Submitted by Alison Vanceto (alison-vanceto@hotmail.com) on 2016-09-28T14:02:16Z No. of bitstreams: 1 DissRRVC.pdf: 21311519 bytes, checksum: db7b93e3eba71a6955aa174283a5d883 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2016-09-30T14:09:45Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissRRVC.pdf: 21311519 bytes, checksum: db7b93e3eba71a6955aa174283a5d883 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2016-09-30T14:09:56Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissRRVC.pdf: 21311519 bytes, checksum: db7b93e3eba71a6955aa174283a5d883 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-30T14:22:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissRRVC.pdf: 21311519 bytes, checksum: db7b93e3eba71a6955aa174283a5d883 (MD5) Previous issue date: 2015-02-27 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / In this study, laser induced breakdown spectroscopy was combined with chemometric tools to study the chemical composition of WEEE discarded. For this, three samples of printed circuit board were chosen for analysis: PCBs samples of mobile phone, mouse and memory stick. The first sample with an area of 30 x 40 mm was forwarded to the LIBS, laser pulses were made in 1200 points generating a total of 12,000 spectra. Normalizing the data, initial exploratory analysis was conducted in which 18 emission lines were separated corresponding to Al, Au, Ba, Ca, Co, Cu, Fe, K, Li, Mg, Mn, Na, Ni, Sb, Si, Sn Ti and Zn. Semi quantitative information were acquired with scanning electron microscopy with X-ray microanalysis. In a second step, the data were normalized by the relative intensity and self-scaled, where principal component analysis was performed. Scores maps were generated with PC1 containing 19 and 16% of variance explained by the pulses 1 and 10. In the mouse sample, a small area containing 5 x 15 mm was analyzed, and investigated the presence of Pb, the five more intense emission lines of Pb were separated. Data were normalized by the relative intensity and self scaled, PCA was used and scores of maps were generated, with PC1 containing 88% of the explained variance. The Pb element was quantified by Flame Atomic Absorption Spectrometry finding a con-centration of 25% (w/w). Small areas of 10 x 10 mm were analyzed in the memory stick using laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometer. Data were normalized, scores were generated and maps the elements Cr and Pb were identified and quantified by Inductively coupled plasma optical emission spectrometry, with concentrations of 7 and 70 mg/kg, respectively / A espectrometria de emissão em plasma induzido por laser foi combinada com ferramentas quimiométricas para estudar a composição química de lixo eletrônico. Três amostras de placas de circuito impresso foram escolhidas para análise: amostras de PCIs de celular, mouse e pente de memória. A primeira amostra com uma área de 30 mm x 40 mm foi analisada por LIBS. Pulsos de lasers foram efetuados em 1200 pontos gerando um total de 12000 espectros. Normalizando-se os dados, foi realizada uma análise exploratória quando 18 linhas de emissão foram separadas: Al, Au, Ba, Ca, Co, Cu, Fe K, Li, Mg, Mn, Na, Ni, Sb, Si, Sn, Ti e Zn. Informações semiquantitativas foram adquiridas com microscópio eletrônico de varredura com energia dispersiva de raios x. Em uma segunda etapa, os dados foram normalizados pela intensidade relativa e auto-escalados, e uma nova PCA foi executada. Mapas de escores foram gerados com PC1 contendo 19 e 16% de variância explicada para os pulsos 1 e 10, respectivamente. Na amostra de mouse, uma pequena área de 5 mm x 15 mm foi analisada, sendo investigada a presença do elemento Pb e as cinco linhas de emissão mais intensas foram separadas. Os dados foram normalizados pela intensidade relativa e auto escalados, PCA foi empregada e mapas de escores foram gerados, com PC1 contendo 88% de variância explicada. O elemento Pb foi quantificado por espectrometria de absorção atômica em chama, encontrando-se uma concentração de 25% (m/m). Pequenas áreas de 10 mm x 10 mm foram analisadas no pente de memória utilizando espectrometria de massas com plasma indutivamente acoplado com ablação por laser, os dados foram normalizados e mapas de escores foram gerados, sendo que os elementos Cr e Pb foram identificados e quantificados por espectrometria de emissão ótica com plasma indutivamente acoplado, apresentando teores de 7 e 70 ppm, respectivamente. / FAPESP: 2012/01769-3

