Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Química, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-09-08T04:07:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 334077.pdf: 4801027 bytes, checksum: 4ea066b8baf03b0ab1abf5c6b6a6df70 (MD5) Previous issue date: 2015 / Este trabalho abrange duas técnicas distintas para a determinação de elementos-traço com auxílio da geração fotoquímica de vapor: uma utilizando uma lâmpada de ultravioleta (UV) para a geração da radiação UV com detecção por espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado (ICP-MS) e outra utilizando uma interface micro-ondas/ultravioleta (MW/UV) para a geração da radiação UV e acoplamento com cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC) e espectrometria de fluorescência atômica (AFS) para fins de especiação de Hg. Para a análise por ICP-MS, foi desenvolvido um reator fotoquímico aplicável à determinação de Co, Ni e Te em bebidas alcoólicas e determinação de Fe, Sc, Hg e V em amostras de água de mar. Espécies voláteis de Co, Ni, Te, Fe, Sc, Hg e V foram geradas a partir da combinação entre as respectivas soluções padrão e uma mistura dos ácidos fórmico e acético após exposição a uma fonte de UV. Os limites de quantificação de 0,5, 0,1 e 0,4 ng mL-1 para Co, Ni e Te, respectivamente, foram obtidos para a análise de bebidas alcoólicas, os quais correspondem a ganhos de 9, 35 e 3 vezes em relação à análise com nebulização pneumática. Para Hg e V, os limites de quantificação foram de 1,5 e 5,0 ng mL-1, respectivamente, ao passo que Fe e Sc não puderam ser quantificados nas amostras de água do mar, embora a detecção tenha sido realizada com sucesso. Em um segundo projeto, a técnica de geração fotoquímica de vapor por meio de uma interface MW/UV foi acoplada à cromatografia líquida de alta eficiência e à espectrometria de fluorescência atômica (HPLC-AFS) para a quantificação de mercúrio inorgânico, metilmercúrio e etilmercúrio. Durante o processo de desenvolvimento da metodologia foram utilizados os ácidos fórmico, acético, malônico e cítrico para estudos, e o emprego de ácido fórmico como fase móvel mostrou-se mais eficiente para a foto-decomposição de compostos organometálicos de mercúrio e para a redução de Hg2+ a Hg0 sob as condições de MW/UV. Diversos parâmetros operacionais foram avaliados, incluindo o tipo de ácido orgânico e sua concentração, potência de MW, composição da fase móvel de HPLC e ação catalítica de nanopartículas de TiO2. Sob as condições otimizadas, os limites de detecção foram de 0,15, 0,15 e 0,35 ng mL-1 para o mercúrio inorgânico, metilmercúrio e etilmercúrio, respectivamente. O método desenvolvido foi aplicado à análise de três materiais de referência certificados, todos de procedência biológica. A interface online da cromatografia líquida com a fluorescência atômica e a geração fotoquímica de vapor para a determinação de mercúrio é simples, contribui para redução do impacto ambiental associado à análise e representa uma alternativa atraente para o sistema de geração química de vapor baseada no uso de tetraidroborato.<br> / Abstract : This work consists of two distinct approaches for the determination of trace elements by spectrometric techniques, following photochemical vapor generation: in the first approach, an ultraviolet lamp (UV) was used for the generation of volatile species prior to determination by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS); the second approach involved a microwave/ultraviolet (MW/UV) interface for the generation of UV radiation and coupling with high performance liquid chromatography (HPLC) and atomic fluorescence spectrometry (AFS) to carry out speciation analysis. Firstly, a photochemical reactor was built and applied to the development of a new and sensitive method for the determination of Co, Ni and Te in alcoholic beverages and for the identification of Fe, Sc, Hg and V in seawater samples. For these applications, photochemical vapor generation was coupled to an ICP-MS instrument. The volatile species of Co, Ni, Te, Fe, Sc, Hg and V were generated from the combination of a mixture of formic and acetic acid after exposure to a UV source. Limits of quantification of 0.5, 0.1 and 0.4 ng mL-1 for Co, Ni and Te, respectively, were obtained for the analysis of alcoholic beverages, which correspond to 9 (Co), 35 (Ni), and 3 (Te) times improvements over those obtained with conventional pneumatic nebulization. The same setup was adopted for the detection of Hg and V, resulting in quantification limits of 1.5 and 5.0 ng mL-1, respectively. Iron and Sc could not be quantified in seawater samples, although both elements could be effectively detected. On a second project, the hyphenation of photochemical vapor generation with HPLC-AFS was described for the quantification of inorganic mercury, methylmercury and ethylmercury in biological tissues. Formic acid, which was chosen as the mobile phase, was used for the photodecomposition of organomercury compounds and for the reduction of Hg2 + to Hg0 vapor under MW/UV irradiation. The influence of several operating parameters on the response and chromatographic separation efficiency of the species were evaluated, including the type of organic acid and its concentration, MW power, composition of the HPLC mobile phase and catalytic action of TiO2 nanoparticles. Under the optimized conditions, the limits of detection were 0.15, 0.15 and 0.35 ng mL- 1 for inorganic mercury, methylmercury and ethylmercury, respectively. The main analytical figures of merit were determined and the method was applied to the analysis of three certified reference materials. The online interfacing of liquid chromatography with photochemical-vapor generation atomic fluorescence spectrometry for mercury determination was proven relatively simple, environmentally friendly and represents an attractive alternative to the use of chemical vapor generation methods that adopt tetrahydroborate as a reagent.

