ranged from 0.002 to 0.010 microgam L to the power of minus 1 for the leaching with HNO3 and from 0.001 to 0.014 microgram L to the power of 1 with H2SO4, by ICP-MS, and from 0.05 to 2.5 microgram L to the power of minus 1 with HNO3 and from 0.06 to 3.1 microgram L to the power of minus 1 with H2SO4, by ICP OES. The determinations were made with analytical curves with aqueous standards and Rh as internal standard. Moreover, the spectral interference by BaO on Eu was reduced, through the precipitation of Ba as BaSO4 when sulfuric acid was used for the asphalt sample leaching, decreasing about 94 percent the Ba concentration in relation to that measured in the leachate with HNO3. The concentrations of REE in the asphalt sample ranged from 0.47 to 65.6 microgran g to the power of minus 1, being the light rare earth elements (LREE) accounted for 83 percent of total REE on the asphalt investigated. Cerium was the most abundant REE in the asphalt leached, followed by Nd and La. The order of average concentrations of REE in the asphalt was, in descending order: Ce > Nd > La > Pr > Sm > Eu > Gd > Dy > Er > Yb > Ho > Tm > Lu.

[pt] Tinturas de cabelo, amplamente utilizadas em cosméticos, demandam atenção especial para garantir a ausência de substâncias prejudiciais à saúde. A Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA) estabelece limites de impurezas, como 20 mg kg(-1) para Pb e 100 mg kg(-1) para a soma dos demais elementos potencialmente tóxicos. A fim de avaliar a ocorrência de elementos potencialmente tóxicos em tinturas comercializadas no Brasil, a espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado (ICP-MS) foi empregada neste estudo para determinar as concentrações de Al, Ba, Be, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Hg, Li, Mn, Mo, Ni, Pb, Sb, Sn, Sr, Ti e Zn em 26 amostras de tinturas de cabelo. A maioria das amostras apresentou baixas concentrações dos elementos estudados (< 1 mg kg(-1) ), exceto Pb em duas amostras (T01 e T09), tinturas à base de acetato de chumbo, que apresentaram concentrações de até 3.500 mg kg(-1) , e Al com concentrações de até 480 mg kg(-1) para a amostra H01. Utilizando metodologia do Scientific Committee on Consumer Safety da União Europeia, foram avaliados os riscos à saúde associados à exposição prolongada a esses elementos. Alguns elementos demonstram margens de segurança (MS) maiores do que 100, indicando exposição segura de acordo com a Environment Protection Agency (EPA). No entanto, Al, Pb, Cr, Mn e Ni apresentaram valores de MS abaixo de 100, suscitando preocupações em relação ao uso prolongado de algumas tinturas comerciais por apresentarem um valor de MS considerado inseguro (MS < 100) pela EPA. / [en] Hair dyes, widely used in cosmetics, require special attention to ensure the absence of harmful substances to health. The Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA) establishes limits for impurities, such as 20 mg kg(-1) for Pb and 100 mg kg(-1) for the sum of other potentially toxic elements. In order to assess the occurrence of potentially toxic elements in hair dyes marketed in Brazil, inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) was employed in this study to determine the concentrations of Al, Ba, Be, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Hg, Li, Mn, Mo, Ni, Pb, Sb, Sn, Sr, Ti, and Zn in 26 hair dye samples. Most samples showed low concentrations of the studied elements (< 1 mg kg(-1) ), except for Pb in two samples (T01 and T09), lead acetate-based dyes, which showed concentrations of up to 3,500 mg kg(-1) , and Al with concentrations of up to 480 mg kg(-1) for sample H01. Using the methodology of the Scientific Committee on Consumer Safety of the European Union, health risks associated with prolonged exposure to these elements were assessed. Some elements demonstrate margin of safety (MS) greater than 100, indicating safe exposure according to the Environmental Protection Agency (EPA). However, Al, Pb, Cr, Mn, and Ni showed MS values below 100, raising concerns regarding the prolonged use of some commercial dyes as they present a MS value considered unsafe (MS < 100) by the EPA.

