Orientador: Bernardino Ribeiro de Figueiredo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Geociencias / Made available in DSpace on 2018-08-04T03:39:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rossin_Ricardo_M.pdf: 638276 bytes, checksum: dbc3ed410cb58a3cbb0250def39fe7c5 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: As diferentes toxicidades das espécies de arsênio (As) tornam a sua determinação individual essencial para uma acurada avaliação de riscos. Neste trabalho foram avaliadas as condições experimentais sob distintas concentrações ácidas, presença de agente pré-redutor (L-cisteína) e concentração do redutor (NaBH4), para quantificação das espécies inorgânicas de As em águas por HG-AAS. Para As total, com 1% de L-cisteína, foi definido 0,05 mol L-1 de HNO3 e 0,6% (m/v) de NaBH4. A determinação seletiva de As(III) foi realizada pelo uso de uma concentração reduzida (0,1% m/v) de NaBH4. Para amostras naturais, sem preservantes, as mesmas devem ser refrigeradas e protegidas da luz e a análise da especiação de As ser realizada imediatamente, para evitar alteração na distribuição das espécies. A acidificação com HNO3 a 0,05 mol L-1, em amostras refrigeradas e protegidas da luz, se mostrou eficiente na preservação das espécies inorgânicas de As em águas por um período de até 4 meses. Porém, a adição de EDTA 0,0125 mol L-1 ocasionou pequena variação na distribuição das espécies num período de 3 meses. A aplicação dos procedimentos em águas do Quadrilátero Ferrífero - MG, revelou concentrações de As total variando entre 6 e 2070 µg L-1 e As(III) de 2 a 43 µg L-1. Os resultados de As total em amostras de águas naturais e material de referência certificado por HG-AAS apresentaram boa concordância com os obtidos pelo uso da técnica de espectrometria de massas (ICP-MS). O método adotado constitui uma maneira simples, rápida e econômica de avaliar a distribuição das espécies inorgânicas de As em águas, sendo que a concentração de As(V) pode ser determinada pela diferença entre as concentrações de As total e As(III). Os resultados indicam, ainda, que as quantidades de As presentes nas águas da região são fortemente condicionadas pelas atividades de lavra e beneficiamento mineral, e que a distribuição das espécies de As é controlada basicamente pelo Eh das águas / Abstract: Recognition of the significant differences in toxicity among arsenic species (As) makes the individual determination of these species essential for accurate risk assessments. Experimental conditions were evaluated under acid, NaBH4 distinct concentrations and L-cistein pre-reduction to quantify the inorganic arsenic species in waters by HG-AAS. Total As was measured with L-cistein at 1 % (m/v) in 0.05 mol L-1 HNO3 and 0.6 % (m/v) NaBH4. A selective As(III) determination was carried with 0.1% (m/v) NaBH4. Natural waters without addition of any chemical compound for preservation should be cooled, kept in the dark and As speciation conducted as soon as possible to avoid species distribution changes. HNO3 0.05 mol L-1 acidified, cooled and dark storage samples shown effective preservation of inorganic arsenic species up to 4 months. Samples with EDTA 0.0125 mol L-1 addition shown small transformation among As compounds over a period of 3 months. Total As contents varied from 6 to 2070 µg L-1 and As(III) from 2 to 43 µg L-1 in waters from the Brazil - MG - Iron Quadrangle. Results using HG-AAS and ICP-MS in natural waters and standard reference material were fairly consistent. The HG-AAS adopted method might be a simple and economic way to evaluate the inorganic As species in waters and also the As(V) can be determinate by the difference between total As and As(III). Results shown that As level in waters of studied region is mining activity related and Eh controls the relative amount of As(V) and As(III) / Mestrado / Metalogenese / Mestre em Geociências

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A systematic study was made to evaluate the interference of hydride forming elements in conventional quartz tube atomizers as well as to study the performance of multiatomizer of quartz (MMQTA) for minimization of these interferences in determinations by batch hydride generation atomic absorption spectrometry (HG AAS). For the study of interferences, As, Bi, and Sb were selected as analytes and As, Bi, Pb, Sb, Se, Sn as interferents. Except for Bi as analyte, the MMQTA allowed to increase the tolerance limits to interference between 50 and 400% in comparison to the conventional atomizer. For Sn as interferent, no difference was observed in the determination of Sb and Se using MMQTA system. With respect to the linear range better performance was also found for this atomizer. No loss of linearity was observed up to 160 ng for Se and Sb and 80 ng for As. For Bi, the linear range was the same for both atomizers (140 ng). In the second part, the applicability of MMQTA was evaluated in association with citric acid as complexing agent, for the determination of total As by HG AAS in drugs based on Sb (V). The procedure is based on the ability of citric