O objetivo deste estudo foi caracterizar o potencial probiótico, antimicrobiano e antioxidante, bem como analisar os genes envolvidos em relação aos fatores de virulência e de resistência. Do mesmo modo, objetivouse avaliar a capacidade de bioacumulação e a especiaçao de selênio (Se(IV)) na biomassa microbiana. O micro-organismo utilizado neste estudo foi isolado de queijo “Minas Frescal” e caracterizado por métodos fenotípicos (Vitek® 2 system) e moleculares (sequenciamento do gene 16s rRNA e análise pelo gene ddl (D-Ala–D-Ala ligase)). O isolado LAB18s foi identificado fenotipicamente e genotipicamente como Enterococcus durans. Além disso, apresentou características probióticas; atividade antimicrobiana e capacidade antioxidante. Quando analisados os genes relacionados aos fatores de virulência (ace, agg, asa, bopA, bopB, bopC e bopD), e de resistência à vancomicina (vanA, vanB, vanC1 e vanC2/3) não foi verificada a presença destes genes pela E. durans LAB18s. Da mesma forma, o isolado mostrou-se sensível aos antibióticos testados (eritromicina, tetraciclina, vancomicina, gentamicina e penicilina) e apresentou ainda capacidade de adesão e hidrofobicidade, assim como forte capacidade para a formação de biofilme. Para a bioacumulação de Se(IV) pelo isolado E. durans LAB18s foram encontrados como parâmetros ótimos de crescimento a temperatura de 30°C e pH 7. Através da especiação foi demonstrado que em todas as análises o isolado E. durans LAB18s pode bioacumular concentrações consideráveis de Se(IV), sendo que a maior percentagem de selênio orgânico foi encontrada na fração de proteínas totais e, quando analisada as extrações por diferentes solventes, observou-se maior conteúdo de selênio em meio alcalino. As análises de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET) e Espectrometria de Energia Dispersiva (MEV-EDS) corroboraram com os resultados obtidos em termos de bioacumulação de selênio pelo E. durans LAB18s. De acordo com os resultados obtidos pode-se inferir que o isolado E. durans LAB18s pode ser considerado um micro-organismo com potencial probiótico, biologicamente seguro e com ampla capacidade em bioacumular selênio na biomassa microbiana. / The aim of this study was to characterize the potential probiotic, antimicrobial and antioxidant activity as well as analyze the genes involved in virulence factors and resistance. Similarly, it was aimed to evaluate the ability of selenium (Se (IV)) bioaccumulation and speciation through the microbial biomass. The micro-organism used in this study was isolated from "Minas Frescal" cheese and characterized by phenotypic (Vitek® 2 system) and molecular methods (16S rRNA gene sequencing and analysis by gene ddl (DAla- D-Ala ligase)). The isolate LAB18s was identified phenotypically and genotypically as Enterococcus durans. Moreover, it exhibited probiotic characteristics, antimicrobial and antioxidant activity. The genes related to virulence factors (ace, agg, asa, bopA, bopB, bopC e bopD), and vancomycin resistance (vanA, vanB, vanC1 e vanC2/3) were not verified the presence of these genes by LAB18s. Likewise, the isolate showed susceptibility to the antibiotics tested (erythromycin, tetracycline, vancomycin, gentamicin and penicillin) and also it showed adhesion and hydrophobicity ability, as well as a strong ability to form biofilms. For the Se(IV) bioaccumulation by isolated Enterococcus durans LAB18s have been found as optimal parameters growth by isolate at temperature of 30°C and pH 7. Analysis for Se(IV) speciation had shown in all analyzes that the isolate E. durans LAB18s can bioaccumulate considerable concentrations of Se(IV), and the highest percentage of organic selenium was found in the fraction of total protein; and when analyzed different solvent extractions, it was observed a higher content of selenium in alkaline medium. Analyses from Electron Microscopy (SEM), Transmission Electron Microscopy (TEM) and Energy Dispersive Spectroscopy (SEM-EDS) corroborate with the results obtained with Se(IV) bioaccumulation by E. durans LAB18s. In according to the obtained results it can be infer that the isolated E. durans LAB18s can be considered a micro-organism with potential probiotic, biologically safe and with wide capacity to bioaccumulate selenium in microbial biomass.

Orientador: Profa. Dra. Ivanise Gaubeur / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia/Química, 2015. / O cromo e utilizado em varias atividades industriais e com o aumento da sua presenca no ambiente se tem uma preocupacao em relacao a contaminacao ambiental e considerando que as duas principais especies do elemento quimico apresentam diferentes efeitos na saude humana e importante a realizacao da especiacao quimica. Este trabalho propoe o desenvolvimento de metodo analitico para especiacao de cromo combinada a microextracao liquido-liquido dispersiva com gota organica flutuante (DLLME-FO) e deteccao por espectrometria de absorcao atomica com chama de fonte continua com alta resolucao (HR-CS F AAS). As variaveis que afetam a complexacao (valor de pH, tipo e concentracao dos complexantes: dietilditiocarbamato de sodio (DDTC) e pirrolidinaditiocarbamato de amonio (APDC), microextracao (volume dos solventes dispersor e extrator e concentracao salina) e deteccao como a composicao da chama foram otimizadas de forma univariada e multivariada. Apos as otimizacoes foram escolhidas como melhores condicoes para complexacao, o complexante APDC (6,0x10-3 mol L-1) e valor de pH 2,0 e 7,0, para Cr(VI) e cromo total, respectivamente. E as condicoes da microextracao foram: 5%(m/v) de NaCl, 50 ¿ÊL de 1-undecanol (solvente extrator) e 300 ¿ÊL e 275 ¿ÊL de etanol (solvente dispersor). As caracteristicas analiticas obtidas foram: faixa linear de 20-100 ¿Êg L-1 para Cr(VI) e cromo total. Para o Cr(VI) foram obtidos limite de deteccao 0,35 ¿Êg L-1, coeficiente de variacao igual a 7% (n=10) e fator de enriquecimento igual a 14. Para o cromo total foram obtidos limite de deteccao 6,7 ¿Êg L-1, coeficiente de variacao igual a 18% (n=10) e fator de enriquecimento igual a 10. A exatidao foi avaliada em material de referencia certificado de agua e as concentracoes determinada e certificada foram concordantes em um nivel de confianca de 95%. O metodo foi aplicado em amostras de agua e as concentracoes de cromo encontradas estao dentro dos limites estabelecidos pelas legislacoes vigentes. / Chromium is used in various industrial activities and increasing its presence in the environment has been a concern in relation to