[pt] Os metais estão presentes em diversos materiais e muitos deles, como o níquel e o cromo, possuem papeis significativos em diversos setores industriais. A quantificação desses metais é importante tanto para obtenção de informações relevantes a respeito desses materiais, como para avaliação de possíveis contaminações ambientais. No presente trabalho, foram desenvolvidos métodos analíticos para a determinação de níquel e cromo em amostras de asfalto, brita e CAP por espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado usando calibração externa e diluição isotópica. Para a avaliação da exatidão dos métodos foram utilizados os materiais de referência certificados NIST 1084a e NBS 688. Como métodos de preparo de amostra, foram estudadas a decomposição ácida em bloco digestor, e a diluição em uma mistura de xileno/butanol na proporção 60:40 v:v (para amostras de óleo). Para a correção da interferência da espécie 40Ar12C positivo sobre o isótopo de 52Cr foi utilizada a célula de reação dinâmica com introdução de CH4 como gás de reação, o que reduziu de forma significativa o sinal de fundo característico para o isótopo de cromo. Os métodos desenvolvidos se mostraram eficientes na determinação dos metais. As recuperações obtidas para os SRMs se encontram entre 80-120 porcento. As concentrações médias, em mg kg-1 , encontradas para Ni pelos diferentes métodos nas amostras de CAP, brita e asfalto foram, respectivamente 39,9 mais ou menos 0,6, 6,7 mais ou menos 0,5 e 11,2 mais ou menos 0,8, enquanto para Cr as concentrações foram 1,8 mais ou menos 0,1, 15,3 mais ou menos 0,3, 16,6 mais ou menos 0,4. O sucesso da aplicação da diluição isotópica em amostras dissolvidas em solvente orgânico mostrou-se muito promissor, pois elimina a necessidade da decomposição ácida das matrizes tornando o preparo das amostras mais rápido e menos trabalhoso. / [en] Metals are present in several samples and many of them, such as nickel and chromium, have significant roles in several industry sectors. The quantification of these metals is important both for obtaining relevant information regarding these materials, and for evaluating possible environmental contaminations. In the present work, analytical methods were developed for the determination of nickel and chromium in asphalt, crushed stone and CAP samples by inductively coupled plasma mass spectrometry using both external calibration technique and isotopic dilution. To evaluate accuracy of the method, the certified reference materials NIST 1084a and NBS 688 were used. Two different methods of sample preparation were employed, block digestion and direct dilution in a xylene / butanol mixture using a 60:40 v:v ratio (for the oil samples). For the interference correction imposed by 40Ar12C over 52Cr, the dynamic reaction cell was used with CH4 as the reaction gas, which significantly reduced the characteristic background signal of the chromium isotope. The methods developed proved to be efficient in the determination of the metals in question. The recovery values obtained for the SRMs were between 80-120 percent. The average concentrations, in mg kg-1 , found for Ni by the different methods in CAP, crushed stone and asphalt samples were, respectively, 39,9 more or less 0,6, 6,7 more or less 0,5 and 11,2 more or less 0,8, while for Cr the concentrations were 1,8 more or less 0,1, 15,3 more or less 0,3, 16,6 more or less 0,4. The successful application of isotope dilution in samples dissolved in organic solvent is very promising because it eliminates the need for acid digestion, making the sample preparation faster and less labor intensive.

[pt] A distribuição de elementos de terras raras (REE) é representativa das rochas e solos que originalmente os contêm e é frequentemente usada como parâmetro geoquímico ou ambiental para identificação de fontes. Este trabalho propõe um novo método de preparo de amostras para a determinação de elementos de terras raras (REE) por espectrometria de massa de plasma acoplada indutivamente (ICPMS) em amostras ambientais com altas concentrações de Ba. O método consiste na diluição das amostras, obtidas após decomposição ácida em sistema aberto, com ácido sulfúrico 10 porcento (v/v) para a separação de Ba2positive como BaSO4. A remoção da interferência sobre os isótopos de Eu (151Eu and 153Eu) foi eficiente para concentrações de Ba superiores a 0,1 mg L-1. A exatidão e a precisão foram verificadas pela análise de tres materiais certificados, rocha basáltica (NIST 688), Geological Survey (Granite G-2) e sedimento marinho (MESS-3). A metodologia proposta foi aplicada ao pavimento asfáltico, à brita e ao material de referencia certificado. Adicionalmente, todas as amostras foram decompostas por fusão alcalina e as concentrações de elementos majoritários e Eu foram determinadas por espectrometria de emissão ótica de plasma acoplada indutivamente (ICP OES). Os resultados da Eu estavam de acordo com a metodologia proposta, e os limites de detecção (LOD) para REE variaram de 0,003 mg L-1 (Lu) a 0,010 mg L-1 (Gd). A distribuição de REE foi medida em sedimentos superficiais e amostras de testemunhos coletados na Baía de Sepetiba, entre junho e setembro de 2016. A faixa de concentração de SREE foi entre 25-496 mg kg-1. Esse monitoramento é importante para avaliar o impacto da urbanização e desenvolvimento rápido e não planejado de atividades antropogênicas, comuns em muitas áreas costeiras tropicais do Brasil. / [en] The distribution of rare earth elements (REE) is representative of the rocks and soils that originally contain them and it is often used as a geochemical or an environmental parameter for source identification. This thesis proposes a new method for the determination of rare earth elements (REE), by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS), in challenging environmental samples with high Ba concentrations. The method consists in diluting the wet sample digests, obtained after acid decomposition in an open system, with 10 porcento (v/v) sulfuric acid for the separation of Ba2+ as BaSO4. The interference removal on both Eu isotopes (151Eu and 153Eu) was efficient for Ba concentrations higher than 0.1 mg L-1. Accuracy and precision were verified by analysis of two certified materials, NIST 688 Standard Reference Material of basalt rock, Geological Survey G-2 granite and marine sediment reference material (MESS-3) provided by the National Research Council in Canada (NRC) was used to evaluate the accuracy of the REE determination in marine sediments. The proposed methodology was applied to asphalt pavement and crushed stone. Additionally, for comparison, all samples were decomposed by fusion and major elements and Eu concentrations were determined by inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP OES). The Eu results were in agreement with the proposed methodology, and limits of detection (LOD) for REE varied from 0.003 mg L-1 (Lu) to 0.010 mg L-1 (Gd). The distribution of REE was also measured in surface sediments and sediment core collected in Sepetiba Bay, between June and September of 2016. The range of SREE concentrations was established between 25-496 mg kg-1. This monitoring is important to evaluate the impact of the fast and unplanned urbanization and development of anthropogenic activities, common to many tropical coastal areas in Brazil.

[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.

[pt] Este trabalho teve como objetivo caracterizar química e morfologicamente material particulado (PM2.5 e PM10) coletado na zona sul e oeste da cidade de Rio de Janeiro e na região metropolitana, utilizando técnicas como a Cromatografia de íons (CI), Espectrometria de Massas com Plasma Indutivamente Acoplado (ICPMS) e a Microscopia Eletrônica de Varredura acoplada ao Espectrômetro de RaiosX por Dispersão de Energia (MEV-EDX). Além disso, foram realizados ensaios toxicológicos com C. elegans para avaliar os efeitos da exposição ao material particulado (MP), nas diferentes frações de tamanho. Concentrações médias anuais de PM2.5 entre 7,40 +/- 3,96 (micrograma)m-3 e 17,4 +/- 7,38 (micrograma) m-3 foram medidas durante os anos 2015 e 2018, as quais foram inferiores ao padrão intermediário da qualidade do ar, estabelecido pelo CONAMA, registando-se as maiores médias anuais durante o 2016, ano em que foram realizados os Jogos Olímpicos. Resultados das análises químicas mostraram que o MP em todos os pontos de coleta estava constituído principalmente por espécies iônicas como Cl- , NO3 - , Na+ e SO4 2- e elementos como V, Ni, Cu, Cd, Sn e Pb, sendo determinadas apenas variações significativa (p menor que 0,05) nas concentrações de SO4 2- , NO3 - , Na+ , Cu e Sn, entre os períodos estudados. Através dos resultados das análises de MEV-EDX as partículas atmosféricas se classificaram segundo sua morfologia – Fuligem, esféricas, biológica e minerais- e segundo sua composição elementar – partículas com teor de enxofre, de cloro e de ferro -. Finalmente, efeitos tóxicos foram observados pela exposição ao PM10 e PM2.5 em organismos C. elegans, alterando parâmetros fisiológicos (e.g. crescimento e reprodução) e promovendo respostas dos mecanismos antioxidantes, como resultado do estresse oxidativo gerado por espécies presentes no MP. / [en] This work aimed to characterize chemically and morphologically particulate matter (PM2.5 and PM10) collected in the south and west zones of the city of Rio de Janeiro and in the metropolitan region, using techniques such as ion chromatography (IC), inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) and Scanning electron microscopy- energy dispersive spectrometry (SEM-EDX). Annual mean concentrations of PM2.5 between 7,40 +/- 3,96 microgram m-3 e 17,4 +/- 7,38 microgram m-3 were measured during the years 2015 and 2018, which were lower than the intermediateair quality standard established by CONAMA, with the highest annual averages recorded during 2016, the year in which the Olympic Games were held. In addition, toxicological tests were performed with C. elegans to evaluate the effects of exposure to particulate matter (PM) in the different size fractions. Results of the chemical analysis showed that PM at all collection sites consists mainly of ionic species such Cl- , NO3 - , Na+ and SO4 2- and elements such as V, Ni, Cu, Cd, Sn and Pb, being determined only significant variations (p less than 0,05) in the concentrations of SO4 2- , NO3 - , Na+ , Cu, and Sn, between the studied periods. Based on the results of the SEM-EDX analysis, atmospheric particles were classified according to their morphology – Soot, spherical, biological and minerals- and according to their elemental composition – particles with sulfur, chlorine and iron content. Finally, toxic effects were observed by exposure C. elegans organisms to PM10 and PM2.5, altering physiological parameters (e.g growth and reproduction) and promoting antioxidant mechanisms responses, as a result of oxidative stress generated by compounds present in the PM.