acid to make complexes with Sb (V) and, to the addition of air to the MMQTA system, which provides an increase in the concentration of hydrogen radicals inside the tube. This approach results in a better analyte atomization and consequently reduction of the interfering effect verified in the presence of this element. The experimental conditions were selected for MMQTA: 10% m/v citric acid, 1% m/v NaBH4, 10 s for purge time, 20 mL min-1 air outer gas and 40 s of injection time. The time of contact between the acidic medium and the sample was 1 h and no effects of suppression of signal of As(V) was observed up to 1000 mg of Sb(V). Recovery test for As (V) was carried out and the values obtained remained at approximately 100% of the expected value. The detection limit (3σ) and characteristic mass, using the recommended conditions, were respectively, 0,4 mg L-1 and 160 pg. / Neste trabalho, primeiramente, foi feito um estudo sistemático para verificar as interferências entre elementos formadores de hidretos em atomizadores de tubo de quartzo convencionais, bem como, avaliar o desempenho do multiatomizador de quartzo (MMQTA) para a minimização destas interferências em determinações por espectrometria de absorção atômica com geração de hidretos (HG AAS), utilizando-se um sistema em batelada. Para o estudo das interferências, As, Bi, Sb e Se foram utilizados como analitos e As, Bi, Pb, Sb, Se e Sn como interferentes. Com exceção de Bi como analito, o MMQTA permitiu o aumento do limite de tolerância às interferências entre 50 e 400% em comparação ao atomizador convencional. Para Sn como interferente, nenhuma diferença foi verificada na determinação de Sb e Se utilizando MMQTA. Melhor desempenho foi verificado, também para este atomizador, com respeito à faixa linear. Nenhuma perda de linearidade foi observada até 160 ng de Se e Sb e 80 ng para As. Para Bi, a faixa linear foi a mesma para ambos os atomizadores (140 ng). Na segunda parte, foi avaliada a aplicabilidade do MMQTA, em associação à ação complexante do ácido cítrico, para a determinação de As total por HG AAS em medicamentos à base de Sb(V). O procedimento está baseado na capacidade do ácido cítrico em formar complexos com o Sb(V), bem como, na adição de ar ao atomizador, o que proporciona um aumento na concentração de radicais hidrogênio no interior do tubo, resultando em uma melhor atomização do analito e conseqüentemente, diminuição do efeito interferente verificado na presença deste elemento. As condições experimentais escolhidas para o MMQTA foram: ácido cítrico 10% m/v, NaBH4 1% m/v, tempo de purga de 10 s, vazão de ar externo de 20 mL min-1e tempo de injeção de 40 s. O tempo de contato entre o meio ácido e a amostra foi de 1 h e nenhum efeito de supressão do sinal de As(V) foi observado na presença de até 1000 mg de Sb(V). Foram feitos testes de recuperação para As(V) e os valores obtidos permaneceram próximos ao valor esperado. O limite de detecção instrumental (3s) e a massa característica, utilizando as condições experimentais estabelecidas, foi respectivamente, de 0,4 mg L-1 e 160 pg.

O arsênio está amplamente distribuído no ambiente, sendo encontrado sob formas orgânicas e inorgânicas. É classificado como cancerígeno humano, com base em estudos epidemiológicos. Sua presença na água potável é relacionada com efeitos à saúde como hipertensão, diabetes, câncer de pele e de órgãos internos. Devido aos efeitos adversos observados em populações expostas ao arsênio é interessante dispor de uma revisão atualizada sobre os aspectos toxicológicos deste elemento. Para a revisão foram utilizadas 308 publicações do período 1920 a 2003, considerando quatro temas: presença de arsênio no ambiente, toxicologia do arsênio, efeitos na saúde humana e biomarcadores para arsênio. As informações compiladas mostram que são necessários mais estudos sobre as formas químicas e biodisponibilidade do arsênio, temas identificados como pontos críticos para um melhor entendimento da toxicologia do arsênio. Também é sugerido o desenvolvimento de biomarcadores validados e específicos para sua utilização no processo de avaliação de risco do arsênio para humanos. / Arsenic is widely distributed in the environment in the form of organic and inorganic compounds. Based on epidemiological studies, arsenic is classified as a carcinogenic substance. Several disorders (e.g., hypertension, diabetes, skin cancer and internal cancer) have been related to arsenic in drinking water. Thus the adverse effects of arsenic on exposed populations supports the idea of preparing a review on its toxicology and 308 publications from 1920 to 2003 were revised for this purpose. The review is focused on four selected subjects: arsenic in the environment, toxicological aspects, effect on human health and biomarkers for arsenic. From this study, speciation and bioavailability were identified as critical topics requiring further research for improving our understanding on arsenic toxicology. The development of validated and specific biomarkers for using in arsenic risk assessment on humans beings is also an important suggestion.