environmental contamination and considering that the two main species of the chemical element have different effects on human health is important the realization of chemical speciation.This work proposes the development of analytical method for chromium speciation combined dispersive liquid-liquid microextraction based on floating organic drop (DLLME-FO) and detection by high-resolution continuum source flame atomic absorption spectrometric (HR-CS F AAS) . The variables that affect the complexation (pH, type and concentration of complexant: sodium diethyldithiocarbamate (DDTC) and ammonium pyrrolidinedithiocarbamate (APDC), microextraction (volume of disperser and extractant solvents and salt concentration) and detection as the composition of the flame were optimized using univariate and multivariate analysis. After the optimizations were chosen as the best conditions for complexing the complexant APDC (6.0x10-3 mol L-1) and pH value 2.0 to 7.0 for Cr (VI) and total chromium, respectively. And the microextraction conditions were: 5% (w/v) NaCl, 50 ìL of 1- undecanol (extractant solvent) and 300 ìL of ethanol and 275 ìL (disperser solvent). The analytical characteristics were obtained: linear range of 20-100 ìg L-1 to Cr (VI) and total chromium. For the Cr (VI) was obtained limit of detection 0.35 ìg L-1, coefficient of variation 7% (n=10) and enrichment factor of 14. For the total chromium was obtained limit of detection 6.7 ìg L-1, coefficient of variation 18% (n=10) and enrichment factor of 10. The accuracy was evaluated in water certificate reference material and determined and certified concentrations were agreed at the 95% confidence level. The method was applied to water samples and chromium concentrations found are within the limits established by current legislation.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-graduação em Química. / Made available in DSpace on 2012-10-21T02:58:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 208827.pdf: 881087 bytes, checksum: 00ccc6b96173b4517e67fda31bb79d98 (MD5) / Este trabalho descreve o desenvolvimento de um sistema de pré-concentração em fluxo das espécies Cr (III) e Cr (VI), presentes em amostras de água, e detecção por espectrometria de absorção atômica em chama. O sistema é baseado na retenção de espécies catiônicas de Cr (III) e retenção de espécies aniônicas de Cr (VI) em mini-colunas preenchidas com sílica-gel modificada com fosfato de zircônio e sílica-gel zirconizada, respectivamente. Variáveis químicas e de fluxo foram otimizadas pelo método univariado. Os dados experimentais revelaram a importância da carga superficial dos sorventes e o pH do meio em relação à eficiência de adsorção. A faixa ótima de pH da amostra para Cr (III) foi de 4 a 9, e para Cr (VI) foi selecionado o pH 3. Para os dois sorventes em estudo a fração de 400 mL de eluato foi coletada após o descarte dos 100 mL iniciais. A eluição foi realizada simultaneamente e os eluatos coletados separadamente em pequenos frascos. A injeção discreta de 100 mL foi suficiente para que o sinal máximo fosse atingido. Os resultados das condições otimizadas, selecionados com o compromisso entre a sensibilidade e a velocidade analítica, foram vazão da amostra 4,0 mL min-1; vazão do eluente 0,53 mL min-1; concentração do eluente 0,1 mol L-1 de tris-(hidroximetil)aminometano (CrVI) e 0,1 mol L-1 de HNO3 (CrIII). A investigação do volume de amostra, para uma massa de analito constante, demonstrou que com o aumento do volume o sinal diminui. O volume máximo de 150 mL foi obtido para Cr(III) e de 200 mL para Cr(VI). O desvio padrão relativo (n=3) foi de 3,0% e 2,1% para Cr (III) e Cr (VI), respectivamente. O limite de detecção foi de 1,9 mg L-1 para Cr (III) e 2,3 mg L-1 para Cr (VI). A faixa linear de trabalho foi 25 a 350 mg L-1 para ambos metais. Para validar a metodologia proposta foi aplicada, nas amostras reais e amostras enriquecidas, a metodologia padrão descrita na literatura. O estudo efetuado demonstrou a viabilidade do uso dos sorventes sílica gel zirconizada e sílica gel modificada com fosfato de zircônio posicionados em série para a separação e a pré-concentração de espécies de cromo

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-Graduação em Química. / Made available in DSpace on 2012-10-20T05:22:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 194758.pdf: 1767788 bytes, checksum: 57fc7498de9a915b682097aeadf8fc19 (MD5) / Neste trabalho, a especiação química do cobre nas águas superficiais da região da Ilha de Santa Catarina foi avaliada utilizando a voltametria de redissolução catódica e ligante salicilaldoxima. Um estudo comparativo da especiação do cobre foi realizado utilizando a resina Chelex-100 juntamente com técnicas espectrométricas de emissão e absorção atômica. Para todas as amostras analisadas, a concentração de cobre eletroquimicamente lábil (1,0 - 11,2 nmol L-1) foi inferior à concentração de cobre dissolvido total (2,6 - 23,4 nmol L-1), indicando a presença de fortes complexos de cobre com a matéria orgânica natural que podem atenuar sua toxicidade para a biota. Mesmo em se tratando de ambientes aquáticos tão distintos entre si, as concentrações de cobre (7,4 ± 3 nmol L-1, n = 55) e cádmio dissolvido total (1,3 + 0,4 nmol L-1, n = 15) nas amostras analisadas ao redor da Ilha variaram relativamente pouco, indicando que os processos de remoção de metais nas distintas regiões podem estar sendo controlados por mecanismos similares. As concentrações de cobre dissolvido total nas regiões de Santo Antonio de Lisboa (6,4 nmol L-1) e Ribeirão da Ilha (11,0 nmol L-1), onde há cultivo de ostras e mariscos, foram bem inferiores aos limites máximos tolerados pela legislação (787 nmol L-1, CONAMA). Porém, este trabalho alerta para a necessidade de um monitoramento freqüente da concentração de metais nessas águas devido ao alto poder bioacumulativo desses organismos. As concentrações médias de cobre dissolvido total na região da Lagoa da Conceição não foram significativamente distintas no período de baixa ou alta temporada, com exceção da estação localizada na marina da Lagoa, sugerindo a importância do aporte de cobre pelas embarcações. O aporte de cobre dissolvido pelo Rio João Gualberto na Lagoa da Conceição foi estimado entre 5,8 e 13,7 kg ano-1. O estudo utilizando a resina Chelex-100 mostrou que o fluxo controlado por bomba peristáltica levou a uma boa precisão (0,6 %) e recuperação (98,8 - 100,6 %) de cobre nas soluções artificiais. Parte dos complexos Cu-EDTA e Cu-ácido húmico comercial (AH) não