A represa Billings é o maior reservatório de água que abastece o estado de São Paulo. Está localizada na bacia do Alto Tietê na região metropolitana de São Paulo, em uma área de proteção ambiental. Contudo, desde o início da sua inundação, vem sofrendo sérias agressões ambientais. Entre elas, o fluxo de entrada de água do rio Pinheiros, usado para controle de enchentes na região metropolitana de São Paulo. A constante entrada de contaminantes na represa se torna preocupante, considerando que, no seu entorno, há diferentes tipos de assentamentos, entre os quais de famílias de pescadores, que usam estas águas sem tratamentos convencionais para consumo doméstico e pesca artesanal para subsistência. Portanto, este estudo teve como objetivo realizar uma avaliação temporal dos níveis de metais presentes na água e em tecidos dos peixes da represa, correlacionando estes valores com o fluxo de entrada de água do rio Pinheiros e do índice pluviométrico na região. Durante o período de um ano, cerca de 800 indivíduos, dentre as principais espécies de peixes consumidas na região Geophagus brasiliensis (acará), Hoplias malabaricus (traíra), Tilapia rendalli (tilápia) e Astyanax ssp (lambari), de sete pontos de pesca, foram coletadas e analisados. Amostras de águas foram coletadas em 13 pontos sugeridos pelos pescadores locais. Considerando cada espécie de peixe analisada, os níveis de metais estão na mesma ordem de magnitude, independentemente da região de captura. Os níveis de Cr, em cerca de 60% dos acarás, 98% dos lambaris, 67% dos traíras e 100% de tilápia não atenderam ao limite estabelecido pela ANVISA. Cu e Hg, em todas as amostras atenderam aos limites estabelecidos pela legislação nacional. A inserção das águas do rio Pinheiros claramente afeta a qualidade da água da represa. As regiões mais contaminadas são: Pedreira, Margem do Bororé, Alvarenga, Barragem Taquacetuba, Casa Caída e Ilha do Biguá. Observou-se também que 100% de amostras não atendem ao limite estabelecido pelo CONAMA; para Cu, Mn, Ni, cerca de 50% não cumprem o limite estipulado para Cd e 20% para Zn. Em linhas gerais, observou-se que esta inserção altera todo o regime natural da represa, mas que ainda assim é possível absorver a contaminação recebida. / The Billings Dam is the largest reservoir of water that supplies in the state of São Paulo. It is part of the Alto Tiete basin, which is located in the metropolitan region of São Paulo in an environmentally protected area. In spite of that, since the beginning of its flooding, several environmental aggressions were observed. Among them the inflow of water from Pinheiros river, used to control floods in the metropolitan region of Sao Paulo .The constant input of contaminants in the dam becomes worrisome, considering that, in its surroundings, there are different kinds of settlements, among them families of fishermen, who use these waters without conventional treatments for domestic consumption and artisanal fishing for livelihood. Therefore, this study aimed to carry out a temporal evaluation of metal levels present in dam\'s water and fish tissue, correlating these values with the water input flow of Pinheiros River and pluviometric index in the region. During a period of one year, circa of 800 individuals among the main consumed fish species in the region Geophagus brasiliensis (acará), Hoplias malabaricus (traíra), Tilapia rendalli (tilápia) e Astyanax ssp (lambari), from seven fishing places were collected and analysed. It was also collected water from thirteen places chosen by local fishermen. Considering each fish specimen analyzed, the levels of metals are in the same order of magnitude regardless of the region of capture. The levels of Cr in circa of 62% of acarás, 98% of lambaris, 67% of traíras and 100% of tilapia do not meet the limit stipulated by ANVISA. Cu and Hg, in all samples meet the limits set by national legislation. The Pinheiros river water clearly affects the quality of dam\'s water. The most contaminated regions were: Pedreira, Margem do Bororé, Alvarenga, Barragem Taquacetuba, Casa Caída and Ilha do Biguá. It was observed that 100% of samples do not meet the limits established for water quality by CONAMA for Cu, Mn and Ni, 50% do not meet the limit for Cd and 20% for Zn . In general, we can observe the entry of to the waters of Pinheiros River during operation of the flotation system and even during the flood control changes the whole natural scheme of the dam, although the dam still manages to absorb the contamination that is received.

Neste trabalho são apresentados resultados sobre o desenvolvimento de um sensor visando à utilização no monitoramento de peróxido de hidrogênio em amostras de reações Fenton. Superfícies eletródicas modificadas com filmes de poli-azul de metileno (PMB) e óxido de rutênio de hexacianoferrato (RuOHCF) sem e com a incorporação de nanotubos de carbono de paredes múltiplas (MWCNTs) foram utilizadas para a detecção amperométrica de peróxido de hidrogênio. O efeito da ordem de deposição do PMB e MWCNT foi avaliado por voltametria cíclica e espectroscopia de impedância eletroquímica. Estudos realizados por voltametria cíclica indicaram que a superfície modificada com PBM/MWCNTs facilita a redução catódica do peróxido de hidrogênio, processo que ocorre em 0,0 V vs. Ag/AgCl/KCl(sat). O método para a detecção de peróxido de hidrogênio apresentou uma resposta linear de 109 a 3000 µmol L-1, com limite de detecção de 20,7 µmol L-1 e sensibilidade de 108 µA mmol-1 L cm-2. O eletrodo modificado com RuOHCF foi utilizado para a detecção amperométrica de peróxido de hidrogênio por análise em injeção em fluxo (FIA). O método apresentou uma resposta linear de 10 a 5000 µmol L-1 e limite de detecção de 1,7 µmol L-1. Aplicações em amostras comerciais também foram realizadas, e os resultados foram concordantes com os obtidos por método padrão. Estudos sobre o processo eletrocatalítico da reação de peróxido de hidrogênio em filmes de RuOHCF foram investigados utilizando eletrodo rotativo. A incorporação de MWCNTs na superfície eletródica também foi analisada com o filme de RuOHCF. Os resultados indicaram que a presença de MWCNTs melhorou a resposta do sensor para peróxido de hidrogênio em potenciais próximos a 0,0 V vs. Ag/AgCl/KCl(sat). A influência da quantidade de MWCNTs foi