O arsênio é um dos mais tóxicos elementos químicos e reconhecidamente carcinogênico. Ele pode ser encontrado em alimentos basicamente em 5 formas: arsenobetaína (AsB), dimetil-arsênio (DMA), monometil-arsênio (MMA), arsenato (As5+) e arsenito (As3+), sendo estas duas últimas (As-i) as mais tóxicas. Assim, é de suma importância a utilização da especiação química de As para avaliação dos reais riscos associados à ingestão de alimentos contaminados. Neste sentido, o presente trabalho teve como objetivos o desenvolvimento de um método para separação das espécies de As por LC e detecção por ICP-MS; extrações quantitativas das espécies de As de tecidos animais e em grãos de arroz; aplicação dos métodos em amostras de alimentos consumidos no Brasil; e estudo do metabolismo do As em diferentes cultivares de arroz. O método desenvolvido para a extração das espécies de As em tecidos animais (ovo, músculos de ave, peixe e boi, etc.) utilizou apenas metanol (10%v/v) e ácido nítrico (2%v/v) como extratores e 2 minutos de sonicação, mostrando recuperação quantitativa do analito (>88%, n=3) pela análise dos materiais de referência (CE278, DOLT-3, DORM-3 e SRM NIST 1577). No entanto, para a análise de arroz, apenas ácido nítrico 2%v/v foi utilizado como extrator, possibilitando uma recuperação quantitativa (>94%, n=6), quando da análise do material de referência (NIST Rice Flour 1568a). Para a separação cromatográfica foram avaliadas diversas colunas, das quais a troca aniônica (Hamilton PRP-X100®) foi utilizada em todos os experimentos. A aplicação dos métodos na análise de alimentos diversos consumidos no Brasil mostrou uma grande variação nas concentrações das diferentes espécies do arsênio em músculos, ovos e, especialmente, no arroz. Devido as altas concentrações de As encontradas em amostras de arroz comercializadas no Brasil (em vários casos com predominância das espécies mais tóxicas, As3+ e As5+) e ao grande consumo deste alimento no país e no mundo, foi também realizado um estudo de metabolismo do As em 6 diferentes cultivares. O foco deste estudo foi a síntese de fitoquelatinas (PCs), compostos não peptídicos produzidos por plantas expostas a elementos tóxicos, e sua influência no fator de transferência (TF) do As solo-grãos. O TF do As, assim como a concentração das PCs, variaram em relação aos cultivares (genótipos) estudados. Além disso, as PCs mostraram ter uma forte correlação positiva entre si e com a concentração de As-i nos grãos, bem como uma correlação negativa do TF do As raízes-grãos. Portanto, os métodos desenvolvidos demonstraram fácil aplicação em rotina para avaliação toxicológica dos alimentos em relação às espécies de As e, finalmente, o estudo de metabolismo do As pela planta do arroz pode contribuir para escolha de cultivares que o absorvam menos, reduzindo sua ingestão frente ao consumo de arroz. / Arsenic is one of the most toxic chemicals and known carcinogen. It can be found in food basically in 5 different forms: arsenobetaine (AsB), dimethyl arsenic (DMA), monomethyl arsenic (MMA), arsenate (As5+) and arsenite (As3+), the latter two forms (i-As) are the most toxic. Thus, it is of extreme importance the use of chemical speciation for the evaluation of the real risks associated to arsenic intake from contaminated food. In this sense, this study aimed develop a simple method for separation of arsenic species by LC and detection by ICP-MS, quantitative extraction of arsenic species from animal tissues and rice grains, the application of the proposed method in the analysis of food samples commercialized in Brazilian markets, and the study of arsenic metabolism in different rice cultivars. The method developed for the extraction of arsenic species in animal tissues (egg, muscle of chicken, fish and cattle, etc.) used only methanol (10%v/v) and nitric acid (2%v/v) as extractant and 2 minutes of sonication, showing quantitative recovery of the analyte (>88%, n=3) when analyzing reference materials (CE278, DOLT-3, DORM-3 e SRM NIST 1577). However, for the analysis of rice grains, only nitric acid (2%v/v) was used as extractant, allowing a quantitative recovery (>94%, n=6), when analyzing the reference material (NIST Rice Flour 1568a). For the chromatographic separation several columns were evaluated and an anion exchange column (Hamilton PRP X-100) was used in all experiments. The analysis of several foods consumed in Brazil, showed a wide variation in the concentrations of different arsenic species in muscle, eggs, and especially in rice. Due to the high concentrations of arsenic found in rice samples (in several cases with predominance of more toxic species, As3+ and As5+) and the large consumption of this food in the country and abroad, it was also carried out a study on arsenic metabolism in 6 different rice cultivars. The focus of this study was the synthesis of phytochelatins (PCs), non-peptide compounds produced by plants exposed to toxic elements, and its influence on the transfer factor (TF) soil-grains. The TF of arsenic as well as the concentration of PCs varied in relation to the cultivars (genotype) studied. Furthermore, the PCs have shown a strong positive correlation between themselves and with the concentration of i-As in the grains, and a negative correlation with TF roots-grains. Therefore, the developed method demonstrated feasibility for routine use in toxicological studies of arsenic species in food samples and, finally, the study of arsenic metabolism in rice plant can contribute to the selection of cultivars that absorb less arsenic, thereby reducing the intake of this toxic element by rice consumption.

