A produção de energia é um dos grandes desafios deste século, principalmente com a necessidade no desenvolvimento de processos que utilizem preferencialmente fontes renováveis. Nesse contexto, é claro o interesse por pesquisas baseada no hidrogênio. Porém, os ganhos ambientais efetivos estão associados também à matéria-prima usada no processo de geração do hidrogênio, senso assim mais significativo quando do uso de fontes renováveis. No presente trabalho foi estudado o efeito da adição de diferentes teores de CeO2 em catalisadores de NiZnO, preparados pelo método da co-precipitação. Os catalisadores foram estudados frente à reação de reforma a vapor do etanol (RVE) para produção de H2, e no decorrer do trabalho foi pertinente incluir o estudo da reforma a vapor da acetona (RVA), como complemento dos estudos da RVE. Além disso, esta é uma molécula modelo para reforma a vapor do bio-óleo. Nos sistemas catalíticos sintetizados houve a formação da liga NiZn3, o que aparenta proporcionar um efeito sinérgico entre esses elementos. Observou-se um efeito altamente promotor do CeO2 com relação a diminuição do coque formado, devido a uma menor da formação da acetona, durante as etapas de reforma do etanol. O que consequentemente interferiu na produção de H2. O catalisador contendo 20% de CeO2 denominado NiZn20Ce apresentou um desempenho altamente promissor, pois de acordo com as análises de DRIFT, a presença do CeO2 levou a formação de espécies de formiato, o que consequentemente interferiu em uma menor formação de coque e maior produção de H2. Foi comprovado também que a natureza dos depósitos carbonáceos depende tanto do substrato utilizado quanto das etapas precursoras inicias que levarão a formação desse coque, sendo o ponto chave para um melhor desempenho do catalisador. / Energy production is one of the great challenges of this century, especially with the need to develop processes that use preferentially renewable sources. In this context, it´s evident the interest in research based on hydrogen. However, the environmental benefits are also associated with the raw material used on the hydrogen generation process, being more significant when used renewable sources. In the present work, it was studied the effect of CeO2 addition in NiZnO catalysts, prepared by coprecipitation method. The catalysts were studied front of the ethanol steam reforming reaction (ESR) to produce H2, and in the course of this study was relevant include study of acetone steam reforming (ASR), as a complement of ESR studies. Moreover, acetone is a molecule model for steam reforming of bio-oil. In the catalyst systems there has been the NiZn3 alloy formation, which provides a synergistic effect between these elements. It was observed a high CeO2 promoter effect regarding reduction of the formed coke, due to lower formation of acetone in the ethanol reforming steps, and consequently interfere in the H2 production. The catalyst denominated NiZn20Ce showed a high performance, according to DRIFT analyzes, the presence of the CeO2 led to the formation of species formate, which in turn interfere through a lower coke formation and higher H2 production. It was also established that the nature of the carbonaceous deposits depends as the substrate used as the precursors initial steps that led the formation of this coke, and it is the key to a better performance of the catalyst.

A produção de energia é um dos grandes desafios deste século, principalmente com a necessidade no desenvolvimento de processos que utilizem preferencialmente fontes renováveis. Nesse contexto, é claro o interesse por pesquisas baseada no hidrogênio. Porém, os ganhos ambientais efetivos estão associados também à matéria-prima usada no processo de geração do hidrogênio, senso assim mais significativo quando do uso de fontes renováveis. No presente trabalho foi estudado o efeito da adição de diferentes teores de CeO2 em catalisadores de NiZnO, preparados pelo método da co-precipitação. Os catalisadores foram estudados frente à reação de reforma a vapor do etanol (RVE) para produção de H2, e no decorrer do trabalho foi pertinente incluir o estudo da reforma a vapor da acetona (RVA), como complemento dos estudos da RVE. Além disso, esta é uma molécula modelo para reforma a vapor do bio-óleo. Nos sistemas catalíticos sintetizados houve a formação da liga NiZn3, o que aparenta proporcionar um efeito sinérgico entre esses elementos. Observou-se um efeito altamente promotor do CeO2 com relação a diminuição do coque formado, devido a uma menor da formação da acetona, durante as etapas de reforma do etanol. O que consequentemente interferiu na produção de H2. O catalisador contendo 20% de CeO2 denominado NiZn20Ce apresentou um desempenho altamente promissor, pois de acordo com as análises de DRIFT, a presença do CeO2 levou a formação de espécies de formiato, o que consequentemente interferiu em uma menor formação de coque e maior produção de H2. Foi comprovado também que a natureza dos depósitos carbonáceos depende tanto do substrato utilizado quanto das etapas precursoras inicias que levarão a formação desse coque, sendo o ponto chave para um melhor desempenho do catalisador. / Energy production is one of the great challenges of this century, especially with the need to develop processes that use preferentially renewable sources. In this context, it´s evident the interest in research based on hydrogen. However, the environmental benefits are also associated with the raw material used on the hydrogen generation process, being more significant when used renewable sources. In the present work, it was studied the effect of CeO2 addition in NiZnO catalysts, prepared by coprecipitation method. The catalysts were studied front of the ethanol steam reforming reaction (ESR) to produce H2, and in the course of this study was relevant include study of acetone steam reforming (ASR), as a complement of ESR studies. Moreover, acetone is a molecule model for steam reforming of bio-oil. In the catalyst systems there has been the NiZn3 alloy formation, which provides a synergistic effect between these elements. It was observed a high CeO2 promoter effect regarding reduction of the formed coke, due to lower formation of acetone in the ethanol reforming steps, and consequently interfere in the H2 production. The catalyst denominated NiZn20Ce showed a high performance, according to DRIFT analyzes, the presence of the CeO2 led to the formation of species formate, which in turn interfere through a lower coke formation and higher H2 production. It was also established that the nature of the carbonaceous deposits depends as the substrate used as the precursors initial steps that led the formation of this coke, and it is the key to a better performance of the catalyst.

Embora o uso de etanol como combustível venha aumentando no Brasil e em diversos países, há uma grande escassez de dados relacionados à abundância desse álcool e de espécies orgânicas correlatas na atmosfera. O estudo temporal do comportamento do etanol em água de chuva no Brasil é pioneiro, e serve de base para melhor compreender as alterações que possam ocorrer na atmosfera devido ao aumento do uso desse combustível. Neste trabalho foi desenvolvido um novo método utilizando headspace GC-FID para a determinação simultânea de acetaldeído (AA), acetona (AC), metanol (MeOH) e etanol (EtOH), em concentrações ambientalmente relevantes em águas naturais. O método é mais simples do que aqueles apresentados na literatura, robusto e de custo relativamente baixo. O método apresentou boa recuperação, precisão, e sua exatidão foi comprovada pela forte correlação com o método que utiliza HPLC, e que já é bem estabelecido. A concentração de etanol foi determinada em amostras de água de chuva de Ribeirão Preto coletadas de 2012 a 2016 (n = 186). A média ponderada pelo volume (MPV) foi de 5,28 ± 0,49 µmol L-1, que é próxima da concentração esperada no equilíbrio entre a fase gasosa e aquosa. Esse valor de etanol é cerca de 28 vezes maior do que a média encontrada na cidade de Wilmington (EUA), refletindo o elevado uso de etanol combustível no Brasil. As concentrações médias anuais de etanol na chuva nos mais de 4 anos de estudo variaram pouco, e também não apresentaram diferenças significativas de acordo com a estação do ano, sazonalidade das atividades agrícolas, ou com a direção das massas de ar. Para as amostras de água de chuva coletadas de fevereiro a dezembro de 2016 a concentração MPV das espécies analisadas foram: 0,84 ± 0,12 µmol L-1 AA (n= 62); 0,70 ± 0,08 µmol L-1 AC (n = 59);10,9 ± 1,19 µmol L-1 MeOH (n = 62), 15,8 ± 1,64 µmol L-1 ácido fórmico (n = 67); e 9,76 ± 0,95 µmol L-1 ácido acético (n = 67). A massa média de carbono orgânico identificado nas amostras representou cerca de 20% do total de carbono orgânico dissolvido (COD) na água de chuva. O fluxo estimado de carbono orgânico por deposição úmida foi de 5,1 g C m-2 ano-1, sendo 1,0 g C m-2 ano-1identificados neste trabalho. Além da emissão veicular, uma importante fonte de COD para a atmosfera é a queima de biomassa, que ainda ocorre com frequência no estado. As ferramentas estatísticas aqui utilizadas considerando as espécies orgânicas identificadas juntamente com outras espécies inorgânicas majoritárias, não permitiram separar claramente as fontes predominantes de emissão na região. Isso deve ocorrer porque a emissão veicular durante todo o ano é predominante com relação às possíveis emissões biogênicas e por queima de biomassa. A exposição de amostras de água de chuva à irradiação com luz solar artificial mostrou que houve perda de EtOH e formação de AA, porém os processos não ocorreram em proporção estequiométrica, e nem na mesma taxa. No caso do MeOH e formaldeído, a formação e perda dessas espécies ocorreram de forma errática. A ausência de uma tendência clara nas transformações fotoquímicas dos álcoois reflete a complexidade da matriz e das reações envolvidas na atmosfera. / Although there has been a dramatic increase on the use of ethanol fuel in Brazil and in several other countries, there is a great lack of data related to the abundance of ethanol and associated organic species in the atmosphere. The temporal study of the behavior of ethanol in rainwater in Brazil is pioneer, and may serve as a basis to better understand the changes that occur in the atmosphere due to the increasing use of this fuel. This work presents a new headspace GC-FID method to simultaneously determine acetaldehyde (AA), acetone (AC), methanol (MeOH) and ethanol (EtOH) at environmentally relevant concentrations in the atmosphere and in a variety of natural waters. The method is simpler than those presented in the literature, robust and relatively low-cost. The method presented good recovery, precision and good agreement with a HPLC method for determination of acetaldehyde, methanol, and ethanol, which endorsed the accuracy of the proposed method. The ethanol concentration was determined in rainwater samples from Ribeirão Preto from 2012 to 2016 (n = 186). The volume-weighted mean (VWM) was 5.28 ± 0.49 mol L-1, which is close to the expected concentration at the equilibrium between the gas and aqueous phases. The ethanol value is about 28 times higher than the average found in the city of Wilmington (USA), reflecting the high use of ethanol fuel in Brazil. The annual mean concentrations of ethanol in rainwater samples over 4 years of monitoring varied little, and also did not show significant differences according to the season, agricultural activities, or the direction of the air masses. For the rainwater samples collected from February to December 2016 the VWM concentration of the other analyzed species were: 0.84 ± 0.12 mol L-1 AA (n = 62); 0.70 ± 0.08 mol L-1 AC (n = 59), 10.9 ± 1.19 mol