avaliada por amperometria em 0,0 V vs. Ag/AgCl/KCl(sat) na presença de peróxido de hidrogênio. O eletrodo modificado com 100 µg de MWCNTs e posterior deposição do filme de RuOHCF apresentou melhores características analíticas. Obteve-se como resultado uma curva analítica em um intervalo de 0,1 a 10 mmol L-1, originando uma reta de acordo com a equação: -I (µA) = 0,26 + 31,2 [H2O2] (mmol L-1), R2= 0,9999. A sensibilidade foi de 1560 µA mmol-1 L cm-2 e os limites de detecção e quantificação foram estimados em 4,7 (S/N = 3) e 15,8 (S/N = 10) µmol L-1, respectivamente. Comparando-se as características analíticas dos filmes de PMB e RuOHCF depositados na superfície dos MWCNTs, aquele que apresentou melhor resultado foi o eletrodo modificado com MWCNTs e RuOHCF por ter melhor limite de detecção e maior sensibilidade. Esse eletrodo modificado com MWCNTs e RuOHCF foi utilizado para monitorar o consumo de peróxido de hidrogênio em amostras de reação Fenton. Também foi avaliado o efeito da presença de Fe3+ contido no próprio processo de degradação. A interferência foi eliminada complexando o Fe3+ com oxalato. Finalmente, o eletrodo foi utilizado para monitorar a concentração de peróxido de hidrogênio na degradação de fenol e os resultados foram concordantes com os obtidos por método espectrofotométrico / This work presents results on the development of a sensor to monitor the hydrogen peroxide content in samples of Fenton reaction. The electrode surface was modified with films of poly-methylene blue (PMB) and ruthenium oxide hexacyanoferrate (RuOHCF). In some cases, multiwalled carbon nanotubes (MWCNT) were also used. The effect of the order of deposition of PMB and MWCNTs was evaluated by cyclic voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy. The influence of immobilization of various platforms in the performance of fabricated sensors for hydrogen peroxide was also studied. Cyclic voltammetry experiments indicated that the surface modified with PMB/MWCNTs facilitates the cathodic reduction of hydrogen peroxide, a process that occurred at 0.0 V vs. Ag/AgCl/KCl(sat). The method showed a linear response from 109 to 3000 µmol L-1 hydrogen peroxide. The limit of detection was estimated as 20.7 (S/N = 3) µmol L-1 with a sensitivity of 108 µA mmol-1 L cm-2. Electrodes modified with RuOHCF films were used for the amperometric detection of hydrogen peroxide by flow injection analysis (FIA).The method showed a linear response from 10 to 5000 µmol L-1 and a detection limit of 1.7 µ mol L-1. Analyses of hydrogen peroxide in commercial samples were also performed, and the results agreed with those obtained by a standard method. Studies on the kinetics of the electrocatalytic reduction of hydrogen peroxide in RuOHCF films were carried out using rotating disc voltammetric. The immobilization of MWCNTs on RuOHCF films was also investigated. The results indicated that the presence of MWCNTs facilitated the electrocatalytic reduction of hydrogen peroxide at potential values near to 0.0 V vs. vs. Ag/AgCl/KCl(sat). The influence of the amount of MWCNTs was studied by amperometry at 0.0 V vs. vs. Ag/AgCl/KCl(sat) in the presence of hydrogen peroxide. The electrode modified with 100 µg of MWCNTs and subsequent deposition of the RuOHCF film showed better analytical characteristics. An analytical curve ranging from 0.1 to 10 mmol L-1 hydrogen peroxide was obtained, resulting in a straight line according to the equation: -I (µA) = 0.26 + 31.2 [H2O2] (mmol L-1), R2= 0.9999. The sensitivity was found to be 1560 µA mmol-1 L cm-2 and the detection and quantification limits were estimated at 4.7 (S / N = 3) and 15.8 (S / N = 10) mmol L-1, respectively. Electrodes modified with MWCNTs and RuOHCF films leaded to better detection limit and sensitivity in comparison to those modified with MWCNTs and PMB. This MWCNTs and RuOHCF modified electrode was used to monitor the consumption of hydrogen peroxide in samples of Fenton reaction and the effect of Fe3+ generated in the degradation process was also examined. The interference was minimized by adding oxalate to the samples. Finally, the sensor was used to monitor the concentration of hydrogen peroxide in the degradation of phenol and the results were in agreement with those obtained by using spectrophotometry

O presente trabalho inclui duas etapas da pesquisa. Na primeira fase do projeto, a oxidação eletroquímica do nitrito em eletrodo de carbono vítreo modificado com um filme obtido eletrostaticamente de Co-TRP/Zn-TPPS, foi investigada em pH 4,7. Um aumento de corrente foi detectado em 0,75V, cujo máximo foi proporcional à concentração do íons nitrito, exibindo uma dependência inversa com a espessura do filme. A velocidade de transferência de carga foi avaliada por cronoamperometria, sendo que a velocidade de difusão da carga eletroquímica através do filme é mais alta do que a velodicade de difusão do íon em solução. O processo catalítico envolvendo a oxidação do íon nitrito no filme de pares de depósitos alternados foi também investigado com as técnicas da voltametria cíclica e de disco rotativo. Em concentrações relativamente baixas de substrato, o processo mediado foi tratado como um sub-caso, SR, na notação de Saveant, permitindo o cálculo da constante de velocidade para a reação de troca na interface filme-solução, sendo que tal valor foi estimado em 3,4x103 dm3 mol-1 s-1. Na segunda parte da investigação, a potencialidade analítica do eletrodo modificado foi confirmada por experimentos de injeção em fluxo usando solução carregadora tampão pH 4,7. Devido à atividade catalítica da camada imobilizada, a determinação de nitrito foi realizada em potencial menos positivo do que aqueles obtidos em eletrodos polidos (0,75 V vs. Ag/AgCl) e os dados obtidos demostraram o melhor desempenho do eletrodo modificado, indicando excelente repetibilidade e maior sensibilidade. Na condição experimental otimizada, o nitrito foi determinado na configuração FIA com limite de detecção de 0,1 &#181mol L-1 e a faixa analítica de aplicabilidade do método foi de 1 a 1000 µmol L-1. Nitrato também foi quantificado após sua redução estequiométrica a nitrito pela passagem da solução através da coluna de cádmio/cobre. Ambos analitos foram quantificados em água mineral e amostras de saliva e os resultados foram concordantes com aqueles