No biomonitoramento da poluição atmosférica, as determinações de elementos tóxicos têm sido de suma importância para identificação das suas fontes de emissão e dos efeitos ocasionados com a sua exposição. Consequentemente diferentes técnicas analíticas vêm sendo aprimoradas e aplicadas para essa finalidade, entre elas, a análise por ativação com nêutrons (NAA). Essa técnica apresenta vantagens para a quantificação de elementos poluentes, devido a sua capacidade de análise multielementar e a sua alta sensibilidade, precisão e exatidão dos resultados. Entretanto, nos trabalhos de biomonitoramento, a NAA não tem sido muito utilizada na determinação dos elementos tóxicos As, Cu e Hg. O objetivo deste trabalho foi estabelecer um procedimento adequado de NAA para a determinação de As, Cu e Hg em amostras de biomonitores da poluição atmosférica (liquens, bromélias e cascas de árvores). O procedimento de NAA consistiu em irradiação sob fluxo de nêutrons térmicos alíquotas de amostras juntamente aos padrões sintéticos dos elementos, seguida de espectrometria de raios gama. Foram realizados ensaios preliminares de NAA para definição das condições de irradiação e de medição para determinação desses três elementos e, para isso, foram analisados diversos materiais de referência certificados (MRCs). Os resultados de As, Cu e Hg nos MRCs demonstraram boa exatidão e precisão (HORRAT < 2 e IZscoreI < 2). Isto é, para determinação de As, foi verificado que irradiações de 1 h e tempo de decaimento de 1 d para as medições permitem obter resultados satisfatórios. O As foi encontrado em todas as espécies de biomonitores analisadas e os valores de limites de detecção foram inferiores às suas frações mássicas, demostrando que o procedimento proposto pode ser satisfatoriamente utilizado nas análises de biomonitores. Nas determinações de Cu nos MRCs, foi observado que esse elemento pode ser quantificado por meio das irradiações de 20 s e de 1 h pelas medições de 66Cu e de 64Cu, respectivamente. Entretanto, dependendo da amostra, nas irradiações de 1 h pode ocorrer a interferência da alta atividade do 24Na. Nas análises de biomonitores, os tempos de irradiação de 1 h e de decaimento de 1 d foram mais apropriados que as irradiações de curta duração de 20 s, uma vez que os dados obtidos apresentaram boa precisão e limites de detecção mais baixos que os das irradiações de 20 s. Para determinação de Hg, verificou se que não há perda desse elemento nas irradiações realizadas em invólucros ou cápsulas de polietileno. O invólucro foi escolhido devido ao seu baixo custo e a facilidade de aquisição. O tempo de irradiação de 1 h foi apropriado para evitar os problemas das interferências espectrais do 198Au e 75Se, que foram mais evidentes para 8 h de irradiação. O Hg não foi detectado em nenhum dos biomonitores analisados e os limites de detecção calculados variaram de 0,01 a 6,8 &mu;g g-1. Pelos resultados obtidos neste trabalho, concluiu-se que o procedimento de NAA estabelecido pode ser aplicado no biomonitoramento de As, Cu e Hg da poluição aérea e cabe ainda ressaltar que esses três elementos podem ser determinados por meio de uma única irradiação de 1 h, dependendo dos teores destes elementos nas amostras. / In the atmospheric pollution biomonitoring, the determination of toxic elements has been of major importance to the identification of their emission sources and of the caused effects by their exposure. Consequently, different analytical techniques have been improved and applied for this purpose, among them, the neutron activation analysis (NAA). This technique presents advantages for the quantification of pollutant elements due to its capability of multielemental analyses and its high sensitivity, precision and accuracy of results. However, in biomonitoring works, NAA has not been widely used in the determination of toxic elements As, Cu and Hg. The aim of this study was to establish adequate procedures of NAA for As, Cu and Hg determination in biomonitors of atmospheric pollution (lichens, bromeliads and tree barks). The NAA procedure consisted of irradiation, under thermal neutron flux, aliquots of samples with the elemental synthetic standards, followed by gamma ray spectrometry. Preliminary assays of NAA were carried out to define the irradiation and measurement conditions for these three elements determinations. For this purpose, several certified reference materials (CRMs) were analyzed. Results of As, Cu and Hg obtained in CRMs demonstrated good precision and accuracy of obtained data (HORRAT < 2 and IZ scoreI < 2). For As determination, irradiation time of 1 h and 1 d of decay time for the measurements allowed to obtain satisfactory results. Arsenic was detected in all analyzed samples of biomonitors and the detection limits were lower than its mass fractions, showing that the proposed procedure can be satisfactorily used in the biomonitor analyses. In Cu determination in CRMs, it was verified that this element could be quantified using irradiations of 20 s and of 1 h and by measuring 66Cu and 64Cu, respectively. However, depending on the sample, the interference of high activity of 24Na may occur. In the analyses of biomonitors, irradiation time of 1 h and decay time of 1 d were more appropriate to obtain precise results than the short-term irradiations of 20 s. For Hg determination, loss of this element from polyethylene capsules or involucres was not observed and the involucres were selected due to its low cost and easy acquisition. Irradiation time of 1 h was chosen to avoid the problems of spectral interferences of 198Au and 75Se, which were more evident for 8 h of irradiation. Mercury was not detected in the analyzed biomonitor samples and the detection limits varied from 0.01 to 6.8 &mu;g g-1. Based on the obtained results, it was concluded that the established NAA procedure can be applied in the biomonitoring of As, Cu and Hg of atmospheric pollution, and it should be noted that these three elements could be determined by a single irradiation of 1 h depending on the mass fractions of the elements in the samples.