[pt] Uma das formas de detectar a contaminação ambiental é pela análise de respostas bioquímicas, ou biomarcadores, de tecidos de organismos-sentinela, como os mamíferos marinhos, uma vez que estes atuam como bioindicadores da saúde dos oceanos e de suas respectivas cadeias tróficas. A toninha (Pontoporia blainvilei) e o golfinho-de-dentes-rugosos (Steno bredanensis) são animais com longa expectativa de vida e estão no topo da cadeia alimentar, sendo, portanto, considerados indicadores adequados de contaminação ambiental. Neste trabalho foram estudadas as concentrações de metais e metalóides, tanto não-essenciais quanto essenciais, em amostras de fígado, rim e músculo de indivíduos de P. blainvilei e S. bredanensis coletados na Região dos Lagos e Norte Fluminense do estado do Rio de Janeiro, através da técnica de espectrometria de massas com plasma indutivamente acoplado (ICP-MS). Além das concentrações totais, foram avaliados como estes se distribuem nas diferentes frações subcelulares, obtidas a partir de processos de extração diferencial. Além disso, foi avaliada também a indução de metalotioneína (MT) e glutationa reduzida (GSH), consideradas proteínas de resposta a este tipo de contaminação, por espectrofotometria na região do UV-visível. Não houve diferença significativa entre as concentrações de MT encontradas nos três tecidos analisados para ambas as espécies, nem para GSH em P. blainvilei. No entanto, foi verificada uma diferença significativa entre GSH de fígado e músculo em S. bredanensis. Como esperado, a concentração no fígado foi mais elevada, por este ser um órgão metabolicamente ativo, além do principal órgão de destoxificação. Em P. blainvilei, elementos como Al, As, Cd, Cr, Mn, Pb e Ti, apresentaram altas concentrações nas frações termolábil e termoestável de todos os tecidos avaliados, indicando que grande parte destes analitos está sendo destoxificado por complexação com MT ou outras proteínas e compostos não enzimáticos. Outros elementos, como Ag, Cu, Fe, Hg, Ni, Se, Sn e Zn, embora presentes nos indivíduos, apresentaram a maior parte de sua concentração na fração insolúvel, indicando que, provavelmente, as vias preferenciais de destoxificação destes elementos nesta espécie não sejam realizadas através de MT. Em S. bredanensis, os metais Al e Cr também foram encontrados majoritariamente na fração insolúvel. Com relação às concentrações totais desses metais, níveis elevados para a maioria dos analitos foram observados em fígado, rim e músculo na espécie S. bredanensis. Diversas correlações estatisticamente significativas foram observadas entre elementos não-essenciais e essenciais em todas as frações subcelulares, no fígado e músculo de ambas espécies, através de uma análise de componentes principais. Além disso, alguns efeitos protetivos foram postulados contra elementos não-essenciais, avaliados a partir de cálculos de razões molares. Diferentes perfis foram observados para metaloproteínas contidas na fração termoestável destes indivíduos, através da técnica de cromatografia de alta eficiência acoplada a ICP-MS (HPLC-ICP-MS), indicando acúmulo dos metais e metalóides nos tecidos analisados, possível perturbação da homeostase dos elementos essenciais e tentativas de desintoxicação de metais não-essenciais por diversas metaloproteínas. / [en] One of the ways to detect environmental contamination is by analyzing biochemical responses, or biomarkers, in sentinel species tissues, such as marine mammals, as these animals act as bioindicators of ocean health and their respective trophic chains. Porpoises (Pontoporia blainvilei) and rough-toothed dolphins (Steno bredanensis) present long-life expectancy and are at the top of the food chain and are, therefore, considered appropriate environmental contamination indicators. In this study, environmental contamination by metals and metalloids, both non essential and essential, was assessed by means of inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS), as well as their distribution in different subcellular fractions, obtained from differential extraction processes analysis, in P. blainvilei and S. bredanensis liver, kidney and muscle samples of individuals sampled from in the Lakes and Northern Fluminense regions, in the state of Rio de Janeiro. In addition, the induction of both metallothionein (MT) and reduced glutathione (GSH) considered response proteins to this type of contamination, were also assessed by spectrophotometry in the UV-visible region. No significant difference between MT concentrations in the three analyzed tissues were noted for both species. This was also observed for GSH in P. blainvilei. However, a significant difference was observed between liver and muscle GSH in S. bredanensis, and, as expected, liver concentrations were higher as this is a metabolically