obtidos usando método oficial. / This present work includes two research steps. ln the first step the electrochemical oxidation on nitrite on a glassy carbon disc electrode, modified with an electrostatically assembled film of tetraruthenated cobalt porphyrin/(meso-tetra(4-sulphonatephenyl)porphyrinate zinc(II), was investigated at pH = 4.7. A current enhancement was observed by using the modified electrode, the signal being proportional to the concentration of nitrite ions and exhibiting an inverse dependence with the film thickness. The charge transfer rate was evaluated by chronoamperometry, showing that the rate of diffusion of electrochemical charge through the film is higher than the rate of diffusion of substrates in solution. The catalytic process involving the oxidation of the nitrite ions at the bilayered film was also investigated based on cyclic and rotating disc voltammetry. At relatively low substrate concentrations the mediated process has been dealt with in terms of the SR sub-case in Saveant\'s notation, allowing the calculation of the rate constant for the cross-exchange reaction at the film-solution interface as 3.4x103 dm3 mol-1 s-1. In the second part the analytical potentiality of the modified electrode was studied by flow injection experiments carried out by using a pH 4.7 buffer as carrier solution. Owing to the catalytic activity of the immobilized layer, the determination of nitrite was performed at less positive potentials (0.75 V versus Ag/AgCl) and the data obtained showed a better performance indicated by both an excellent repeatability and increased sensitivity. At the optimized experimental condition, nitrite was determined in the FIA configuration with a limit of detection of 0.1 µmol L-1. Nitrate was also quantified after its stoichiometric reduction to nitrite by passing the solution through a cadmium/copper column. Both analytes were quantified in mineral water and saliva samples and the results were in agreement with the ones obtained by using an official method.

Neste trabalho são apresentados resultados sobre o desenvolvimento de um sensor visando à utilização no monitoramento de peróxido de hidrogênio em amostras de reações Fenton. Superfícies eletródicas modificadas com filmes de poli-azul de metileno (PMB) e óxido de rutênio de hexacianoferrato (RuOHCF) sem e com a incorporação de nanotubos de carbono de paredes múltiplas (MWCNTs) foram utilizadas para a detecção amperométrica de peróxido de hidrogênio. O efeito da ordem de deposição do PMB e MWCNT foi avaliado por voltametria cíclica e espectroscopia de impedância eletroquímica. Estudos realizados por voltametria cíclica indicaram que a superfície modificada com PBM/MWCNTs facilita a redução catódica do peróxido de hidrogênio, processo que ocorre em 0,0 V vs. Ag/AgCl/KCl(sat). O método para a detecção de peróxido de hidrogênio apresentou uma resposta linear de 109 a 3000 µmol L-1, com limite de detecção de 20,7 µmol L-1 e sensibilidade de 108 µA mmol-1 L cm-2. O eletrodo modificado com RuOHCF foi utilizado para a detecção amperométrica de peróxido de hidrogênio por análise em injeção em fluxo (FIA). O método apresentou uma resposta linear de 10 a 5000 µmol L-1 e limite de detecção de 1,7 µmol L-1. Aplicações em amostras comerciais também foram realizadas, e os resultados foram concordantes com os obtidos por método padrão. Estudos sobre o processo eletrocatalítico da reação de peróxido de hidrogênio em filmes de RuOHCF foram investigados utilizando eletrodo rotativo. A incorporação de MWCNTs na superfície eletródica também foi analisada com o filme de RuOHCF. Os resultados indicaram que a presença de MWCNTs melhorou a resposta do sensor para peróxido de hidrogênio em potenciais próximos a 0,0 V vs. Ag/AgCl/KCl(sat). A influência da quantidade de MWCNTs foi avaliada por amperometria em 0,0 V vs. Ag/AgCl/KCl(sat) na presença de peróxido de hidrogênio. O eletrodo modificado com 100 µg de MWCNTs e posterior deposição do filme de RuOHCF apresentou melhores características analíticas. Obteve-se como resultado uma curva analítica em um intervalo de 0,1 a 10 mmol L-1, originando uma reta de acordo com a equação: -I (µA) = 0,26 + 31,2 [H2O2] (mmol L-1), R2= 0,9999. A sensibilidade foi de 1560 µA mmol-1 L cm-2 e os limites de detecção e quantificação foram estimados em 4,7 (S/N = 3) e 15,8 (S/N = 10) µmol L-1, respectivamente. Comparando-se as características analíticas dos filmes de PMB e RuOHCF depositados na superfície dos MWCNTs, aquele que apresentou melhor resultado foi o eletrodo modificado com MWCNTs e RuOHCF por ter melhor limite de detecção e maior sensibilidade. Esse eletrodo modificado com MWCNTs e RuOHCF foi utilizado para monitorar o consumo de peróxido de hidrogênio em amostras de reação Fenton. Também foi avaliado o efeito da presença de Fe3+ contido no próprio processo de degradação. A interferência foi eliminada complexando o Fe3+ com oxalato. Finalmente, o eletrodo foi utilizado para monitorar a concentração de peróxido de hidrogênio na degradação de fenol e os resultados foram concordantes com os obtidos por método espectrofotométrico / This work presents results on the development of a sensor to monitor the hydrogen peroxide content in samples of Fenton reaction. The electrode surface was modified with films of poly-methylene blue (PMB) and ruthenium oxide hexacyanoferrate (RuOHCF). In some cases, multiwalled carbon nanotubes (MWCNT) were also used. The effect of the order of deposition of PMB and MWCNTs was evaluated by cyclic voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy. The influence of immobilization of various platforms in the performance of fabricated sensors for hydrogen peroxide was also studied. Cyclic voltammetry experiments indicated that the surface modified with PMB/MWCNTs facilitates the cathodic reduction of hydrogen peroxide, a process that occurred at 0.0 V vs. Ag/AgCl/KCl(sat). The method showed a linear response from 109 to 3000 µmol L-1 hydrogen peroxide. The limit of detection was estimated as 20.7 (S/N = 3) µmol L-1 with a sensitivity of 108 µA mmol-1 L cm-2. Electrodes modified with RuOHCF films were used for the amperometric detection of hydrogen peroxide by flow injection analysis (FIA).The method showed a linear response from 10 to 5000 µmol L-1 and a detection limit of 1.7 µ mol L-1. Analyses of hydrogen peroxide in commercial samples were also performed, and the results agreed with those obtained by a standard method. Studies on the kinetics of the electrocatalytic reduction of hydrogen peroxide in RuOHCF films were carried out using rotating disc voltammetric. The immobilization of MWCNTs on RuOHCF films was also investigated. The results indicated that the presence of MWCNTs facilitated the electrocatalytic reduction of hydrogen peroxide at potential values near to 0.0 V vs. vs. Ag/AgCl/KCl(sat). The influence of the amount of MWCNTs was studied by amperometry at 0.0 V vs. vs. Ag/AgCl/KCl(sat) in the presence of hydrogen peroxide. The electrode modified with 100 µg of MWCNTs and subsequent deposition of the RuOHCF film showed better analytical characteristics. An analytical curve ranging from 0.1 to 10 mmol L-1 hydrogen peroxide was obtained, resulting in a straight line according to the equation: -I (µA) = 0.26 + 31.2 [H2O2] (mmol L-1), R2= 0.9999. The sensitivity was found to be 1560 µA mmol-1 L cm-2 and the detection and quantification limits were estimated at 4.7 (S / N = 3) and 15.8 (S / N = 10) mmol L-1, respectively. Electrodes modified with MWCNTs and RuOHCF films leaded to better detection limit and sensitivity in comparison to those modified with MWCNTs and PMB. This MWCNTs and RuOHCF modified electrode was used to monitor the consumption of hydrogen peroxide in samples of Fenton reaction and the effect of Fe3+ generated in the degradation process was also examined. The interference was minimized by adding oxalate to the samples. Finally, the sensor was used to monitor the concentration of hydrogen peroxide in the degradation of phenol and the results were in agreement with those obtained by using spectrophotometry

A represa Billings é o maior reservatório de água que abastece o estado de São Paulo. Está localizada na bacia do Alto Tietê na região metropolitana de São Paulo, em uma área de proteção ambiental. Contudo, desde o início da sua inundação, vem sofrendo sérias agressões ambientais. Entre elas, o fluxo de entrada de água do rio Pinheiros, usado para controle de enchentes na região metropolitana de São Paulo. A constante entrada de contaminantes na represa se torna preocupante, considerando que, no seu entorno, há diferentes tipos de assentamentos, entre os quais de famílias de pescadores, que usam estas águas sem tratamentos convencionais para consumo doméstico e pesca artesanal para subsistência. Portanto, este estudo teve como objetivo realizar uma avaliação temporal dos níveis de metais presentes na água e em tecidos dos peixes da represa, correlacionando estes valores com o fluxo de entrada de água do rio Pinheiros e do índice pluviométrico na região. Durante o período de um ano, cerca de 800 indivíduos, dentre as principais espécies de peixes consumidas na região Geophagus brasiliensis (acará), Hoplias malabaricus (traíra), Tilapia rendalli (tilápia) e Astyanax ssp (lambari), de sete pontos de pesca, foram coletadas e analisados. Amostras de águas foram coletadas em 13 pontos sugeridos pelos pescadores locais. Considerando cada espécie de peixe analisada, os níveis de metais estão na mesma ordem de magnitude, independentemente da região de captura. Os níveis de Cr, em cerca de 60% dos acarás, 98% dos lambaris, 67% dos traíras e 100% de tilápia não atenderam ao limite estabelecido pela ANVISA. Cu e Hg, em todas as amostras atenderam aos limites estabelecidos pela legislação nacional. A inserção das águas do rio Pinheiros claramente afeta a qualidade da água da represa. As regiões mais contaminadas são: Pedreira, Margem do Bororé, Alvarenga, Barragem Taquacetuba, Casa Caída e Ilha do Biguá. Observou-se também que 100% de amostras não atendem ao limite estabelecido pelo CONAMA; para Cu, Mn, Ni, cerca de 50% não cumprem o limite estipulado para Cd e 20% para Zn. Em linhas gerais, observou-se que esta inserção altera todo o regime natural da represa, mas que ainda assim é possível absorver a contaminação recebida. / The Billings Dam is the largest reservoir of water that supplies in the state of São Paulo. It is part of the Alto Tiete basin, which is located in the metropolitan region of São Paulo in an environmentally protected area. In spite of that, since the beginning of its flooding, several environmental aggressions were observed. Among them the inflow of water from Pinheiros river, used to control floods in the metropolitan region of Sao Paulo .The constant input of contaminants in the dam becomes worrisome, considering that, in its surroundings, there are different kinds of settlements, among them families of fishermen, who use these waters without conventional treatments for domestic consumption and artisanal fishing for livelihood. Therefore, this study aimed to carry out a temporal evaluation of metal levels present in dam\'s water and fish tissue, correlating these values with the water input flow of Pinheiros River and pluviometric index in the region. During a period of one year, circa of 800 individuals among the main consumed fish species in the region Geophagus brasiliensis (acará), Hoplias malabaricus (traíra), Tilapia rendalli (tilápia) e Astyanax ssp (lambari), from seven fishing places were collected and analysed. It was also collected water from thirteen places chosen by local fishermen. Considering each fish specimen analyzed, the levels of metals are in the same order of magnitude regardless of the region of capture. The levels of Cr in circa of 62% of acarás, 98% of lambaris, 67% of traíras and 100% of tilapia do not meet the limit stipulated by ANVISA. Cu and Hg, in all samples meet the limits set by national legislation. The Pinheiros river water clearly affects the quality of dam\'s water. The most contaminated regions were: Pedreira, Margem do Bororé, Alvarenga, Barragem Taquacetuba, Casa Caída and Ilha do Biguá. It was observed that 100% of samples do not meet the limits established for water quality by CONAMA for Cu, Mn and Ni, 50% do not meet the limit for Cd and 20% for Zn . In general, we can observe the entry of to the waters of Pinheiros River during operation of the flotation system and even during the flood control changes the whole natural scheme of the dam, although the dam still manages to absorb the contamination that is received.