No biomonitoramento da poluição atmosférica, as determinações de elementos tóxicos têm sido de suma importância para identificação das suas fontes de emissão e dos efeitos ocasionados com a sua exposição. Consequentemente diferentes técnicas analíticas vêm sendo aprimoradas e aplicadas para essa finalidade, entre elas, a análise por ativação com nêutrons (NAA). Essa técnica apresenta vantagens para a quantificação de elementos poluentes, devido a sua capacidade de análise multielementar e a sua alta sensibilidade, precisão e exatidão dos resultados. Entretanto, nos trabalhos de biomonitoramento, a NAA não tem sido muito utilizada na determinação dos elementos tóxicos As, Cu e Hg. O objetivo deste trabalho foi estabelecer um procedimento adequado de NAA para a determinação de As, Cu e Hg em amostras de biomonitores da poluição atmosférica (liquens, bromélias e cascas de árvores). O procedimento de NAA consistiu em irradiação sob fluxo de nêutrons térmicos alíquotas de amostras juntamente aos padrões sintéticos dos elementos, seguida de espectrometria de raios gama. Foram realizados ensaios preliminares de NAA para definição das condições de irradiação e de medição para determinação desses três elementos e, para isso, foram analisados diversos materiais de referência certificados (MRCs). Os resultados de As, Cu e Hg nos MRCs demonstraram boa exatidão e precisão (HORRAT < 2 e IZscoreI < 2). Isto é, para determinação de As, foi verificado que irradiações de 1 h e tempo de decaimento de 1 d para as medições permitem obter resultados satisfatórios. O As foi encontrado em todas as espécies de biomonitores analisadas e os valores de limites de detecção foram inferiores às suas frações mássicas, demostrando que o procedimento proposto pode ser satisfatoriamente utilizado nas análises de biomonitores. Nas determinações de Cu nos MRCs, foi observado que esse elemento pode ser quantificado por meio das irradiações de 20 s e de 1 h pelas medições de 66Cu e de 64Cu, respectivamente. Entretanto, dependendo da amostra, nas irradiações de 1 h pode ocorrer a interferência da alta atividade do 24Na. Nas análises de biomonitores, os tempos de irradiação de 1 h e de decaimento de 1 d foram mais apropriados que as irradiações de curta duração de 20 s, uma vez que os dados obtidos apresentaram boa precisão e limites de detecção mais baixos que os das irradiações de 20 s. Para determinação de Hg, verificou se que não há perda desse elemento nas irradiações realizadas em invólucros ou cápsulas de polietileno. O invólucro foi escolhido devido ao seu baixo custo e a facilidade de aquisição. O tempo de irradiação de 1 h foi apropriado para evitar os problemas das interferências espectrais do 198Au e 75Se, que foram mais evidentes para 8 h de irradiação. O Hg não foi detectado em nenhum dos biomonitores analisados e os limites de detecção calculados variaram de 0,01 a 6,8 &mu;g g-1. Pelos resultados obtidos neste trabalho, concluiu-se que o procedimento de NAA estabelecido pode ser aplicado no biomonitoramento de As, Cu e Hg da poluição aérea e cabe ainda ressaltar que esses três elementos podem ser determinados por meio de uma única irradiação de 1 h, dependendo dos teores destes elementos nas amostras. / In the atmospheric pollution biomonitoring, the determination of toxic elements has been of major importance to the identification of their emission sources and of the caused effects by their exposure. Consequently, different analytical techniques have been improved and applied for this purpose, among them, the neutron activation analysis (NAA). This technique presents advantages for the quantification of pollutant elements due to its capability of multielemental analyses and its high sensitivity, precision and accuracy of results. However, in biomonitoring works, NAA has not been widely used in the determination of toxic elements As, Cu and Hg. The aim of this study was to establish adequate procedures of NAA for As, Cu and Hg determination in biomonitors of atmospheric pollution (lichens, bromeliads and tree barks). The NAA procedure consisted of irradiation, under thermal neutron flux, aliquots of samples with the elemental synthetic standards, followed by gamma ray spectrometry. Preliminary assays of NAA were carried out to define the irradiation and measurement conditions for these three elements determinations. For this purpose, several certified reference materials (CRMs) were analyzed. Results of As, Cu and Hg obtained in CRMs demonstrated good precision and accuracy of obtained data (HORRAT < 2 and IZ scoreI < 2). For As determination, irradiation time of 1 h and 1 d of decay time for the measurements allowed to obtain satisfactory results. Arsenic was detected in all analyzed samples of biomonitors and the detection limits were lower than its mass fractions, showing that the proposed procedure can be satisfactorily used in the biomonitor analyses. In Cu determination in CRMs, it was verified that this element could be quantified using irradiations of 20 s and of 1 h and by measuring 66Cu and 64Cu, respectively. However, depending on the sample, the interference of high activity of 24Na may occur. In the analyses of biomonitors, irradiation time of 1 h and decay time of 1 d were more appropriate to obtain precise results than the short-term irradiations of 20 s. For Hg determination, loss of this element from polyethylene capsules or involucres was not observed and the involucres were selected due to its low cost and easy acquisition. Irradiation time of 1 h was chosen to avoid the problems of spectral interferences of 198Au and 75Se, which were more evident for 8 h of irradiation. Mercury was not detected in the analyzed biomonitor samples and the detection limits varied from 0.01 to 6.8 &mu;g g-1. Based on the obtained results, it was concluded that the established NAA procedure can be applied in the biomonitoring of As, Cu and Hg of atmospheric pollution, and it should be noted that these three elements could be determined by a single irradiation of 1 h depending on the mass fractions of the elements in the samples.