active and main detoxification organ. In P. blainvilei, metals like as Al, As, Cd, Cr, Mn, Pb e Ti were present in high concentrations in the thermolabile and thermostable fractions of all evaluated tissues, indicating that a significant portion of these analytes is being detoxified by complexation with MT or other proteins and non-enzymatic compounds. Some metals, such as Ag, Cu, Fe, Hg, Ni, Se, Sn e Zn although detected, were present mostly in the insoluble fraction, indicating that the preferred detoxification pathways of these elements in this species are probably not performed through MT. In S. bredanensis, Al and Cr were also detected in the insoluble fraction. Regarding the total concentrations of these metals, high levels for most analytes were observed in S. bredanensis liver, kidney and muscle. Several statistically significant correlations between toxic and essential elements were observed in the liver and muscle of both species for all subcellular fractions, through a principal component analysis. In addition, some protective effects were postulated against toxic elements, evaluated from molar ratios calculations. Different profiles were observed for metalloproteins contained in the thermostable fraction of these individuals, using high efficiency chromatography coupled to ICP-MS (HPLC- ICP-MS), indicating metal and metalloid accumulation in the analyzed tissues, possible disturbance of elemental homeostasis and attempts to detoxify toxic metals by several metalloproteins.

[pt] Durante o período compreendido entre junho e dezembro de 2014, foram coletadas amostras de MP2.5 e MP10 ao longo da orla marítima do Rio de Janeiro, com a finalidade de caracterizar quimicamente as espécies presentes, identificar as possíveis fontes e avaliar a influência do oceano nas amostras. As amostras foram coletadas por um período de 24 h utilizando Hi-Vol e filtros de fibra de vidro e quartzo. A massa do material particulado (MP) foi determinada por gravimetria. Os filtros com MP foram extraídos com água e/ou HNO3. O extrato ácido foi analisado por Espectrometria de Massas com Plasma Indutivamente Acoplado para a determinação de onze elementos. O extrato aquoso foi analisado por Cromatografia Iônica e Carbono Orgânico Total, para a determinação de íons inorgânicos e de ácidos orgânicos e carbono orgânico. As maiores concentrações de íons inorgânicos, foram obtidas para SO42->Na+>NO3->Cl->C2O42- na maioria das estações monitoradas. Em MP2,5 correlações acima de 0,7 foram observadas entre os íons NO3- e SO42-, além disso, estes aníons também apresentaram coeficientes de correlação significativos com o NH4+, sugerindo fontes antrópicas e a formação de aerossóis secundários. Por outro lado, no MP10 foi possível observar a contribuição marinha nas amostras, através das correlações fortes, entre o Na+, principal traçador de água de mar, com o Cl-, Mg2+ e Ca2+. Finalmente, através da fração mássica reconstituída se observou que as fontes naturais, representadas pelo aporte do solo e do sal marinho contribuem com cerca do 50 porcento dos aerossóis nas duas frações, apresentando maiores porcentagens no MP10, enquanto que, os aerossóis secundários predominam no MP2,5. / [en] During the period between June and December of 2014, was collected samples of PM2.5 and PM10 along the seafront of Rio de Janeiro, in order to chemically characterize the species present, identify the possible sources and evaluate the influence of the ocean in the samples. The samples were collected for a 24 h period using Hi-Vol and quartz and glass fiber filters. The particulate material (PM) mass was determined by gravimetry. The filters with PM were extracted with water and/or HNO3. The acid extract was analyzed by Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry for the determination of eleven elements. The aqueous extract was analyzed by Ionic Chromatography and Total Organic Carbon, for the determination of inorganic ions and organic acids and organic carbon. The highest inorganic ions concentrations were obtained for SO42->Na+>NO3->Cl-->C2O42- in most of the monitored stations. In PM2,5 correlations were observed above 0,7 between the ions NO3- and SO42-, furthermore, this anions also showed significant correlation coefficients with NH4+, suggesting anthropogenic sources and the formation of secondary aerossols. On the other hand, in PM10 was possible to observed the marine contribution in the samples, through the strong correlations, between o Na+, major tracer of seawater, with Cl-, Mg2+ e Ca2+. Finally, through the reconstituted mass fraction it was observed that the natural sources, represented by land and sea salt contributes about 50 percent of the aerossol in the two fractions, showing higher percentages in the PM10, while, the secondary aerossol prevail in the PM2,5.