foram trocados pela resina Chelex-100, sendo que as frações referentes ao cobre Chelex-lábil aumentaram com o aumento da razão Cu:AH. A presença de elevadas concentrações de cobre não trocáveis com a resina demonstrou a necessidade da destruição da matéria orgânica das amostras naturais antes da utilização da resina Chelex-100. Somente desta forma a fração do metal dissolvido total pode ser avaliada corretamente. As concentrações de cobre lábil em amostras de água doce e água do mar, obtidas utilizando a voltametria de redissolução catódica e a coluna contendo a resina Chelex-100, não foram significativamente distintas, indicando que estes dois métodos fornecem resultados equivalentes da especiação química do cobre em amostras naturais. Este trabalho também apresenta métodos simples e de baixo custo para a purificação de água e reagentes, que levaram a obtenção de concentrações residuais de cobre bastante satisfatórias. A grande diferença observada nas concentrações de cobre dissolvido antes e após a irradiação com luz UV das amostras naturais demonstraram a boa eficiência do reator caseiro utilizado neste trabalho.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3081.pdf: 1676115 bytes, checksum: fc191eec9df6eb503884e04a015a04dc (MD5) Previous issue date: 2010-05-28 / Financiadora de Estudos e Projetos / Environmental degradation of aquatic ecosystems stimulates investigations about the interactions between dissolved organic matter, trace metals and the biota. This study aimed to investigate the speciation of cadmium, copper, lead and zinc in a reservoir subjected to antropic activities. To develop this study, we have chosen Barra Bonita Reservoir (SP), an eutrophic and contaminated ecosystem that receives urban, industrial and agricultural efluents. Water samples were obtained in three locations within the reservoir considering local seasonality (dry winter and rainny summer) during 24 months. The samples were analysed for total, total dissolved, labile and ionic concentrations of the metals, as well as complexation parameters (CL e logK ML) and competition between copper and zinc for the ligands, fluorimetric characterization, and physico-chemical parameters of the water. The results showed a high degree of deterioration of the ecosystem. Independent of sampling location, the concentration order for the metals was Zn>Cu>Pb>Cd (total and total dissolved). In general copper and zinc remained as complexes in the dissolved fraction, while lead was mostly associated with particulate materials. MineqL+ calculations showed that Zn2+ and Cd2+ dominated the labile form, whereas copper and lead remained associated with carbonates. The increased concentration of total dissolved metal showed an increase of copper and zinc complexes, and labile form of zinc and lead. Through principal component analysis (PCA), seasonal influences related to the main sources of metals supply into the reservoir were identified. Metal competition analysis showed that previously added copper affected zinc speciation. However, prior addition of zinc indicated that this metal was complexed by the ligands that were previously available to copper. Nevertheless, no differences were observed in copper speciation. Because the resevoir is subject to intense and frequent cyanobacteria blooms, Cylindrospermopsis raciborskii was isolated from that environment and cultured in the laboratory to obtain its excreted materials. This excreted material was then separated into three molecular weight fractions (> 30 kDa; 30-10 kDa; 10-3 kDa) that were analyzed for complexation capacity (CL e logK ML) with cadmium, copper, lead and zinc, elemental (C, H, N and S) and biochemical composition, fluorescence characteristics and competition for ligands between copper and zinc, and cadmium xvii and lead. The results showed that the fraction >30 kDa and 30-10 kDa had high carbohydrates contents, but low proteins and lipids, whereas for the 10-3 kDa fraction no variation on the biochemical composition was obtained. Fluorescence analysis showed peaks that define proteinaceous materials with 2 5 aromatic rings ususally assigned to be of phytoplankton origin. The CL and logK'ML for the different molecular weight fractions indicated a broad chemical diversity of the ligands that had different affinities for the metals. Metal competition titrations on the excreted material showed that it was only for the >30 kDa fraction that either previously added copper or zinc were complexed by ligands previously available to zinc and copper, respectively. In the 30-10 kDa fraction previously added lead, was complexed by ligands that were available to cadmium. In all fractions no lead complexation capacity was detected when cadmium had been previously added. / A degradação ambiental de ecossistemas aquáticos estimula estudos sobre interações envolvendo matéria orgânica dissolvida, metais traço e a biota aquática. O objetivo central desta pesquisa foi avaliar a especiação dos metais cádmio, chumbo, cobre e zinco na água de um reservatório sujeito a atividades antrópicas. Para tanto, escolheu-se o reservatório artificial de Barra Bonita (SP), um ecossistema eutrófico e contaminado por resíduos urbanos, industriais e agrícolas. Foram realizadas coletas de água em três pontos ao longo do reservatório considerando a sazonalidade (inverno seco e verão chuvoso) durante 24 meses. As amostras foram avaliadas quanto às espécies totais, dissolvidas, lábil e livre dos metais e quanto aos parâmetros de complexação (CL e logK ML) com ligantes presentes na água, competição entre cobre e zinco por ligantes, caracterização fluorimétrica e parâmetros físico-químicos. Esses resultados revelaram um grau elevado de deterioração do reservatório independente da localização amostral e a ordem das concentrações total e dissolvida dos metais foi Zn>Cu>Pb>Cd. Em geral, maior porcentagem dos metais cobre e zinco permaneceu complexado à fração dissolvida e chumbo associado ao material particulado. O uso do MineqL+ mostrou que Zn2+ e Cd2+ dominaram a forma lábil, enquanto cobre e chumbo permaneceram associados a carbonatos. O aumento da concentração de metal total dissolvido evidenciou um aumento de cobre e zinco complexados, Znlábil e Pblábil. Através da análise de componentes principais identificaram-se influências sazonais das fontes de aporte de metais para o reservatório. Análise de competição entre os metais por ligantes indicou que o cobre, previamente adicionado, afetou a especiação do zinco. No entanto, a prévia adição de zinco