Orientador: José Anchieta Gomes Neto / Co-orientador: Kelber dos Anjos de Miranda / Banca: Mirian Cristina dos Santos / Banca: Mario Henrique Gonzalez / Resumo: Estabelecer procedimentos simples, rápidos, eficientes e com preparo de amostras de baixo custo para determinar elementos em amostras de carne é um aspecto relevante para fins nutricionais e de saúde. Por esta razão, um sistema de digestão com aquecimento condutivo em frasco fechado (CHDS), foi avaliado recentemente para a decomposição de amostras "in natura" de músculo, fígado e rim (bovino, suíno e frango) visando a determinação de macronutrientes (Ca, Mg, Na, K, S e P), micronutrientes (Cu, Fe, Mn, Mo, Se e Zn) e contaminantes inorgânicos (As, Cd, Cr e Pb) por espectrometria de emissão óptica com plasma acoplado indutivamente (ICP OES) e espectrometria de massas com plasma acoplado indutivamente (ICP-MS). O aperfeiçoamento feito no CHDS foi planejado para melhorar a segurança, a praticidade e a robustez do sistema. Entre elas destaca-se a adaptação de um pistão a gás na tampa do gabinete de digestão; isolamento dos frascos no interior do gabinete de digestão; tampa de Teflon com sistema simples de alívio de pressão ao fim da decomposição sem manuseio do frasco. A precisão foi avaliada analisando três materiais de referência certificados digeridos pelo CHDS. As recuperações para Ca, Cu, Fe, Mg, Mn, Na, K, S, P e Zn determinados por ICP OES, variaram entre 85 a 106%. Para As, Cd, Cr, Mo, Pb e Se determinados por ICP-MS, foram obtidas recuperações entre 92 a 110%. A eficiência da digestão também foi avaliada pela determinação do teor de carbono residual, que variou de 10 a 12% m m -1 . Quando as amostras de carne foram digeridas usando o CHDS, os resultados para Ca, Cu, Fe, Mg, Mn, Na, K, S, P e Zn determinados por ICP OES e para As, Cd, Cr, Mo, Pb e Se determinados por ICP-MS foram concordantes com aqueles obtidos após digestão ácida assistida por radiação micro-ondas em frasco fechado (MW- AD). Ao utilizar o CHDS, os limites de quantificação foram... / Abstract: Establishing simple, fast, efficient and low-cost sample preparation procedures to determine elements in meat samples is a relevant aspect for nutritional and health purposes. For this reason, the recently proposed closed-vessel conductively- heated digestion system (CHDS) was evaluated for the decomposition of muscle, liver and kidney (cattle, pigs and chickens) samples fresh aiming for the determination of macronutrients (Ca, Mg, Na, K, S and P), micronutrients (Cu, Fe, Mn, Mo, Se and Zn) and inorganic contaminants (As, Cd, Cr and Pb) by inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP OES) and inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). The optimization of the CHDS was planned to improve safety, practicality and robustness such as adaptation of a gas piston in the digestion cabinet cover, isolation of vessels inside the digestion cabinet and a Teflon cap with a simple pressure relief system in the end of the decomposition without handling the vessel. The accuracy was evaluated by analyzing three certified reference materials digested by the CHDS. Recoveries for Ca, Cu, Fe, Mg, Mn, Na, K, S, P and Zn determinations by ICP OES varied from 85 to 106%. For As, Cd, Cr, Mo, Pb and Se determinations by ICP-MS, recoveries within the 92-110% were obtained. The digestion efficiency was also evaluated by determining the residual carbon content, which varied from 10 to 12% m m -1 . When fresh meat samples were digested using the CHDS, results for Ca, Cu, Fe, Mg, Mn, Na, K, S, P and Zn determinations by ICP OES and for As, Cd, Cr, Mo, Pb and Se determinations by ICP-MS were in agreement with those obtained after closed-vessel microwave-acid digestion (MW-AD). When using the CHDS, limits of quantification were similar to those obtained with the MW-AD for all analytes. The CHDS enabled the digestion of 800 mg of fresh meat with 2 mL of HNO 3 and 1 ml of H 2 O 2 . The proposed procedure... / Mestre

Nos últimos anos, a Espectrometria de Emissão Atômica com Plasma induzido por Laser (LIBS) vem despertando grande interesse e pesquisas voltadas às aplicações analíticas dessa técnica tem aumentado significativamente. No entanto, sua aplicação na análise de amostras líquidas não é trivial, podendo haver comprometimento na sensibilidade e na precisão do método. Além disso, a análise quantitativa é considerada o \"calcanhar de Aquiles\" da técnica, especialmente devido à falta de materiais de referência certificados e à forte interferência de matriz. Nesse contexto, com a intenção de viabilizar a análise de matrizes líquidas por LIBS, esse trabalho propõe o uso de cerâmica como fase sólida para extração, pré-concentração e especiação de Cr em amostras de água. Foi realizado também um estudo de otimização dos parâmetros instrumentais do LIBS para o desenvolvimento de um método de medição de Cr na fase sólida, empregando cerâmica enriquecida com concentrações crescentes desse analito como material calibrante sintético. Os resultados obtidos mostraram que a cerâmica adsorve seletivamente a espécie Cr(III) em pH 7, sendo este um processo rápido, de baixo custo, cuja eficiência é pouco afetada pela presença de outros eletrólitos. Os estudos relacionados à otimização dos parâmetros instrumentais do LIBS indicaram que um diâmetro de focalização de 65 µm, um tempo de atraso de 0,75 µs, a energia por pulso de 20 mJ, uma taxa de repetição de 10 Hz e um número de pulsos igual a 403 podem ser