[pt] O objetivo deste estudo foi determinar a concentração de metais, compostos orgânicos e inorgânicos por suspensão aquosa e análise dos metais por abertura ácida presentes nas amostras de PM10 coletadas em áreas urbanas, industrial e rural da Região Metropolitana do Rio de Janeiro. A concentração de PM10 foi determinada por análise gravimétrica. Espécies inorgânicas e orgânicas presentes nos extratos aquosos foram determinadas por cromatografia de íons e carbono orgânico total (TOC). Os extratos ácidos, e também os aquosos, foram analisados por ICP-MS (espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado) e por ICP OES (espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado) para determinar a concentração de metais. As correlações entre as concentrações de PM10 e de metais foram avaliadas, considerando os dados meteorológicos para cada ponto de coleta e origem das massas de ar. Os resultados mostraram que as concentrações médias de PM10 foram de 36 micrograma m-3 na área rural, 50 micrograma m-3 na área urbana e 74 micrograma m-3 na área industrial. A concentração de PM10 medida na área industrial ultrapassou, em geral, o limite estabelecido pela resolução CONAMA, de 50 micrograma m-3. O teor de metais apresentou maior concentração na área industrial, sendo predominantes ferro, zinco, alumínio, titânio, manganês, cromo, níquel, cádmio e chumbo. Na área de maior tráfego, foi detectada a maior concentração de cobre e vanádio. As espécies iônicas foram maiores na área urbana, devido à proximidade do oceano. Na área rural, menores concentrações de espécies antropogênicas, como sulfato, nitrato e alguns metais (Pb, Cr, V e Ni) foram medidas. Assim, as concentrações das espécies estudadas são influenciadas pelas características locais. Porém, também foi observado a influencia do transporte de poluentes de longa distância, como queimadas e poeiras dos desertos do continente africano. Os percentuais dos extratos ácido/aquoso demonstraram que os metais extraídos de forma mais eficiente foram V e Ni (maior que 45 porcento), enquanto que os menos extraídos foram Al e Fe (menor que 3 porcento), conforme o esperado. A fração aquosa é importante para avaliar a biodisponibilidade de metais associados a danos à saúde. / [en] The scope of this study was to measure the concentration of metals and organic and inorganic anions in aqueous and acid extracts of PM10 samples collected in urban, industrial and rural zones of Rio de Janeiro. PM10 concentration was determined by gravimetric analysis and the organic and inorganic species in the aqueous extracts were determined by ion chromatography and total organic carbon (TOC). The aqueous and acid extracts were analyzed by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) and by ICP OES (inductively coupled plasma optical emission spectrometry), in order to determine metal content. Correlations between PM10 and metal concentrations were evaluated, considering meteorological data for each site. Results showed that the average PM10 concentrations were 36 microgram m-3; 50 microgram m-3 and 74 microgram m-3 at the rural, downtown and industrial sites, respectively. The measured PM10 concentration in the industrial site exceeded the limit allowed by the Brazilian law, which is 50 microgram m-3. While industrial area had the highest concentrations of metals, such as Fe, Zn, Al, Ti, Mn, Cr, Ni, Cd and Pb, the highest concentrations of Cu and V were found in areas with higher traffic densities. Ionic species had higher concentrations in the urban site due to the proximity to the ocean. The lowest concentrations of species from anthropogenic sources, such as sulfate, nitrate and some metals (Pb, Cr, V and Ni) were measured in the rural area. Hence, studied species concentrations are influenced by site locations, but the influence by the transportation of long distance pollutants, such as biomass burning and dust from African deserts was also observed. The acid/aqueous percentiles showed that the most efficiently extracted metals in the aqueous phase were V and Ni (greater than 45 percent) while the less efficiently extracted were Al and Fe (less than 3 percent), as expected. The aqueous fraction is important to evaluate the bioavailability of metals that are associated to damage to the human health.

[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.