L-1MeOH (n = 62), 15.8 ± 1.64 mol L-1formic acid (n = 67); and 9.76 ± 0.95 mol L-1 acetic acid (n = 67). The identified organic carbon average mass in the samples represented about 20% of the total dissolved organic carbon (DOC) in rainwater. The estimated flux of organic carbon by wet deposition was 5.1 g C m-2 year-1, being 1.0 g C m-2 year-1 identified in this work. In addition to the vehicular emission, an important source of DOC to the atmosphere is the biomass burning, which still occurs frequently in the state. The statistical tools used here, considering the organic species identified together with other major inorganic species, did not allow to clearly separate the predominant emission sources in the region. This may occur because the year-round vehicular emission is predominant in relation to the possible biogenic and by biomass burning emissions. Exposure of rainwater samples to irradiation with artificial sunlight showed that there was loss of EtOH and formation of AA, but the processes neither occurred in stoichiometric proportion, nor at the same rate. In the case of MeOH and formaldehyde, the formation and loss of these species occurred erratically. The absence of a clear trend in the photochemical transformations of alcohols reflects the complexity of the matrix and the reactions involved in the atmosphere.

A determinação de valores de referência de alguns xenobióticos naturalmente existentes no organismo é importante na biomonitorização, para comparação de níveis encontrados na população exposta com os da população de referência. A acetona é um solvente muito popular, utilizado em vários ramos da indústria e em laboratórios químicos. O isopropanol é um solvente largamente utilizado em indústrias, laboratórios e está presente em vários produtos domésticos. Este solvente é biotransformado no organismo humano, tendo como principal metabólito a acetona. A acetona em urina (AcU) é o bioindicador mais usado para avaliar a exposição de trabalhadores expostos a acetona e ao isopropanol. Como também é encontrada em pessoas não expostas ocupacionalmente a estes solventes, o objetivo deste trabalho foi verificar os níveis basais de AcU e a possível influência de fatores individuais nestes níveis. A população de referência foi constituída por 207 indivíduos (91 homens e 116 mulheres, com idades entre 18 e 80 anos). A AcU foi determinada por headspace/cromatografia em fase gasosa/DIC. O método mostrou linearidade de 0,1 a 5,0 mg/L; o limite de detecção e de quantificação de 0,1 mglL; precisão intra-ensaio, entre 4 e 5% e inter ensaio, entre 5,2 e 8,8% (urina sem adição e fortificada com 1,0 e 3,0 mgIL de acetona). Para a população total, os valores de referência encontrados foram: média (&#177;DP) de 1,12 (&#177;0,47) mgIL; mediana de 1,04 mgIL; média geométrica de 1,03 mglL; intervalo de confiança 95% entre 0,98-1,26 mglL e valor superior de referência (média + 2DP) de 2,06 mgIL. Devido ao fato da distribuição dos valores de AcU (mgIL) não ser Gaussiana, optou-se por uma transformação dos valores (Iog AcU) que aproximou os dados da distribuição normal ( W = 0,98532, P < 0,7000). A população selecionada demonstrou ser saudável e adequada ao estudo; o sexo e a ingestão de bebidas alcoólicas parecem afetar os teores de acetona urinária, enquanto a idade e o uso de tabaco não mostraram este efeito. / The determination of reference values of some xenobiotics is important for the biomonitoring, to compare the concentration in the exposed and the general population. The acetone is a very popular solvent, that is used in a large number of industries and laboratories. Isopropanol is used in industries, laboratories and cosmetic products. In the human body, this solvent is metabolized and the most important product is acetone. Acetone in urine (AcU) is the most used biomarker to monitore workers exposed to acetone/isopropanol. This substance is also found in non-exposed people, so, the main objective of this work was to verify the basal levels of AcU and if there are some factors that have influence on these levels. 207 volunteers were studied (91 men and 116 women, and the ages between 18-80 years). The AcU was determinated by headspace/gas chromatography/ FID. The method showed linearity between 0.1-5.0 mg/L; limit of detection (LOD) and limit of quantification of 0.1 mglL; intra-assay precision, between 4 and 5%; inter-assay precision, between 5.2 and 8.8% (urine without addition, and spiked 1.0 and 3.0 mg/L of acetone). In the total population, the reference values obtained were: mean (&#177;SD) 1.12 (&#177; 0.47) mg/L; median 1.04 mg/L; geometric mean 1.03 mg/L; 95% confidence range between 0.98-1.26 mg/L and upper reference value (mean + 2 SD) of 2.06 mg/L. The values distribution wasn\'t \"normal\", therefore, the ,transformation of the values was necessary (109 AcU). Sex and alcohol intake showed significant influence on the concentration of acetone in urine. No interference was verified for smoking or the age of the volunteers.