A exposição humana a contaminantes ambientais é uma preocupação mundial. Nesse contexto, nas últimas décadas, avanços metodológicos têm proporcionado fortes bases quantitativas para a estimativa dos riscos à saúde humana associada a exposições a contaminantes ambientais. A biomonitorização humana é de grande utilidade para estabelecer a distribuição da exposição na população geral, identificar grupos vulneráveis e populações com exposição mais elevada. Os objetivos deste estudo foram avaliar os níveis de exposição da população adulta da região metropolitana de São Paulo (RMSP) aos metais As, Cd, Hg, Pb, Cu e Mn e verificar os possíveis fatores relacionados à exposição. Amostras de sangue e cabelo de doadores de sangue residentes na RMSP há pelo menos um ano foram coletadas em 2009. Os resultados deste estudo indicam que, no geral, a população estudada não está exposta a níveis preocupantes desses metais. As médias geométricas para As, Cd, Pb, Hg, Cu e Mn em sangue foram 3,6 ug/L, 0,12 ug/L, 23,9 ug/L, 1,4 ug/L, 999,4 ug/L e 12,5 ug/L, respectivamente. Em cabelo, as médias geométricas foram 0,02 ug/g, 0,03 ug/g, 0,54 ug/g, 0,13 ug/g, 12,44 ug/g e 0,32 ug/g para As, Cd, Pb, Hg, Cu e Mn, respectivamente. Em sangue, a concentração de As foi associada a nível de educação e o consumo de frango; o nível de Cd foi influenciado pelo hábito de fumar, ramo de atividade e ter residido em área agrícola; a concentração de Pb foi influenciado pelo gênero, idade, nível de educação, uso de medicamentos, consumo de frutos do mar e trabalho pregresso com agrotóxicos; os determinantes de Hg foram consumo de peixe, nível de educação e idade; os níveis de Cu foram influenciados pelo gênero, uso de medicamentos e reforma recente da casa; e a concentração de Mn foi influenciada pela reforma recente da casa, ter residido em área agrícola e trabalho pregresso com agrotóxicos. Em cabelo, os níveis de As foram influenciados pelo gênero, tratamento capilar, frequência de consumo de peixe e raça; o determinante de Cd em cabelo foi o gênero; para o Pb, os determinantes foram gênero e renda familiar; os níveis de Hg foram influenciados pelo gênero, idade, frequência de consumo de peixe, frutos do mar e produtos de origem animal, consumo de bebida alcoólica além de trabalho e raça; os níveis de Cu foram influenciados pelo gênero e o consumo de bebida alcoólica; os fatores associados aos níveis de Mn foram gênero, raça, rua pavimentada e origem da água de beber. Os níveis de Hg, Cd, Cu e Pb em sangue apresentam fraca correlação com os níveis em cabelo / Human exposure to environmental contaminants is a global concern. In this context, in recent decades, methodological advances have provided strong quantitative basis for estimating the risks to human health associated with exposure to environmental contaminants. Human biomonitoring is useful to establish the distribution of exposure in the general population, identify vulnerable groups and populations with higher exposure. The aims of this study were to evaluate the exposure levels of adult population from metropolitan area of São Paulo (MRSP) to metals As, Cd, Hg, Pb, Cu and Mn and verify the related factors to exposure. Blood and hair samples from blood donors living in MASP for at least one year were collected in 2009. The results of this study indicate that, overall, the study population is not exposed to HIGH levels of these metals. Geometric means to As, Cd, Pb, Hg, Cu and Mn in the blood were 3.6 ug/L, 0.12 ug/L, 23.9 ug/L, 1.4 ug/L, 999.4 ug/L and 12.5 ug/L, respectively. Regarding in hair, geometric means were 0.02 ug/g, 0.03 ug/g, 0.54 ug/g, 0.13 ug/g, 12.44 ug/g, 0.32 ug/g for, As, Cd, Pb, Hg, Cu and Mn respectively. In blood, As concentration was affected by education level and poultry consumption; Cd level was affected by smoking status, occupation and lived in rural area in the past; Pb concentration was affected by gender, age, education level, medicine intake, seafood consumption and work with pesticides in the past; Hg determinants were fish consumption, education level and age; Cu levels were affected by gender, medicine intake and refurbished house; and the concentration of Mn was affected by refurbished house, lived in rural area and work with pesticides in the past. Regarding in hair, As levels are affected by gender, hair treatment, frequency of fish consumption and race. The determinant of Cd in hair was gender; for Pb, the determinants were gender and family income; Hg levels were affected by gender, age, frequency of fish consumption, seafood and animal products, alcohol consumption in addition to current work and race; Cu levels were affected by gender and alcohol consumption; related factors to Mn levels were gender, race, paved street and source of drinking water. Hg levels, Cd, Cu and Pb in blood are weakly correlated with levels in hair