indicou que houve complexação dos ligantes antes disponíveis ao cobre, mas não foram observadas diferenças na especiação do cobre. Devido à alta incidência de florescimentos de cianobactérias no reservatório, Cylindrospermopsis raciborskii foi isolada daquele ambiente e mantida no laboratório para obtenção e estudo de seu excretado. Esse foi fracionado em diferentes massas moleculares (>30 kDa; 30-10 kDa; 10-3 kDa) e posteriormente analisadas a capacidade de complexação (CC) com os quatro metais, composição elementar (C, H, N e S) e bioquímica, caracterização fluorimétrica e competição entre os metais xv cobre e zinco, e cádmio e chumbo pelos ligantes. A caracterização dos excretados mostrou que na fração >30 kDa e 30-10 kDa prevaleceram altas concentrações de carboidratos em relação a proteínas e lipídios, entretanto na fração 10-3 kDa a composição bioquímica foi similar. Análise fluorimétrica identificou picos característicos de materiais proteináceos e material fitoplanctônico (2 5 anéis aromáticos). A interpretação dos resultados de CL e logK ML para as diferentes frações moleculares dos excretados, indicou ampla diversidade na composição química dos ligantes que complexaram variadas concentrações de metais com diferentes afinidades. A partir da titulação de competição nos excretados conclui-se que apenas na fração >30 kDa, tanto o cobre quanto o zinco previamente adicionados, são complexados por ligantes antes disponíveis ao zinco e ao cobre, respectivamente. Na fração 30-10 kDa, o chumbo, previamente adicionado, é complexado por ligantes antes disponíveis ao cádmio, e em todas as frações não foi detectada CC para chumbo quando cádmio foi previamente adicionado.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3805.pdf: 1044175 bytes, checksum: 56716ff3ec41f7429ef7073be8b2d3e5 (MD5) Previous issue date: 2011-04-29 / Financiadora de Estudos e Projetos / In general, sample preparation is the most critical step in an analytical sequence. The development of faster, simpler, cheaper and greener procedures is required. In this work, two digestion methods for biological samples using microwave radiation have been developed. One of proposed digestion methods consist on the partial decomposition of meat tissues using PTFE micro vessels under microwave radiation. In this procedure, it was used 50 mg of sample and 50 &#956;L of concentrated HNO3. Digestion is carried out in 7 min applying 650 W microwave power. Recoveries around 100% were obtained for determination of Ca, Cu, Fe, Mg, Mn and Zn by ICP OES, when the method was applied to bovine liver and muscle certified reference materials. The second proposed digestion method combines the use of infrared radiation with microwave radiation, which allowed the decomposition of 1 g of human food and coffee samples by using microwave oven cavity. Recoveries around 80-100% were reached in the determination of Al, Ca, Cu, Fe, Mg, Mn and Zn by ICP OES in certified reference materials. Another part of the thesis work was dedicated to the study of selenium fractionation and identification of its organic and inorganic species in samples of bovine semen. Selenium presents essential role in several biological functions of mammals. Infertility in humans and animals, including bulls, is related to the lack of this element. In this context, selenium distribution in lipids, proteins and low molecular weight compounds fractions of bovine semen was evaluated. Besides, a chromatographic separation method for Se(IV), Se(VI) and selenomethionine methylselenocysteine species was developed, in order to identify these species in a semen bovine sample. / Em geral, a etapa de preparo de amostras é a mais crítica em uma sequência analítica. O desenvolvimento de procedimentos de preparo rápidos, simples, de baixo custo e que produzam menos resíduos é necessário. Nesse trabalho foram desenvolvidos dois métodos de digestão para amostras biológicas empregando radiação microondas. Um dos métodos de digestão proposto consiste na decomposição parcial de amostras de carne assistida por radiação micro-ondas usando minifrascos de PTFE. Nesse procedimento, empregaram-se 50 mg de amostra e 50 &#956;L de HNO3 concentrado. A digestão é feita em 7 min, aplicando-se potência de 650 W. Recuperações na faixa de 95-109% foram obtidas para Ca, Cu, Fe, Mg, Mn e Zn determinados por ICP OES, quando o método foi aplicado em materiais de referência certificado de fígado e músculo bovino. O segundo método de digestão proposto combina o uso da radiação infravermelha à radiação microondas, o que permite a decomposição de 1 g de amostras de café e ração humana em forno de micro-ondas com cavidade. Recuperações na faixa de 80-100% foram obtidas para Al, Ca, Cu, Fe, Mg, Mn e Zn determinados por ICP OES em material de referência certificado. Outra parte do trabalho da tese foi dedicada ao estudo do fracionamento de selênio e identificação de espécies orgânicas e inorgânicas desse elemento em amostras de sêmen de bovinos. O selênio apresenta papel essencial em diversas funções de animais mamíferos. A infertilidade de humanos e animais, incluindo bovinos, está relacionada à carência desse elemento. Nesse contexto, realizou-se o estudo da distribuição de selênio nas fases lipídica, proteica e de compostos de baixo peso molecular em sêmen de bovinos. Desenvolveu-se método de separação cromatográfica Se(IV), Se(VI), metilselenocisteína e selenometionina, a fim de identificar essas espécies em amostra de sêmen bovino.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5905.pdf: 1907881 bytes, checksum: 316c0379a3333dccd30de1cd2334cae6 (MD5) Previous issue date: 2014-03-21 / Universidade Federal de Sao Carlos / Recent research and advances in analytical chemistry show that the total content determination of an element, although it is essential, is limited since it is not sufficient to provide information about the bioavailability and toxicity of the species. Furthermore, plants are usually the main route of chemical elements (essential or toxic) entry in the food chain. Arsenic speciation in plants is important since it can be found in inorganic forms, more toxic, or methylated forms, less toxic. Moreover, both As and Cd can bind to phytochelatins (tri peptides) that are formed in plant tissue as a defense mechanism to the stress caused by potentially toxic elements. This research project aimed the determination and speciation of As and Cd in Brachiaria brizantha cv. Marandu forage grown in previously contaminated soil. In the first part of the work, these