Submitted by Emanuel Varela Cardoso (emanuel.varela@ufcg.edu.br) on 2018-10-09T20:31:46Z No. of bitstreams: 1 CHRISTIAN EIKE PRECKER – DISSERTAÇÃO (PPGFísica) 2013.pdf: 1407137 bytes, checksum: 7c5cdef4ee790652d5d7b4f0c648d68a (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-09T20:31:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CHRISTIAN EIKE PRECKER – DISSERTAÇÃO (PPGFísica) 2013.pdf: 1407137 bytes, checksum: 7c5cdef4ee790652d5d7b4f0c648d68a (MD5) Previous issue date: 2013-07 / Capes / A evolução dinâmica e o mecanismo da corrosão sob tensão fraturante acelerada (accelerated stress corrosion cracking – aSCC) em uma amostra de acrílico (PMMA – poly methyl 2-methylpropenoate) foi explorada quantitativamente na ausência de carga mecânica externa. Uma incomum e rápida propagação de trincas em amostras usinadas deste material foi induzida por solvente, onde estas foram monitoradas por imagens de vídeo de um microscópio. As trincas emanaram de canais fresados na amostra a partir de um breve contato do solvente acetona com a sua superfície. O período da propagação das trincas durou em torno de 1 minuto, compreendendo um comprimento final de 0,2 a 0,3 mm, e uma taxa de crescimento que decai de 5 2 10  para 6 10 m/s. A evolução temporal da trinca concorda com a difusão unidimensional do solvente ao longo da trinca, sobreposto por um campo de tensão residual. Através de birrefringência que foi oticamente registrada, bem como uma simulação da estrutura mecânica foi feita por meio de elementos finitos, identificamos tensão de tração residual (residual tensile stress) na zona da trinca como sendo uma força motriz. O fator de intensidade de tensão residual ΔK foi determinado em 1–2 MPa m1/2. A aSCC no material se origina de uma combinação de tensões residuais, induzida pela fresagem da superfície da amostra; stress que induz uma rápida difusão do solvente acetona no material e uma degradação associada com os parâmetros da estrutura mecânica. / The dynamic evolution and mechanism of accelerated stress corrosion cracking (aSCC) in an acrylic (PMMA–poly methyl 2-methylpropenoate) polymer sample have been exploited quantitatively, in absence of external mechanical load. Unusually fast propagation of solvent induced cracks in micro-machined sections of the material has been monitored by microscopic video imaging of a test device. Crack emanation from milled micro-channels was precisely triggered by brief surface wetting with acetone solvent. The crack propagation period persists over a time span of approximately 1 min, comprises a final crack length of 0.2–0.3 mm, and an associated crack growth rate that decreases from 5 2 10  to 6 10 m/s. The temporal crack evolution scales in accord with 1-dim solvent diffusion along the flaw, superimposed with the residual stress field. Optically recorded birefringence, as well as finite element structure mechanic simulation, identified residual tensile stress in the crack zone as the driving force. The residual stress intensity factor ΔK was determined to 1–2 MPa m1/2. The aSCC (accelerated stress corrosion cracking) in the material originates from a detrimental combination of residual stress, induced by surface milling; stress induced fast diffusion of the acetone solvent into the material and an associated degradation of structure-mechanic parameters.

Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica do Paraná, Curitiba, 2012 / Inclui bibliografias / Objetivos: Avaliar o efeito de géis de solventes orgânicos (acetona 70% e etanol 90%) e de ultrassom na remoção de bráquetes metálicos. Materiais e Métodos: Bráquetes metálicos foram colados com compósito ortodôntico fotopolimerizável (Transbond XT) em 12 / Introduction: To evaluate the effect of organic gel solvents (70% acetone and 90%ethanol) and of ultrasound in the removal of metallic brackets. Methods: Metallic brackets were bonded with light-cured orthodontic composite (Transbond XT) in 120 human bicu

Embora o uso de etanol como combustível venha aumentando no Brasil e em diversos países, há uma grande escassez de dados relacionados à abundância desse álcool e de espécies orgânicas correlatas na atmosfera. O estudo temporal do comportamento do etanol em água de chuva no Brasil é pioneiro, e serve de base para melhor compreender as alterações que possam ocorrer na atmosfera devido ao aumento do uso desse combustível. Neste trabalho foi desenvolvido um novo método utilizando headspace GC-FID para a determinação simultânea de acetaldeído (AA), acetona (AC), metanol (MeOH) e etanol (EtOH), em concentrações ambientalmente relevantes em águas naturais. O método é mais simples do que aqueles apresentados na literatura, robusto e de custo relativamente baixo. O método apresentou boa recuperação, precisão, e sua exatidão foi comprovada pela forte correlação com o método que utiliza HPLC, e que já é bem estabelecido. A concentração de etanol foi determinada em amostras de água de chuva de Ribeirão Preto coletadas de 2012 a 2016 (n = 186). A média ponderada pelo volume (MPV) foi de 5,28 ± 0,49 µmol L-1, que é próxima da concentração esperada no equilíbrio entre a fase gasosa e aquosa. Esse valor de etanol é cerca de 28 vezes maior do que a média encontrada na cidade de Wilmington (EUA), refletindo o elevado uso de etanol combustível no Brasil. As concentrações médias anuais de etanol na chuva nos mais de 4 anos de estudo variaram pouco, e também não apresentaram diferenças significativas de acordo com a estação do ano, sazonalidade das atividades agrícolas, ou com a direção das massas de ar. Para as amostras de água de chuva coletadas de fevereiro a dezembro de 2016 a concentração MPV das espécies analisadas foram: 0,84 ± 0,12 µmol L-1 AA (n= 62); 0,70 ± 0,08 µmol L-1 AC (n = 59);10,9 ± 1,19 µmol L-1 MeOH (n = 62), 15,8 ± 1,64 µmol L-1 ácido fórmico (n = 67); e 9,76 ± 0,95 µmol L-1 ácido acético (n = 67). A massa média de carbono orgânico identificado nas amostras representou cerca de 20% do total de carbono orgânico dissolvido (COD) na água de chuva. O fluxo estimado de carbono orgânico por deposição úmida foi de 5,1 g C m-2 ano-1, sendo 1,0 g C m-2 ano-1identificados neste trabalho. Além da emissão veicular, uma importante fonte de COD para a atmosfera é a queima de biomassa, que ainda ocorre com frequência no estado. As ferramentas estatísticas aqui utilizadas considerando as espécies orgânicas identificadas juntamente com outras espécies inorgânicas majoritárias, não permitiram separar claramente as fontes predominantes de emissão na região. Isso deve ocorrer porque a emissão veicular durante todo o ano é predominante com relação às possíveis emissões biogênicas e por queima de biomassa. A exposição de amostras de água de chuva à irradiação com luz solar artificial mostrou que houve perda de EtOH e formação de AA, porém os processos não ocorreram em proporção estequiométrica, e nem na mesma taxa. No caso do MeOH e formaldeído, a formação e perda dessas espécies ocorreram de forma errática. A ausência de uma tendência clara nas transformações fotoquímicas dos álcoois reflete a complexidade da matriz e das reações envolvidas na atmosfera. / Although there has been a dramatic increase on the use of ethanol fuel in Brazil and in several other countries, there is a great lack of data related to the abundance of ethanol and associated organic species in the atmosphere. The temporal study of the behavior of ethanol in rainwater in Brazil is pioneer, and may serve as a basis to better understand the changes that occur in the atmosphere due to the increasing use of this fuel. This work presents a new headspace GC-FID method to simultaneously determine acetaldehyde (AA), acetone (AC), methanol (MeOH) and ethanol (EtOH) at environmentally relevant concentrations in the atmosphere and in a variety of natural waters. The method is simpler than those presented in the literature, robust and relatively low-cost. The method presented good recovery, precision and good agreement with a HPLC method for determination of acetaldehyde, methanol, and ethanol, which endorsed the accuracy of the proposed method. The ethanol concentration was determined in rainwater samples from Ribeirão Preto from 2012 to 2016 (n = 186). The volume-weighted mean (VWM) was 5.28 ± 0.49 mol L-1, which is close to the expected concentration at the equilibrium between the gas and aqueous phases. The ethanol value is about 28 times higher than the average found in the city of Wilmington (USA), reflecting the high use of ethanol fuel in Brazil. The annual mean concentrations of ethanol in rainwater samples over 4 years of monitoring varied little, and also did not show significant differences according to the season, agricultural activities, or the direction of the air masses. For the rainwater samples collected from February to December 2016 the VWM concentration of the other analyzed species were: 0.84 ± 0.12 mol L-1 AA (n = 62); 0.70 ± 0.08 mol L-1 AC (n = 59), 10.9 ± 1.19 mol L-1MeOH (n = 62), 15.8 ± 1.64 mol L-1formic acid (n = 67); and 9.76 ± 0.95 mol L-1 acetic acid (n = 67). The identified organic carbon average mass in the samples represented about 20% of the total dissolved organic carbon (DOC) in rainwater. The estimated flux of organic carbon by wet deposition was 5.1 g C m-2 year-1, being 1.0 g C m-2 year-1 identified in this work. In addition to the vehicular emission, an important source of DOC to the atmosphere is the biomass burning, which still occurs frequently in the state. The statistical tools used here, considering the organic species identified together with other major inorganic species, did not allow to clearly separate the predominant emission sources in the region. This may occur because the year-round vehicular emission is predominant in relation to the possible biogenic and by biomass burning emissions. Exposure of rainwater samples to irradiation with artificial sunlight showed that there was loss of EtOH and formation of AA, but the processes neither occurred in stoichiometric proportion, nor at the same rate. In the case of MeOH and formaldehyde, the formation and loss of these species occurred erratically. The absence of a clear trend in the photochemical transformations of alcohols reflects the complexity of the matrix and the reactions involved in the atmosphere.