Orientador: Mario Henrique Gonzalez / Coorientador: Ana Rita de A. Nogueira / Banca: Márcia Cristina Bisinoti / Banca: Edilene Cristina Ferreira / Resumo: O mercado de pescados no Brasil tem se expandido muito nos últimos anos e com previsão de um crescimento ainda maior. A busca crescente por essa fonte de alimento no país leva à uma preocupação associada a qualidade do pescado, principalmente se tratando de metais tóxicos presentes nas águas e sedimentos dos rios. Os peixes, assim como outros frutos do mar, têm a capacidade de bioacumular estes metais em seu organismo, seja por contato direto ou indireto. O arsênio é um destes contaminantes e está presente naturalmente em águas e sedimentos, e também advindo de atividades antropogênicas como queima de combustíveis fósseis e agrotóxicos. A concentração de arsênio total nos principais tecidos da tilápia foram determinados e uma estimativa dos riscos associados ao consumo deste peixe na região Noroeste de São Paulo foi realizada, levando em conta as diretrizes estabelecidas pela FAO/OMS. As análises foram realizadas por espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado (ICP-MS) no modo de discriminação de energia cinética (KED). Materiais de referência certificados foram analisados com recuperações de 101, 110 e 80% de NIST 1640a, NIST 1566b e DORM-3, respectivamente. Na parte consumível (o tecido muscular dos peixes), a concentração média encontrada foi de 0,030 ± 0,008 μg g-1, que é inferior ao valor máximo permitido de arsênio estabelecido pelas agências reguladoras nacionais e internacionais. A concentração média encontrada nas vísceras (estômago, brânquias e fígado... / Abstract: Seafood market in Brazil has expanded greatly in recent years and is expected to grow even more. The search for this food source in the country leads to a concern associated with the quality of the fish, mainly by the treatment of toxic metals in the waters and sediments of the rivers. Fish, like other seafood, have the ability to bioaccumulate these metals in your body by direct or indirect contact. Arsenic is one of these contaminants and is naturally present in waters and sediments, as well as from anthropogenic activities such as the burning of fossil fuels and agrochemicals. The concentration of total arsenic in the main tissues of tilapia were evaluated and an estimation of the risks associated with the consumption of this fish was done, taking into account the guidelines established by FAO/WHO. The analyses were performed by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) in kinetic energy discrimination mode (KED). Certified reference materials were analyzed with recoveries of 101, 110, and 80% from NIST 1640a, NIST 1566b, and DORM-3 respectively. In the consumable portion (the muscle fish tissue), the average concentration found was 0,030 ± 0,008 µg g-1 which it is below the arsenic maximum level established by international regulatory agencies. The mean concentration found in the viscera (stomach, gills and liver) was in the range of 0,016 - 1,170 μg g-1, demonstrating a higher bioaccumulation capacity of arsenic. Bioaccumulation tests were performed with As(III) (most toxic arsenic species) with laboratory grown tilapia. The assay was divided into 7 days of exposure and 7 days of clearance to the contaminant. The results demonstrated that the stomach and liver play an important role in the absorption and accumulation of this semimetal present in contaminated water. The estimation of the toxicokinetic parameters (absorption, depuration and Bioconcentration ... / Mestre

Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2013-12-06T18:21:21Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_ResistenciaBioacumulacaoArsenio.pdf: 658991 bytes, checksum: a40d3444f6b9f083c08c6db338495936 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva(arosa@ufpa.br) on 2013-12-16T13:00:19Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_ResistenciaBioacumulacaoArsenio.pdf: 658991 bytes, checksum: a40d3444f6b9f083c08c6db338495936 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-12-16T13:00:19Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_ResistenciaBioacumulacaoArsenio.pdf: 658991 bytes, checksum: a40d3444f6b9f083c08c6db338495936 (MD5) Previous issue date: 2012 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / FAPESPA - Fundação Amazônia de Amparo a Estudos e Pesquisas / UFPA - Universidade Federal do Pará / A contaminação ambiental por arsênio vem aumentando nos últimos anos, seja através de fontes naturais ou antropogênicas, o que pode ocasionar uma maior exposição do homem a este composto tóxico. Vários estudos vêm analisando o potencial de espécies cianobacterianas como possíveis biorremediadoras na busca de soluções para diminuir os impactos causados por este metaloide. A cianobactéria filamentosa Phormidium sp. se destaca por apresentar mecanismos bem desenvolvidos de adaptação às diversas condições ambientais. O presente estudo objetivou analisar o perfil de resistência da Phormidium sp. em diferentes concentrações de arsenato de sódio. A cianobactéria foi inoculada em tubos contendo 4 mL de meio BG-11 líquido e diferentes concentrações de arsenato (5, 10, 30, 50, 100, 130, 150, 200 e 250 mM) e sem a presença do metaloide (controle) e cultivadas durante 20 dias a 25ºC, sem agitação e com fotoperíodo de 12/12 horas de luz/escuro. A toxicidade do arsenato para Phormidium sp. foi caracterizada pela inibição do crescimento, sendo este determinado pela concentração de clorofila a. Todas