In den letzten Jahren gerieten phenolische Substanzen, wie z.B. Chlor-, Nitrophenol oder Alkylphenolethoxylate aufgrund ihrer Toxizität sowie ihres kanzerogenen und endokrinen Potentials in das Interesse der Öffentlichkeit. Diese Substanzen gelangen in großen Mengen, z.B. aus industriellen Prozessen (Papier-, Kunststoff-, oder Lederindustrie) oder als Abbauprodukte von Pflanzenschutzmitteln in die Umwelt.<br /> <br /> Ziel dieser Arbeit war es, einfache biochemische Bestimmungsmethoden für verschiedene phenolische Umweltschadstoffe auf Basis biochemischer Erkennungselemente zu entwickeln. Diese sollten als Screeningmethoden in der Vor-Ort-Analytik einsetzbar sein. Die Anwendung sollte kostengünstig und einfach durchzuführen sein, so dass die Messung kein hochwissenschaftliches Personal erfordert. Daher stand im Hintergrund der Arbeit die Integration der Analysenmethode in ein kompaktes Handgerät.<br /> <br /> Zu diesem Zweck wurde ein Biosensor entwickelt der zur direkten Messung und in Kombination mit einem Immunoassay einsetzbar ist:<br /> <br /> 1.) Elektrochemischer Biosensor<br /> Ein elektrochemischer Biosensor stellt die Verbindung zwischen einer Elektrode und der biologischen Komponente dar. Als Messprinzip wurde die Amperometrie gewählt. Hierbei wird die Präsenz des nachzuweisenden Stoffes durch die angelegte Spannung am Sensor visualisiert, da beim Vorhandensein ein Stromfluss gemessen wird.<br /> <br /> Um die Signalintensität zu erhöhen können Enzyme als Katalysatoren genutzt werden, die in der Lage sind die Rückreaktion der Elektrodenreaktion zu realisieren. In diesem Fall wurde Glucose-Dehydrogenase (GDH) verwendet, die oxidierte phenolische Verbindungen reduzieren kann. Zusammen mit der Oxidation an der Sensoroberfläche bildet sich ein Verstärkungszyklus aus, der das ursprüngliche Signal vielfach erhöht.<br /> <br /> Wir waren in der Lage, GDH durch Einbetten in ein Polymerennetzwerk auf der Oberfläche einer gedruckten Platin-Dickschicht-Elektrode zu immobilisieren. Als Resultat erhielten wir einen sehr empfindlichen und äußerst stabilen Biosensor. Seine schnelle Ansprechzeit ermöglicht den Einsatz in automatisierten Fließsystemen zur Messung großer Probenzahlen. Der Einsatz in einem manuell betriebenen Handgerät konnte ebenfalls realisiert werden und brachte nur geringe Beeinträchtigungen in bezug auf die Empfindlichkeit der Messung. Die erfolgreiche Implementierung des Biosensors in das Handgerät wurde in Rahmen eines internationalen Workshops in Barcelona, anhand der Überprüfung der Reinigungsleistung von Klärwerken, gezeigt.<br /> <br /> 2.) Kombination mit Immunoassays<br /> Der Einsatzbereich der GDH-Biosensoren lässt sich durch die Kombination mit anderen Techniken erweitern, wobei der Sensor zur Visualisierung der Nachweisreaktion dient. In diesem Fall kann der Sensor zur Bestimmung der Enzymaktivität von ß?Galactosidase (ßGal) verwendet werden. Der Nachweis geringster Enzymmengen wurde realisiert. Die ßGal wird zur Markierung eines Analytanalogen in Immunoassays verwendet, um die Bindung von Antikörper und Analytmolekül sichtbar zu machen. Im Immunoassay bildet sich ein Gleichgewicht zwischen Antikörper, unmarkiertem Analyt und markiertem Analytanalog (Tracer) aus. Über die Bestimmung der Enzymaktivität kann man die Analytkonzentration in der Probe errechnen.<br /> <br /> Wir haben unseren GDH-Biosensor erfolgreich mit zwei Techniken kombiniert. Zum Einen mit einem Assay zur Bestimmung von Nitrophenol, der in einem automatisiertem Fließsystem realisiert wurde. Hier wird die Mischung aus Antikörpern, Analyt und Tracer über eine Säule gegeben und gespült. Die gebundenen Bestandteile werden durch den GDH-Biosensor quantifiziert.<br /> <br /> Zum Anderen wurde ein Kapillarimmunoassay entwickelt, der in das Handgerät integriert werden kann. Dabei wird der Antikörper direkt an der Kapillare fixiert. Die Probe wird mit Tracer vermischt und in die Kapillare gegeben. Dort bildet sich das Gleichgewicht aus und weitere Probenbestandteile werden im Spülschritt eliminiert. Die Analytkonzentration wird durch die Bestimmung des gebunden Tracers (Aktivität der ßGal) mit Hilfe des GDH-Biosensors realisiert. / The development of fast and reliable biochemical tools for on-site screening in environmental analysis was the main target of the present work. Due to various hazardous effects such as endocrine disruption and toxicity phenolic compounds are key analytes in environmental analysis and thus were chosen as model analytes.<br /> <br /> Three different methods were developed:<br /> <br /> For the enzymatic detection of phenols in environmental samples an enzyme-based biosensor was developed. In contrast to reported work using tyrosinase or peroxidases, we developed a biosensor based on glucose dehydrogenase as biorecognition element. This biosensor was devoted for an application in a laboratory flow system as well as in a portable device for on-site measurements.<br /> <br /> This enzymatic detection is applicable only for a limited number of phenols due to substrate specificity of the enzyme. For other relevant compounds based on a phenolic structure (i.e. nitrophenol, alkylphenols and alkylphenol ethoxylates) immunological methods had to be developed. The electrochemical GDH-biosensor was used as the label detector in these immunoassays.<br /> <br /> Two heterogeneous immunoassays were developed where ßGal was used as the label. An electrochemical method for the determination of the marker enzyme activity was processed. The separation step was realized with protein A/G columns (laboratory flow system) or by direct immobilization of the antibodies in small disposable capillaries (on-site analysis). <br /> <br /> All methods were targeted on the contemporary analysis of small numbers of samples.

Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / Industrial process have been historically an important factor of environmental degradation. The disposal of industrial wastes, mainly containing toxic metals, in water sources represents a problem of great concern not only in relation to biota in receiving environment but also to humans. In this work, the adsorptive capacity of the crushed seeds of Moringa oleifera Lam. was evaluated in order to quest alternative materials for removal and preconcentration of silver ions. The first chapter describes the results of removal of Ag(I) ions in contaminated aqueous systems utilizing moringa seeds. Preliminary tests were carried out using the seeds of moringa as: non-shelled, shelled seeds and husks were tested for their adsorption potential for ions Ag(I). The results showed greater efficiency for non-shelled seeds. The parameters evaluated were: particle size, pH and agitation time, concentration and volume of solution, adsorbent mass. Silver was quantified before and after treatment, by Flame Atomic Absorption Spectrometry. The optimum conditions were: particle size &#8804; 500 &#956;m, pH = 6.5, agitation time = 20 minutes, adsorbente mass = 2.0 g, concentration of Ag(I) = 25 mg L-1 and volume = 100 mL. In these conditions, the removal of ions Ag(I) was 98%. The proposed methodology was applied to the treatment of the following samples: residue of experimental classes of Analytical Chemistry and analysis of chemical oxygen demand, generated at the university, and waste photographic material from local industries. The values obtained for the removal of Ag(I) were 92%, 82% and 91% respectively, using the non-shelled seeds of moringa as adsorbent. Also, it was studied the possible interference of other metals in proposed method, namely Cd(II), Co(II), Cu(II) e Pb(II). The value of the maximum adsorptive capacity for ions Ag(I) was 25.56 mg g-1 obtained through of the adsorption isotherm. Characterization techniques, including infrared spectrometry, X-ray diffraction, thermogravimetric analysis and scanning electron microscopy were used to assess physical and chemical proprieties of nonshelled seeds of moringa. The second chapter was presented a method for preconcentration of v ions using flow system and non-shelled seeds of Moringa oleifera Lam. as adsorbent material. The preconcentration system was coupled to FAAS. The following experimental conditions carried out: for 4 minutes leachate solution of Ag(I) 0.01 mg L-1, about of ground seeds of moringa packaged in a mini-column flow of. The elution was performed with of HNO3 0.5 mol L-1. The concentration factor was 35, resulting in detection limit of 0.22 &#956;gL-1 e quantification limit of 0.73 &#956;gL-1. Accuracy of the method was cheked by using certified reference material for water APS-1071 (Alpha Resources 3090 Johnson RD, Stevensville, USA). The proposed method has advantages such as low cost of sorbent, high efficiency and minimization of chemical sludge. The moringa is an alternative material for chemical remediation and is economically and environmentally friendly. / Processos industriais tem sido historicamente um importante fator de degradação ambiental. A disposição inadequada de resíduos industriais contendo metais tóxicos em fontes de águas representa um grande problema, que concerne não somente à biota, mas também para humanos. Neste trabalho, foi avaliada a capacidade adsortiva das sementes trituradas de Moringa oleifera Lam. como um material alternativo para remoção e pré-concentração de íons Ag(I) em águas. No primeiro capítulo foi avaliada a capacidade das sementes de moringa para remoção de íons Ag(I) em sistemas aquosos contaminados por este íon metálico. Antes da otimização dos parâmetros foram realizados testes preliminares com a moringa envolvendo a casca da semente, polpa da semente e a semente integral para avaliar a parte da semente que apresentava maior capacidade de remoção, e como espécie analítica de interesse, utilizou-se íons Ag(I). Os resultados mostram maior eficiência usando as sementes integrais. Os parâmetros de otimização avaliados para o adsorvente nos ensaios de remoção foram: granulometria, pH e tempo de agitação, volume de solução, concentração e massa do adsorvente. A quantificação do teor de prata, antes e após o tratamento, foi realizada por Espectrometria de Absorção Atômica por Chama (FAAS). As condições otimizadas foram: Granulometria &#8804; 500 &#956;m; pH = 6,5; Tempo de Agitação = 20 minutos; Massa = 2,0 g; concentração de Ag(I) = 25 mg L-1 e volume = 100 mL. Observou-se uma remoção de íons Ag(I) de 98% quando se utiliza a Moringa oleifera Lam. como adsorvente. A metodologia proposta foi aplicada para o tratamento das seguintes amostras: resíduo de aulas práticas de Química Analítica e de análise de DQO, gerados nesta Instituição de Ensino; de material fotorrevelador e resíduo de material gráfico, ambos obtidos em indústrias locais. Os valores obtidos para a remoção de Ag(I) foram de 92%, 82% e 91% respectivamente, utilizando as sementes trituradas de moringa como adsorvente, sendo que para o resíduo do material gráfico não foi detectado a presença do metal de interesse. Foi estudada a possível interferência de outros metais nesta análise, a saber: Cd(II), Co(II), Cu(II) e Pb(II). O valor da capacidade máxima adsortiva (CMA) de íons Ag(I) pelo adsorvente 25,56 mg g-1 de semente de moringa seca, foi obtido com a construção da isoterma de adsorção, determinando-se graficamente a quantidade máxima (mg) do adsorvato que pode ser adsorvido numa dada massa de adsorvente (g). Técnicas de caracterização incluindo espectrometria por infravermelho, difração de raios-X, análise termogravimétrica e microscopia eletrônica de varredura foram utilizadas na avaliação físico-química das sementes trituradas de moringa. No segundo capítulo foi apresentado um método de pré-concentração de íons Ag(I) utilizando análise em fluxo com o emprego de sementes trituradas de Moringa oleifera Lam., como