A determinação de valores de referência de alguns xenobióticos naturalmente existentes no organismo é importante na biomonitorização, para comparação de níveis encontrados na população exposta com os da população de referência. A acetona é um solvente muito popular, utilizado em vários ramos da indústria e em laboratórios químicos. O isopropanol é um solvente largamente utilizado em indústrias, laboratórios e está presente em vários produtos domésticos. Este solvente é biotransformado no organismo humano, tendo como principal metabólito a acetona. A acetona em urina (AcU) é o bioindicador mais usado para avaliar a exposição de trabalhadores expostos a acetona e ao isopropanol. Como também é encontrada em pessoas não expostas ocupacionalmente a estes solventes, o objetivo deste trabalho foi verificar os níveis basais de AcU e a possível influência de fatores individuais nestes níveis. A população de referência foi constituída por 207 indivíduos (91 homens e 116 mulheres, com idades entre 18 e 80 anos). A AcU foi determinada por headspace/cromatografia em fase gasosa/DIC. O método mostrou linearidade de 0,1 a 5,0 mg/L; o limite de detecção e de quantificação de 0,1 mglL; precisão intra-ensaio, entre 4 e 5% e inter ensaio, entre 5,2 e 8,8% (urina sem adição e fortificada com 1,0 e 3,0 mgIL de acetona). Para a população total, os valores de referência encontrados foram: média (&#177;DP) de 1,12 (&#177;0,47) mgIL; mediana de 1,04 mgIL; média geométrica de 1,03 mglL; intervalo de confiança 95% entre 0,98-1,26 mglL e valor superior de referência (média + 2DP) de 2,06 mgIL. Devido ao fato da distribuição dos valores de AcU (mgIL) não ser Gaussiana, optou-se por uma transformação dos valores (Iog AcU) que aproximou os dados da distribuição normal ( W = 0,98532, P < 0,7000). A população selecionada demonstrou ser saudável e adequada ao estudo; o sexo e a ingestão de bebidas alcoólicas parecem afetar os teores de acetona urinária, enquanto a idade e o uso de tabaco não mostraram este efeito. / The determination of reference values of some xenobiotics is important for the biomonitoring, to compare the concentration in the exposed and the general population. The acetone is a very popular solvent, that is used in a large number of industries and laboratories. Isopropanol is used in industries, laboratories and cosmetic products. In the human body, this solvent is metabolized and the most important product is acetone. Acetone in urine (AcU) is the most used biomarker to monitore workers exposed to acetone/isopropanol. This substance is also found in non-exposed people, so, the main objective of this work was to verify the basal levels of AcU and if there are some factors that have influence on these levels. 207 volunteers were studied (91 men and 116 women, and the ages between 18-80 years). The AcU was determinated by headspace/gas chromatography/ FID. The method showed linearity between 0.1-5.0 mg/L; limit of detection (LOD) and limit of quantification of 0.1 mglL; intra-assay precision, between 4 and 5%; inter-assay precision, between 5.2 and 8.8% (urine without addition, and spiked 1.0 and 3.0 mg/L of acetone). In the total population, the reference values obtained were: mean (&#177;SD) 1.12 (&#177; 0.47) mg/L; median 1.04 mg/L; geometric mean 1.03 mg/L; 95% confidence range between 0.98-1.26 mg/L and upper reference value (mean + 2 SD) of 2.06 mg/L. The values distribution wasn\'t \"normal\", therefore, the ,transformation of the values was necessary (109 AcU). Sex and alcohol intake showed significant influence on the concentration of acetone in urine. No interference was verified for smoking or the age of the volunteers.