as condições foram realizadas em triplicatas. A determinação do arsênio total presente nas amostras foi obtida através da técnica de espectrometria de emissão óptica com plasma induzido, do Instituto Evandro Chagas. A resistência de Phormidium sp. ao arsenato foi observada em até 50 mM do composto (p>0,05). À partir de 100 mM de arsenato foi observada inibição do crescimento cianobacteriano (p<0,05). As análises da dosagem de arsênio total no meio de cultura mostram que, durante os primeiros dias de experimento, a concentração de arsênio no meio de cultura foi reduzido, seguido de um aumento gradativo na concentração deste metaloide. Provavelmente, esta cianobacteria pode acumular o arsênio e posteriormente excretar este metaloide para o meio extracelular. Os resultados obtidos indicam a capacidade que a cianobactéria Phormidium sp. possui de crescer em meio contendo altas concentrações de arsênio. No entanto, outras análises se tornam fundamental para elucidar as vias metabólicas envolvidas durante o processo de resistência a este metaloide. / Environmental contamination by arsenic has been increasing in recent years, either through natural or anthropogenic sources, which can cause greater exposure of humans to this toxic compound. Several studies have been developed to analyze the capacity of cyanobacterial species in bioremediation. The filamentous cyanobacterium Phormidium sp. excels due to well developed mechanisms to adapt to different environmental conditions. The present study aimed to analyze the resistance profile of Phormidium sp. at different concentrations of sodium arsenate. The cyanobacterium was inoculated in tubes containing 4 ml of BG-11 liquid medium and different concentrations of arsenate (5, 10, 30, 50, 100, 130, 150, 200 and 250 mM) without the presence of metalloid (control) and cultured for 20 days at 25 ° C without agitation and with a photoperiod of 12/12 h light / dark. The toxicity of arsenate to Phormidium sp. has been characterized by growth inhibition being determined by the concentration of chlorophyll a. All conditions were performed in triplicate. The determination of total arsenic in the samples was obtained using the technique of optical emission spectrometry with inductively coupled plasma, the Instituto Evandro Chagas. The resistance of Phormidium sp. to arsenate was observed up to 50 mM of compound (p>0.05). Growth inhibition was observed above 100mM of arsenate (p<0.05). The analyzes of the total dose of arsenic in the culture medium showed that during the first day of experiment, the concentration of arsenic in the culture medium was lowered, followed by a gradual increase in the concentration of this metalloid. Probably, this cyanobacteria can accumulate arsenic and later excrete this metalloid to the extracellular medium. The results indicate the ability of the cyanobacterium Phormidium sp. has to grow in medium containing high concentrations of arsenic. However, other analyzes become fundamental for elucidating the metabolic pathways involved in the process of resistance to this metalloid.

Este trabalho descreve a construção de plasmídeos para expressão e ancoragem de proteínas de alta afinidade a íons Hg2+ e As5+. Os genes merR e arsR de C. metallidurans foram inseridos no vetor que contém o sistema para expressão e ancoragem de proteínas heterólogas em bactérias Gram-negativas originando os plasmídeos pCM-Hg e pCM-As. MerR e ArsR foram produzidas sob comando do promotor pan. E. coli recombinantes apresentaram resistência 100% superior a Hg2+ e As5+. C. metallidurans/pCM-As apresentou MIC > Na3As02 1000 mM sendo a Gram-negativa com maior capacidade de sobrevivência a íons As5+. Os plasmídeos elevaram a sobrevivência das bactérias estudadas, podendo ser usados para aumentar índices de sobrevivência e fornecer viabilidade a outras cepas. Células recombinantes apresentaram capacidade de adsorver Hg2+ ou As5+ do meio em níveis superiores às linhagens selvagens. As bactérias descritas são excelentes candidatas para biorremediação. Este trabalho apresenta pela primeira vez a ancoragem da proteína ArsR na superfície celular de um micro-organismo. / This work describes the construction of plasmids for expression and anchoring of high affinity proteins to Hg2+ or As5+ ions. C. metallidurans merR and arsR genes were inserted into the vector which contains the system for expression and anchoring of heterologous proteins in Gram-negative bacterias origining the plasmids pCM-Hg and pCM-As. MerR and ArsR were produced under pan promoter command. Recombinant E. coli showed resistance 100% higher to Hg2+ and As5+. C. metallidurans/pCM-As showed MIC > Na3As02 1000 mM being the most resistance Gram-negative able to survive in As5+ sites. The plasmids increased the studied Gram-negatives bacterial surviving and they can be utilized in other strains to increase the surviving levels and supply viability. Recombinant cells showed ability for adsorption of Hg2+ or As5+ from the media in enhanced levels as compared to the wild type. The described bacterias are excellent candidates for bioremediation. This work presents for the first time the cell surface display of ArsR protein on a microorganism.