contaminants were added to the soil and after a certain period of time the forages were harvested, frozen-dried and ground in freezer mill containing liquid N2. As well as it was determined the total content of As and Cd by ICP-QMS. The mean concentrations found were 2.3 ± 0.27 mg kg-1 of As and 2.9 ± 0.07 mg kg-1 of Cd. In the second part of the work, the separation and identification of As(III), As(V), MMA (monomethylarsonic acid), and DMA (dimethylarsinic acid) species were performed using an anion exchange column and HPLC-ICPMS. Different sample preparation involving water, diluted nitric acid solution and a water methanol mixtures were evaluated in order to extract As species in plant samples. The interference standard (IFS) method using 83Kr+, was employed to minimize spectral interferences on 75As+ determination caused by polyatomic species such as 40Ar35Cl+. The procedure that presented the best xiv performance was the one using nitric acid solution with extractions carried out at 90 ºC, an efficiency of 90 % and quantitative extraction of all four As species were achieved. Improvement in accuracy from 77 % to 94 % was obtained using the IFS method. The third part of the work evaluated the As species stability in samples stored under different temperatures along 12 months, with periodical determination of them (each two months). It can be concluded that for As species evaluated, lyophilization and frozen-dried were the best sample preparation strategies. Sample storage at low temperatures resulted in poor extraction efficiency, furthermore, the sample particle size was the critical factor for choosing the best processing and storage procedure of sample. The fourth part addressed the evaluation of As-phytochelatin and Cd-phytochelatins species using HPLC-ICP-MS for the isotopes determination and HPLC-ESI-MS in order to do the phytochelatins analysis. Phytochelatins were not found in the samples stored for long periods, even at low temperatures, which demonstrates the species instability. Freshly-harvested and extracted samples were analyzed by ESI-MS and mainly glutathione (m/z 308); the phytochelatins PC2 (m/z 540) and PC3 (m/z 772), their respective oxidized forms and the compound As-PC3 (m/z 844) were found among roots, leaves and stems. The new legal requirements and trade restrictions require the development of analytical procedures to measure metalloid species in a variety of animal and plant tissues. With the combination of techniques such as ICP-MS and ESI-MS coupled to HPLC has become feasible the determination of uncommon species. / As recentes pesquisas e progressos em química analítica evidenciam que a determinação do teor total de um elemento, embora essencial, é limitada uma vez que não é suficiente para fornecer informações a respeito de biodisponibilidade e toxicidade das espécies. Geralmente, as plantas são a principal via de entrada de elementos químicos (essenciais ou tóxicos) na cadeia alimentar. A especiação de arsênio em plantas é importante uma vez que o mesmo pode ser encontrado nas formas inorgânicas, mais tóxicas ou formas metiladas, menos tóxicas. Além disso, tanto o As como o Cd podem se ligar a fitoquelatinas (tri peptídeos) que são formados no tecido vegetal como um mecanismo de defesa ao estresse causado por elementos potencialmente tóxicos. Este projeto de pesquisa visou a determinação e a especiação dos elementos As e Cd em forrageira do gênero Brachiaria brizantha cv. Marandu cultivada em solo previamente contaminado com esses elementos. Na primeira parte do trabalho os contaminantes foram adicionados ao solo e após determinado período as forragens foram cortadas, liofilizadas e moídas em moinho criogênico, bem como determinados os teores totais de As e Cd por ICP-QMS, sendo obtidos 2,3 ± 0,27 mg kg-1 de As e 2,9 ± 0,07 mg kg-1 de Cd. Na segunda parte do trabalho, a separação e a identificação das espécies As(III), As(V), MMA (ácido monometilarsênico) e DMA (ácido dimetilarsônico) foram realizadas utilizando coluna de troca aniônica e o acoplamento HPLC-ICP-MS. Diferentes preparos de amostra envolvendo os extratores água, metanol e ácido nítrico diluído foram avaliados para a especiação de As. O método do padrão de interferência (IFS), utilizando 83Kr+, foi empregado para corrigir interferências xii espectrais sobre 75As+ causadas por espécies poliatômicas, como 40Ar35Cl+. O procedimento de extração que utilizou solução de ácido nítrico diluído a 90 ºC foi o mais eficiente, com recuperação quantitativa (~90 %) das quatro espécies de As avaliadas. Melhoria na exatidão de 77 % para 94 % foi obtida utilizando o método IFS. A terceira parte do trabalho envolveu o estudo da estabilidade de espécies de As ao longo de 12 meses em amostras armazenadas sob diferentes condições e temperaturas, com determinações realizadas bimestralmente. Para as espécies de arsênio avaliadas, a liofilização seguida por moagem criogênica foi o procedimento de preparo que forneceu os melhores resultados. Baixas temperaturas isoladamente não se mostraram adequadas para o armazenamento das amostras, pois resultaram em recuperações pouco eficientes, sendo o tamanho de partícula da amostra determinante na escolha do melhor procedimento de armazenamento. A quarta parte do trabalho abordou a avaliação de espécies de As-fitoquelatinas e Cd-fitoquelatinas empregando HPLC-ICP-MS na determinação dos isótopos e HPLC-ESI-MS na determinação das fitoquelatinas. Não foram encontradas fitoquelatinas nas amostras armazenadas por longo período, mesmo que em baixas temperaturas, o que evidencia a instabilidade das espécies. Amostras recém-cortadas e extraídas foram analisadas por ESI-MS, sendo encontradas entre raízes, folhas e caule, principalmente glutationa (m/z 308); as fitoquelatinas PC2 (m/z 540) e PC3(m/z 772), as respectivas formas oxidadas dessas e o composto As-PC3 (m/z 844). As novas exigências legais e restrições ao comércio exigem o desenvolvimento de procedimentos analíticos para medir espécies metalóides em grande variedade de tecidos animais e vegetais. Com o uso complementar de técnicas como ICPMS e ESI-MS acopladas à HPLC tem se tornado viável a determinação de espécies pouco exploradas.