A insuficiência cardíaca é uma síndrome clínica de alta morbimortalidade e por este motivo é crescente o interesse em se estudar novos biomarcadores da doença visando buscar caminhos para novas estratégias terapêuticas. Neste contexto, a análise do ar exalado pode ser promissora. Baseado nestes dados e na observação de que pacientes com insuficiência cardíaca grave exalam odor peculiar, ainda em estudo piloto, nós identificamos acetona no ar exalado de pacientes com insuficiência cardíaca. Assim, nosso estudo teve por objetivo primário avaliar o papel da acetona exalada como biomarcador do diagnóstico de insuficiência cardíaca e de insuficiência cardíaca descompensada. Como objetivo secundário, avaliar sua relação com a classe funcional segundo a classificação da New York Heart Assocation (NYHA) e sua correlação com o peptídeo natriurético do tipo B (BNP). Entre maio de 2009 e setembro de 2010, pacientes consecutivos com disfunção sistólica (grupo IC) admitidos na emergência (insuficiência cardíaca descompensada grupo ICDESCOMP) e pacientes estáveis nos últimos três meses encaminhados para o teste cardiopulmonar (insuficiência cardíaca compensada grupo ICCOMP) foram submetidos à coleta de ar exalado (extração em água) para posterior análise qualitativa por cromatografia gasosa acoplado à espectrometria de massas e quantificação por espectrofotometria de absorção, através da reação com salicilaldeído. Entre os 235 pacientes avaliados, 89 foram incluídos (59 com insuficiência cardíaca descompensada e 30 com insuficiência cardíaca compensada), 61% do sexo masculino e com mediana de idade de 52 anos. Vinte indivíduos saudáveis (grupo controle) pareados por idade participaram do estudo. O valor mediano (intervalo interquartil) de acetona exalada foi maior no grupo IC em relação ao controle [3,70 g/L (1,69-10,45 g/L) versus 0,39 g/L (0,30-0,79 g/L), p < 0,001]. O valor mediano de acetona em pacientes com insuficiência cardíaca descompensada foi maior do que no grupo com insuficiência cardíaca compensada [7,80 g/L (3,60-15,20 g/L) versus 1,22 g/L (0,682,19 g/L), p < 0,001]. A acurácia do método tanto para o diagnóstico de insuficiência cardíaca (acetona > 1,16 g/L; área sob a curva = 0,94) quanto para o diagnóstico de insuficiência cardíaca descompensada (acetona > 2,50 g/L; área sob a curva = 0,93) foi aproximadamente 85 %, semelhante à acurácia do BNP (BNP > 42 pg/mL; área sob a curva = 0,97 e BNP > 424 pg/mL; área sob a curva = 0,94, respectivamente). Houve correlação positiva entre acetona exalada e BNP (r = 0,772, p < 0,001). Observamos aumento progressivo nas concentrações de acetona exalada de acordo com a piora da classe funcional segundo NYHA (p < 0,001). Assim, podemos concluir que nosso estudo revelou a acetona exalada como um novo biomarcador do diagnóstico de insuficiência cardíaca e de insuficiência cardíaca descompensada, que está associado à maior gravidade da doença e que apresenta correlação positiva com BNP. Sua dosagem é um novo método de diagnóstico não invasivo que pode ser realizado à beira leito, cuja acurácia é semelhante à do BNP / Heart failure (HF) is a condition associated with high mortality and frequent hospital admissions. In this context, multiple biomarkers of heart failure severity have emerged recently. However, the usefulness of most of these biomarkers has not been fully established. Exhaled breath has been considered a suitable tool (biomarker) to evaluate different diseases. Based on the clinical observation that patients with acute decompensated heart failure (ADHF) exhale a distinct odor, in a pilot study we have identified acetone in exhaled breath of heart failure patients and this study aimed to evaluate the role of acetone as a new biomarker of heart failure and ADHF disease. As secondary aims, we intended to analyze the relation to New York Heart Association (NYHA) class and the correlation with B-Type Natriuretic Peptide (BNP). Patients with systolic dysfunction (HF group) admitted consecutively at the emergency room (ADHF group) and stable patients referred to the cardiopulmonary test (chronic HF CHF group) between May 2009 and September 2010 were submitted to exhaled breath collection (extraction into water). Acetone identification was done by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) and its determination by absorption spectrophotometry after reaction with salicylaldehyde. Twenty healthy subjects matched for age were enrolled (control group). Among 235 patients with HF, 89 were included in the study (59 ADHF and 30 CHF), 61% male, with median age of 52 years. Median exhaled breath acetone value (interquartile range) was higher in the HF group when compared to control group [3.7 g/L (1.69-10.45 g/L) versus 0.39 g/L (0.30-0.79 g/L), p < 0.001] and also higher in ADHF when compared to CHF group [7.80 g/L (3.60-15.20 g/L) versus 1.22 g/L (0.682.19 g/L), p < 0,001]. The accuracy of the method to diagnose CHF (Acetone > 1.16 g/L; AUC = 0.94) and ADHF (Acetone > 2.5 g/L; AUC = 0.93) was similar to the accuracy of BNP (BNP > 42 pg/mL; AUC = 0.97 and BNP > 424 pg/mL; AUC = 0.94, respectively). There was a positive correlation between exhaled breath acetone and plasmatic BNP (r = 0.772, p < 0.001). Levels of exhaled breath acetone were different among the four different NYHA classes (p<0.001). In summary, we can conclude that our study showed exhaled breath acetone as a new biomarker of heart failure and ADHF. It is associated with heart failure severity and has a good correlation with BNP. This is a promising non-invasive diagnostic method of heart failure, whose accuracy is equivalent to BNP