material adsorvente. O sistema de pré-concentração acoplado ao FAAS foi executado com o referido adsorvente percolando durante 4 minutos solução de Ag(I) 0,01 mg L-1, na mini-coluna recheada com 35 mg de sementes trituradas de moringa a uma vazão de 5,5 mL min-1. A eluição foi realizada com 100 &#956;L de HNO3 0,5 mol L-1. Foi obtido um fator de préconcentração igual a 35; limite de detecção (LD) igual a 0,22 mg L-1 e limite de quantificação (LQ) igual a 0,73 mg L-1. A exatidão do método foi atestada com o uso de padrão certificado para águas APS-1071 (Alpha Resources 3090 Johnson RD, Stevensville, USA). Diante dos resultados obtidos, conclui-se que o material apresentou alta capacidade de remoção para íons Ag(I). O método desenvolvido mostrou-se satisfatório para a pré-concentração e determinação de íons prata em águas dada a sua simplicidade, eficiência, baixo custo e pouca influência dos contaminantes estudados. Avalia-se que a utilização da Moringa oleifera Lam. como material alternativo para a pré-concentração de prata é viável. / Doutor em Química

A presente dissertação de mestrado tem o propósito de relatar o desenvolvimento de um sensor planar eletroquímico com três eletrodos para o monitoramento de nitrito e seus interferentes (ácido úrico, ácido ascórbico e paracetamol). Para tal, no procedimento experimental é descrito o desenvolvimento do aparato extracorpóreo (mini-bomba compressora, válvulas solenóides e cela de análise). Esse é acoplado a um sistema de Análise por Injeção em Fluxo Automatizada (do inglês, Flow-injection Analysis) FIA-automatizada. Este trabalho também descreve a fabricação dos sensores em substrato de alumina, o processo de limpeza padrão dos eletrodos, o processo de obtenção dos eletrodos de referência em HCl (0,1 mol L-1) e ativação eletroquímica da superfície do eletrodo de trabalho com H2SO4 (0,1 mol L-1). Em seguida, é mostrada a estabilização dos eletrodos de referência Ag/AgCl em solução salina contendo cloretos, o estudo da secagem dos eletrodos em temperatura ambiente com exposição à luz e a caracterização dos mesmos por três métodos distintos, a saber: i) teste de reversibilidade (corrente redox vs. potencial); ii) variação do potencial com o tempo (coeficiente de degradação termodinâmica) e iii) variação do potencial com a concentração de cloretos. Também, apresenta-se a caracterização da área efetiva exposta do eletrodo de medição (trabalho) e os resultados da deposição de 1-2 Diaminobenzeno (DAB) como polímero seletivo. Além disso, são apresentados os resultados e discussões dos pseudo-eletrodos (recoberto ou não com Náfion® 117). Um ponto relacionado, a histerese associada à irreversibilidade dos eletrodos de referência resultou da ordem de 40 mVAg/AgCl Náfion® 117. Os potencias termodinâmicos observados foram da ordem de 100 ± 6 mVAg/AgCl Náfion® 117 para pseudo-eletrodo de referência sem e com Náfion® 117. Depois, foi realizado um estudo criterioso dos potenciais de resposta ao nitrito e aos interferentes por meio da técnica de DPV (do inglês, Differencial Pulse Voltammetry). Para evitar degradação acelerada (corrosão) do polímero sobre o eletrodo de trabalho, optou-se por realizar as medições com potencial igual a 0,50 VAg/AgCl Náfion® 117. Nessa condição, apresenta-se a monitoração de nitrito por FIA-automatizada na faixa de concentração de 50 a 250 mol L-1. Os resultados para a medição de nitrito mostraram que o sensor planar eletroquímico amperométrico desenvolvido é promissor, pois esse apresentou ótimo desempenho de reprodutividade (99,66%), sensibilidade (90 microA mol-1 L mm-2), seletividade (0,32%), repetitividade (91,28%) e estabilidade (15 ± 0,3 pA). / In this Master of Science, it has been developed an electrochemical planar sensor defined with three electrodes for nitrite measuring and its interferents (uric acid, ascorbic acid and paracetamol). In the experimental procedure, it is shown the development of an extracorporis set up (mini-pump, solenoid valves and analysis cell) which is coupled to a system of Flow-injection Analysis (FIA). This work also describes the sensor fabrication using alumina substrates, the standard cleaning of the electrodes, the process to obtain Ag/AgCl reference electrodes in HCl (0.1 mol L-1) and electrochemical activation of the working-electrode surface with H2SO4 (0.1 mol L-1). Following, it is shown the study of drying for electrodes at room temperature with exposition to room light and their characterization using three different methods: i) reversibility test (redox current vs. potential); ii) variation of the potential with the time (thermodynamics degradation coefficient) and iii) variation of the potential with the chloride concentration. Also, it is presented the characterization of the effective exposed area of the working electrode and the results of the deposited 1-2 Diaminobenzene (DAB) is presented as a selective polymer. In addition, the results and discussions of the pseudo-reference (recovered or not with Nafion® 117) are presented. Related to irreversibility is the hysteresis associated to the reference electrodes which resulted in the order of 40 mVAg/AgCl Nafion® 117. The observed thermodynamic potentials were of (100 ± 6) mVAg/AgCl Nafion® 117 for pseudo-electrodes recovered with Nafion® 117. Later on, a careful study of the response to nitrite and to its interferents was performed by means of the DPV technique (Differential Pulse Voltammetry). In order to avoid accelerated degradation (corrosion) of the polymer, measurements were performed at a potential of 0,5 VAg/AgCl Nafion® 117. In this condition, nitrite was monitored using the automatized-FIA (Flow Injection Analysis) for concentration in the range of 50 to 250 mol L-1. The results have shown that the planar amperometric sensor for nitrite measuring is usefull since it was observed excellent performance related to reproducibility (99.66%), sensitivity (90 microA mol-1 L mm-2), selectivity (0.32%), repetibility (91.28%) and stability (15.0 ± 0.3 pA).