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:35:06Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-05-06Bitstream added on 2014-06-13T20:25:59Z : No. of bitstreams: 1 goveia_d_dr_araiq.pdf: 2832074 bytes, checksum: 757d22ec373387a52f779814a6ba91a4 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Em águas naturais metais formam complexos com uma variedade de ligantes orgânicos ou inorgânicos e adsorvem-se em colóides e materiais em suspensão. A maioria destes ligantes apresentam uma grande variedade de constantes de complexação, labilidades e coeficientes de difusão que define a biodisponibilidade dos íons metálicos. Neste contexto foram desenvolvidas e aplicadas duas metodologias para caracterização in situ de interações entre espécies metálicas e matéria orgânica aquática. Uma das técnicas está baseada na diálise em membranas, utilizando-se membranas celulósicas previamente purificadas e empacotadas com celulose modificada com grupos p-aminobenzóico. As membranas foram imersas diretamente no manancial permitindo o estudo da labilidade relativa de espécies metálicas in situ, em função do tempo e da quantidade de celulose organomodificada. Os resultados indicaram que os íons Cu apresentaram maior percentagem de metal livre e lábil nos rios estudados, ou seja, maior biodisponibilidade. Outra técnica investigada foi utilizando sistema de ultrafiltração tangencial equipado com membrana filtrante. Baseado na elevada massa molar da matéria orgânica natural (MON), os metais livres são diferenciados daqueles originalmente complexados, através do bombeamento direto da água do manancial para o sistema. Estudos variando parâmetros tais como tempo de contato e concentração de soluções de ligantes (ácido etilenodiaminotetracético) e íons Cu(II) possibilitaram, caracterizar a estabilidade de complexos metal-MON. O procedimento foi aplicado in situ em afluente do rio Ribeira de Iguape (Iguape, São Paulo) e avaliado usando íons Fe e Mn. Da troca entre metal–matéria orgânica (M-MON) natural e íons Cu(II) concluiu-se que concentração >385 μg L−1 de Cu(II) foi necessária para obter um máximo de troca dos complexos Mn–MON e Fe–MON correspondedo... / In natural waters, metals form complexes with a variety of organic or inorganic ligands, and are adsorbed on colloids and materials in suspension. These associations present a wide range of complexation constants, labilities and diffusion coefficients that define the bioavailability of the metal ions. In the present work, two methodologies were developed and applied for the in situ characterization of interactions between metal species and aquatic organic matter. A dialysis-based procedure used pre-purified cellulosic membranes, containing cellulose modified with p-aminobenzoic groups, which were immersed directly in the water body, to study the relative labilities of metal species in situ, as a function of time and the quantity of organo-modified cellulose. The results indicated that the Cu ion had a higher percentage of free/labile metal in water body studied, ie, greater bioavailability. A separate procedure used the direct pumping of sample water through a tangential ultrafiltration system equipped with a filtration membrane, which separated free from complexed metals on the basis of the high molecular mass of natural organic matter (NOM). Variation of parameters including contact time and concentrations of ligand solutions (ethylenediamine tetraacetic acid) and/or Cu(II) ions permitted characterization of the stability of the metal-NOM complexes. The procedure was then applied in situ at a tributary of the Ribeira do Iguape river (Iguape, São Paulo State) and evaluated using the ions Fe and Mn, which are considered to be essential constituents of aquatic systems. From the exchange between metal–natural organic matter (M–NOM) and the Cu(II) ions it was concluded that Cu(II) concentrations >385 μg L−1 were necessary to obtain maximum exchange of the complexes Mn–NOM and Fe–NOM, corresponding to 100% Mn and 8% Fe. The stability constants and dynamic behaviors of complexes... (Complete abstract click electronic access below)

In this work a procedure for arsenic speciation using criogenic trapping coupled to hydride generation atomic absorption spectrometry (HG-CT-AAS) was developed. Biological (chiken liver) and drug (N-methylglucamine antimonate)samples were investigated and the biological sample was introduced using slurry sampling to avoid the use of an extraction step. The material and the size of the cryogenic trapping tube ( U tube) were the parameters chosen to check the performance of the criogenic trapping step and arsenic species separation. The development of a new gas-liquid separator was also investigated. In addition, slurry concentration, foaming formed during the reaction with NaBH4, use of surfactant (Triton X-100) to achieve a homogenized particle distribution and the concentration of NaBH4 were studied. The results obtained using slurry sampling were compared with those using extraction with diluted phosphoric acid and tetramethylammonium hydroxide (TMAH) in different concentration. Water and biological tissue certified reference materials were used to evaluate the accuracy. The best separation efficiency of inorganic arsenic species, monomethylarsonic acid (MMA), dimethylarsinic acid (DMA) and trimethylarsine oxide (TMAO) was achieved using a quartz U tube (305 mm of length, 2.5 mm i.d. and 24 mm of broad). Using 1% (m/v) NaBH4, 1% (m/v) anti-foaming and sample injection of 0.5 ml (slurry in the concentration of 10%, m/v), prepared in 0.5% Triton, the recovery for arsenic (in inorganic form) was 71.6 ± 2.3%. With the addition of 5% (m/v) TMAH in the slurry, the recovery was 75.4 ± 1.9%. It is important to point out that the recoveries obtained for the other arsenic species were similar in comparison with arsenic in inorganic form. Limits of detection (LOD) were 0.09, 0.03, 0.04 and 0.06 mg g-1 for inorganic As, MMA, DMA and TMAO, respectively. Using the proposed procedure by HG-CT-AAS it was possible to analyze four arsenic species with the respective oxidation state. However, due to low recoveries obtained, the procedure was not used as an alternative for arsenic speciation in biological samples using slurry sampling. Therefore, additional studies could be performed in order to obtain better results. The procedure HG-CT-AAS was also used for arsenic speciation in Nmethylglucamine antimonate (meglumine antimonate) drug. Initially, suppression in the analytical signal was observed due to high concentration of Sb in the matrix sample. Therefore, the use of citric acid (1 to 10%) and hydrogen (15 to 33 ml min-1) and oxygen (32 to 70 ml min-1) flow rate were studied to avoid SbH3 formation and, consequently, enhance the resistance towards atomization interferences due to more uniform filling of the optical tube volume