Propõe-se método novo e completo para análise de acetona em ar exalado envolvendo coleta com pré-concentração em água, derivatização química e determinação eletroquímica assistida por novo algoritmo de processamento de sinais. Na literatura recente a acetona expirada vem sendo avaliada como biomarcador para monitoramento não invasivo de quadros clínicos como diabetes e insuficiência cardíaca, daí a importância da proposta. Entre as aminas que reagem com acetona para formar iminas eletroativas, estudadas por polarografia em meados do século passado, a glicina apresentou melhor conjunto de características para a definição do método de determinação por voltametria de onda quadrada sem a necessidade de remoção de oxigênio (25 Hz, amplitude de 20 mV, incremento de 5 mV, eletrodo de gota de mercúrio). O meio reacional, composto de glicina (2 mol·L-1) em meio NaOH (1 mol·L-1), serviu também de eletrólito e o pico de redução da imina em -1,57 V vs. Ag|AgCl constituiu o sinal analítico. Para tratamento dos sinais, foi desenvolvido e avaliado um algoritmo inovador baseado em interpolação de linha base por ajuste de curvas de Bézier e ajuste de gaussiana ao pico. Essa combinação permitiu reconhecimento e quantificação de picos relativamente baixos e largos sobre linha com curvatura acentuada e ruído, situação em que métodos convencionais falham e curvas do tipo spline se mostraram menos apropriadas. A implementação do algoritmo (disponível em http://github.com/batistagl/chemapps) foi realizada utilizando programa open source de álgebra matricial integrado diretamente com software de controle do potenciostato. Para demonstrar a generalidade da extensão dos recursos nativos do equipamento mediante integração com programação externa em linguagem Octave (open source), implementou-se a técnica da cronocoulometria tridimensional, com visualização de resultados já tratados em projeções de malha de perspectiva 3D sob qualquer ângulo. A determinação eletroquímica de acetona em fase aquosa, assistida pelo algoritmo baseado em curvas de Bézier, é rápida e automática, tem limite de detecção de 3,5·10-6 mol·L-1 (0,2 mg·L-1) e faixa linear que atende aos requisitos da análise em ar exalado. O acetaldeído, comumente presente em ar exalado, em especial, após consumo de bebidas alcoólicas, dá origem a pico voltamétrico em -1,40 V, contornando interferência que prejudica vários outros métodos publicados na literatura e abrindo possibilidade de determinação simultânea. Resultados obtidos com amostras reais são concordantes com os obtidos por método espectrofotométrico, em uso rotineiro desde o seu aperfeiçoamento na dissertação de mestrado do autor desta tese. Em relação à dissertação, também se otimizou a geometria do dispositivo de coleta, de modo a concentrar a acetona num volume menor de água gelada e prover maior conforto ao paciente. O método completo apresentado, englobando o dispositivo de amostragem aperfeiçoado e o novo e efetivo algoritmo para tratamento automático de sinais voltamétricos, está pronto para ser aplicado. Evolução para um analisador portátil depende de melhorias no limite de detecção e facilidade de obtenção eletrodos sólidos (impressos) com filme de mercúrio, vez que eletrodos de bismuto ou diamante dopado com boro, entre outros, não apresentaram resposta. / A new and complete method for analyzing acetone in exhaled breath is proposed, involving sample collection by preconcentration in water, chemical derivatization and electrochemical determination assisted by a new signal processing algorithm. Breath acetone is under investigation in the medical literature as a biomarker for noninvasive monitoring of clinical conditions such as diabetes and heart failure and better analyzers are demanded. Some amines that react with acetone to form electroactive imines, already studied by polarography in the middle of the last century, were evaluated here as derivatizing agents and glycine presented the best compromise for the definition of a determination method by square wave voltammetry without purging of dissolved oxygen (20 mV pulses at 25 Hz with 5 mV scanning steps, mercury drop electrode). The derivatization medium of glycine (2 mol·L-1) and NaOH (1 mol·L-1) also serves as electrolyte and the imine reduction peak at -1.57 V vs. Ag|AgCl constitutes the analytical signal. For signal processing a novel algorithm based on baseline automatic prediction using Bézier curves was developed in combination with Gaussian peak fitting. This innovative combination enables the recognition and quantification of relatively low and broad peaks on a curved and noisy baseline while standard procedures fail and fitting of splines is less appropriate. The algorithm (available at http://github.com/batistagl/chemapps) was implemented using open source matrix algebra software directly integrated with the potentiostat control software. The generality of this approach to extend the native resources of commercial equipment was evidenced by proceeding the implementation of 3D chronocoulometry with help of the open source Octave language. The processed charge vs. potential vs. time function 3-D surfaces for the forward and backward steps can be observed from any angle on the screen. The fast automatic electrochemical determination of acetone assisted by the Bézier based curve fitting algorithm, with an acetone detection limit of 3.5·10-6 mol·L-1 (0.2 mg·L-1) and a wide linear range is entirely satisfactory for breath analysis. Acetaldehyde, an expected component of breath, especially after ingestion of alcohol, and a common interferent for some other analytical methods, generates a peak at -1.40 V that does not interfere with the acetone determination and that is possibly suitable for simultaneous determination of this analyte. Results obtained with real samples are in agreement with spectrophotometric determinations routinely applied to breath analysis, formerly developed in the master dissertation of the author of this thesis. The geometry of the impinger sampling device was also improved (in comparison with the dissertation) in order to collect the acetone in a smaller volume of cooled water and to allow the patient to breath more freely. The complete method at its current state of development, encompassing the improved sampler and the new effective signal processing algorithm for voltammetric signals is ready for use. Evolution to a portable analyzer can be envisioned if the shortcomings of detection limits of solid (screen-printed) electrode preparation with a mercury film are overcome, once the imine signal was not observed on solid electrodes like bismuth and boron doped diamond.