Para determinar baixas concentrações de chumbo, oriundo de resíduos de disparo de armas de fogo, aplicou-se a voltametria de redissolução anódica, ASV, com pulso diferencial, PD, para detecção do metal em eletrodo de gota pendente de mercúrio, EGPM. A etapa de redução se dava a -0,6 V vs. Ag/AgCl, durante 25s, com imediata varredura até -0,3V vs. Ag/AgCl. O pico de reoxidação do chumbo surgia a -0,42V vs. Ag/AgCl. A injeção de amostras foi bastante facilitada pela aplicação do sistema de análise por injeção em banho, BIA onde um pequeno volume de amostra é injetado, com o auxílio de um micropipetador automático, diretamente sobre um detector imerso em um volume várias vezes maior que aquele da amostra. Com o intuito de estender a técnica ao EGPM comercial, um adaptador simples, em forma de J, foi desenvolvido e aplicado, o qual dirige o fluxo descendente do micropipetador para cima, diretamente sobre a gota de mercúrio. Foi dada a presença de chumbo, da ordem de 1 ppm, quando se amestrava as mãos encontro de voluntários, do Instituto de Criminalística da Polícia Científica do Estado de São Paulo, com tiras de fita crepe antes e depois de um conjunto de disparos. A extração do chumbo foi feita através da agitação de cada tira de fita crepe, apoiada em tela de Nylon&#174;, com uma mistura de clorofórmio e HCl 0,1 M, com a fase aquosa sendo levada a posterior análise. Outros métodos de coleta também foram testados. Nota-se, também, que é possível determinar o mesmo analito em sistemas de injeção em fluxo, após desoxigenação do eletrólito suporte. Com o uso da técnica de pulso reverso, a desoxigenação pode se tornar desnecessária. / In order to determine low concentrations of lead, originated from gunshot residues, anodic stripping voltammetry, ASV, with differential pulse, DP, was applied to detect the metal in a hanging mercury drop electrode, HMDE. The reduction step was done at -0.6 V vs. Ag/AgCl, for 25s, followed by the immediate scan up to -0.3V vs. Ag/AgCl. The reoxidation current peak appeared at -0.42V vs. Ag/AgCl. The injection of samples was greatly facilitated by the application of the batch injection analysis system, BIA, where a small sample volume is injected, with the aid of an automatic micropipettor, directly onto the detector, which is immersed in a volume many times larger than the sample. Aiming the application of the technique with commercial HMDE, a simple J-shaped adapter was developed and applied, which directs upwards the descending flow of the micropipettor, rightly over the mercury drop surface. The presence of lead was observed at around 1 ppm, after sampling the hands of volunteers, from the Institute of Criminalistics of the Scientific Police of São Paulo State, with strips of adhesive tapes before and after a set of gunshots. Lead extraction was performed shaking each strip, over a Nylon&#174; screen, in a mixture containing chloroform and HCl 0.lM, with the posterior analysis of the aqueous phase. Other collection methods were also tried. It is also possible to determine the same analyte in a flow injection system, after the deoxygenation of the supporting electrolyte. With the aid of the reverse pulse technique, the deoxygenation may become unnecessary.

A combinação sinérgica da análise por injeção em fluxo com eletroforese capilar, FIA-CE, é um novo campo em rápida expansão, que se estende da simples justaposição de equipamentos (FIA-CE at-line) ao verdadeiro interfaceamento ou hifenação (FIA-CE in-line ou on-line). Tipicamente, circuitos FIA construídos nos laboratórios são interfaceados com equipamentos comerciais de eletroforese capilar providos com detecção espectrofotométrica UV-Vis, e operam sob injeção (ou melhor, transferência) eletrocinética de amostra do circuito FIA para o capilar, vez que esta é mais simples para implementar que a transferência hidrodinâmica. Um novo sistema FIA-CE que combina a detecção condutométrica sem contato elétrico, DCSC, com transferência hidrodinâmica ou eletrocinética de amostra foi projetado e construído no laboratório utilizando-se material de baixo custo, além de uma fonte de alta tensão, uma bomba peristáltica e um microcomputador. No circuito FIA, utilizou-se um único solenóide na construção de injetor multicanal com válvulas de estrangulamento de dimensões reduzidas. O DCSC foi anteriormente desenvolvido por outros componentes do grupo. A interface FIA-CE consiste de uma agulha hipodérmica de aço inoxidável conectada à saída do circuito FIA, atuando como eletrodo aterrado, traspassada pelo capilar. Quatro diferentes eletrólitos podem ser chaveados por intermédio do microcomputador para alimentar o circuito FIA. Na CE, três níveis de pressão podem ser aplicados ao reservatório contendo o eletrodo ao qual se aplica a alta tensão, correspondente ao extremo do capilar mais próximo do detetor: a) potente aspiração, durante o procedimento de limpeza rápida; b) pequena pressão sub-ambiente (ajustada com um pressiostato simples) para a transferência sincronizada de amostra da interface; e c) pressão ambiente, durante a aquisição de dados do eletroferograma. O sistema opera sob controle de um flexível software de código aberto, aceitando procedimentos FIA usuais. As avaliações mostraram, afora a comodidade de uso do sistema, freqüência analítica maior, limites de detecção similares e melhor repetibilidade da área e posição dos picos em comparação a CE operada manualmente. / The synergistic combination of flow injection analysis with capillary electrophoresis, FIA-CE, is a new and rapidly evolving field, comprising juxtaposition of equipments (at-line FIA-CE) and true interfacing or hyphenation (in-line or on-line FIA-CE). Typically, FIA circuits assembled in the laboratory are interfaced to commercial electrophoresis equipments provided with UV-Vis detection and operated under electrokinetic sample injection (or better, transfer from the FIA circuit), that is simpler to implement than hydrodynamic transfer. A new FIA-CE system that combines contactless conductivity detection, CCD, with hydrodynamic and electrokinetic sample transfer was designed and constructed in the laboratory from low cost parts, besides a high voltage supply, a peristaltic pump and a PC. In the FIA circuit, a solenoid actuated multi-channel pinch-valve injector was downsized from a previous prototype. The oscillometric CCD was formerly developed by other components of the group. The interface consists of a hypodermic needle, connected to the FIA circuit and serving as grounded electrode, trespassed by the capillary. Four different electrolytes can be switched by the PC and three levels of pressure can be applied to the vial with the HV electrode and the tip of the capillary near the detector (opposite to the FIA-CE interface): a) strong aspiration, during fast cleansing procedure; b) slightly sub-ambient pressure (adjusted with a simple pressurestat) for synchronized sample transfer at the interface; and c) ambient pressure, during data acquisition of the electropherogram. The system runs under control of flexible, open-code software, accepting usual FIA procedures. Evaluations showed, besides convenience of use, higher analytical frequency, similar detection limits and better repeatability of peak positions and areas in comparison with manually operated CE.