with H-radicals. The development of a valve, positioned before the atomizer, to release the SbH3 formed, was used to reduce the interference. Using hydrogen (21 ml min-1) and oxygen (45 ml min-1) and the valve, recoveries of 94.9 ± 3.3, 103.3 ± 8.3, 95.3 ± 4.7 and 100.8 ± 3.1% were obtained for inorganic arsenic species, MMA, DMA, TMAO, respectively. In spite of good recoveries were obtained for all arsenic species studied, only the inorganic arsenic determination was performed, since other species were not observed in the drug samples. The results obtained for inorganic As(III) and As(V) in five samples by HGCT- AAS were compared with those obtained for total arsenic concentration obtained by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). In addition, inorganic As(III) and As(V) determination was performed by liquid chromatography (LC) coupled to ICP-MS. No statistic difference (t-test with confidence level of 95%) was observed between the results obtained for total As and As(III) e As(V), determined by HG-CT-AAS with those obtained by ICP-MS and LC-ICP-MS. The LOD for As determination in inorganic form using the proposed procedure was 0.11 mg l-1. Therefore, it was possible to determine As(III) and As(V), in the inorganic form, in low concentrations in the meglumine antimonate drug, since the Sb interference was avoided by HG-CT-AAS. In addition, the proposed procedure presents a relatively, low coast in comparison with other techniques used for arsenic speciation, as LCICP-MS. / Neste trabalho é proposto um procedimento para a análise de especiação de arsênio empregando pré-concentração com aprisionamento criogênico e determinação por espectrometria de absorção atômica com geração de hidretos (HG-CT-AAS). O procedimento foi aplicado para a análise de especiação de As em amostra biológica (fígado de frango) e de medicamento (antimoniato de meglumina), sendo que a amostra biológica foi introduzida na forma de suspensão, evitando, assim, o uso de uma etapa de extração. As dimensões e o material utilizado na etapa de aprisionamento foram os critérios escolhidos para avaliar o desempenho de retenção e separação das espécies. O desenvolvimento de um separador gáslíquido (GLS) também foi avaliado. A concentração da suspensão de material biológico, formação de espuma durante a reação de redução com NaBH4, uso de tensoativo (Triton X-100) para uniformizar a distribuição das partículas na solução e a concentração da solução de NaBH4, foram estudados. Os resultados obtidos com o emprego da amostragem direta de suspensão foram comparados com o procedimento de extração empregando H3PO4 diluído e com o uso de hidróxido de tetrametilamônio (TMAH) em diferentes concentrações. Materiais de referência certificados de água e tecido biológico foram empregados para a avaliação da exatidão do procedimento. A melhor eficiência de separação entre as espécies de As na forma inorgânica, ácido monometilarsônico (MMA), ácido dimetilarsínico (DMA) e óxido de trimetilarsina (TMAO), foi obtida empregando um tubo em U de quartzo com 305 mm de comprimento, 2,5 mm d.i. e 24 mm de largura. Utilizando uma solução de NaBH4 1% (m/v), adição de anti-espumante (1%, m/v) e injeção de 0,5 ml de amostra (suspensão 10%), preparada em 0,5% (m/v) de Triton, a recuperação obtida foi de 71,6 ± 2,3% para a espécie de As na forma inorgânica. Com o emprego da adição de TMAH (5%, m/v) na suspensão 10% o valor da recuperação de As na forma inorgânica foi de 75,4 ± 1,9%. Cabe ressaltar que os valores das recuperações obtidas para as demais espécies foram da mesma ordem de magnitude em comparação com a espécie de As na forma inorgânica. Os limites de detecção (LOD) obtidos foram de 0,09, 0,03, 0,04 e 0,06 mg g-1 para as espécies de As na forma inorgânica, MMA, DMA e TMAO, respectivamente. O procedimento de HG-CT-AAS permitiu a análise de especiação de quatro espécies de As com a identificação dos respectivos estados de oxidação. Contudo, devido aos teores de recuperação obtidos não terem sido quantitativos, o procedimento não foi implementado como uma metodologia alternativa para a análise de especiação de As em material biológico com amostragem direta de suspensão. O procedimento de HG-CT-AAS foi, também, utilizado para a análise de especiação de As no medicamento antimoniato de N-metilglucamina (antimoniato de meglumina). Foi verificada a supressão do sinal analítico devido à elevada concentração de Sb na matriz do medicamento. Desta forma, o emprego de ácido cítrico (1 a 10%) e a vazão de hidrogênio (15 a 33 ml min-1) e oxigênio (32 a 70 ml min-1) foram estudados para reduzir a formação de SbH3 e promover maior tolerância à atomização de interferente, respectivamente. O desenvolvimento de uma válvula, previamente à etapa de atomização, para a liberação da estibina (SbH3) formada, também foi empregada para verificar a redução da ação do interferente. Para as vazões de hidrogênio (21 ml min-1) e oxigênio (45 ml min-1), juntamente como emprego da válvula, as recuperações obtidas foram de 94,9 ± 3,3, 103,3 ± 8,3, 95,3 ± 4,7 e 100,8 ± 3,3% para as espécies de As na forma inorgânica, MMA, DMA, TMAO, respectivamente. Embora recuperações quantitativas tenham sido obtidas para todas as espécies de As estudadas, apenas a determinação de As na forma inorgânica foi efetuada, visto que não foram identificadas outras espécies de As no medicamento. Os resultados obtidos para a determinação de As(III) e As(V) na forma inorgânica por HG-CT-AAS em cinco lotes do medicamento foram, posteriormente, comparados com os resultados obtidos para a determinação da concentração total de As empregando a espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado (ICP-MS). Adicionalmente, a determinação de As(III) e As(V) na forma inorgânica foi feita por cromatografia a líquido (LC) acoplada a ICPMS. Os resultados obtidos por ICP-MS e LC-ICP-MS foram comparados, individualmente, com os resultados obtidos empregando o procedimento por HG-CTAAS (teste-t com intervalo de confiança de 95%) e não apresentaram diferença estatística. O LOD para a determinação de As na forma inorgânica, para o procedimento proposto, foi de 0,11 mg l-1. Portanto, foi possível efetuar a determinação de As(III) e As(V), na forma inorgânica, no medicamento antimoniato de meglumina, visto que a interferência da matriz foi minimizada com o emprego da HG-CT-AAS. Adicionalmente, o procedimento proposto por HG-CT-AAS possui um custo de montagem e análise, relativamente, baixo quando comparado a outras técnicas como, por exemplo, LC-ICP-MS.