recomendados para a quantificação de Cr no material cerâmico. Nessas condições, obteve-se uma curva de calibração analítica que possibilitou a medição Cr adsorvido em cerâmica. Uma amostra de água de torneira foi então enriquecida com 0,9 mg L-1 de Cr(III) e 0,9 mg L-1 de Cr(VI) para que um teste de recuperação fosse realizado com a finalidade de se verificar a aplicabilidade do método proposto, foi possível constatar a adsorção seletiva da espécie Cr(III), com recuperação de 105±2%. A quantificação da espécie Cr(VI) por LIBS também é possível após a redução dessa espécie a Cr(III) utilizando Fe(II) como agente redutor. Os limites de detecção (LOD) e quantificação (LOQ) estimados para o método foram respectivamente 21 mg kg-1 e 70 mg kg-1, equivalentes a 0,1 mg L-1 e 0,35 mg L-1, considerando-se o coeficiente de pré-concentração igual a 200 (m/m). / In recent years, Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) has deserved attention of scientific community and researches using this technique have increased significantly. However, its application in the analysis of liquid samples is not trivial, because the sensitivity and accuracy of the method can be affected. In addition the quantitative analysis is considered the \"Achilles\' heel\" of the technique, especially due to the lack of certified reference materials and to the strong interference matrix. To enable the analysis of liquid matrices by LIBS, this work proposes the use of ceramic as solid phase in the extraction, preconcentration and speciation of Cr in water samples. LIBS instrumental parameters were also optimized to allow the measurement of Cr in this solid phase, for the development of a method for measuring the analyte in the solid phase, which was also used as synthetic calibrating material by the addition of increasing concentrations of the analyte. Results showed the ceramic selectively adsorbs Cr(III) species at pH 7, which is a low cost and rapid process, whose efficiency is not significantly affected by the presence of other electrolytes. Studies related to the optimization of LIBS instrumental parameters indicated that spot size of 65 µm, delay time of 0,75 µs , energy per pulse of 20 mJ, repetition rate of 10 Hz and a number of pulses equal to 403 can be recommended for the quantification of Cr the ceramic material. Under these conditions, it was obtained an analytical calibration curve which allowed a Cr measurement in ceramics. A tap water sample was enriched with 0.9 mg L-1 of Cr(III) and 0.9 mg L-1 of Cr (VI) and a recovery test was done in order to verify the applicability of the proposed method. It was observed the selective adsorption of the Cr(III) species, with recovery of 105 ± 2 %. The quantification of Cr(VI) species by LIBS was also possible, after reduction of this species to Cr(III) using Fe(II) as reducing agent. The limit of detection (LOD) and the limit of quantification (LOQ) obtained by the proposed method were respectively, 21 mg kg-1 and 70 mg kg-1, equivalent to 0.1 mg L-1 and 0.35 mg L-1, considering the preconcentration coefficient of 200 (on a w/w basis).

Neste trabalho são descritas metodologias para a determinação de elementos traço (As, Cd, Co, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb, Sb e Sn), minoritários e majoritários (Al, Ba, Ca, Cr, Cu, Mg, Pb, Sr, Ti e Zn) em tintas de diferentes tipos e cores; tinta para uso em serigrafia (de cor branca, preta, azul, vermelha, verde e amarela), acrílica (de cor roxa) para pintura de madeira, esmalte (de cor branca, verde e amarela) e para tatuagem (de cor preta, vermelha, verde e amarela). Os elementos traço foram determinados por ICPMS (espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado) e os majoritários e minoritários por ICP OES (espectrometria de emissão ótica com plasma indutivamente acoplado). As tintas foram decompostas mediante três diferentes métodos. (1) Em forno de microondas, sendo pesados cerca de 0,200 g de amostra em frasco de quartzo, adicionados 8 mL de HNO3 e a mistura adequadamente aquecida. (2) Decomposição segundo o método descrito na ASTM D335-85a, com algumas alterações (menos massa de amostra foi utilizada no presente trabalho). Foram pesados 0,200 g de tinta em copo Becker, adicionados 5 mL de HNO3 (1:1) e a mistura levada à secura em uma chapa de aquecimento, sem ferver.O resíduo foi queimado em forno mufla a 500 °C por 2 horas e a cinza resultante solubilizada com 10 mL de HNO3 (1:1), sob aquecimento brando em chapa aquecida, até a obtenção de um volume final de 5 mL. Método (3), semelhante ao (2), porém no método (3) foi utilizado cadinho de Pt, com uma temperatura de queima de 600 °C, sendo adicionados às cinzas 2 mL de HF e 4 mL de HNO3 e o volume da mistura reduzido a 3 mL. Em todos os métodos de decomposição utilizados a solução da amostra foi transferida para frasco de polipropileno graduado e o volume elevado a 50 mL com água. O método de decomposição de tinta em copo de quartzo fechado com aquecimento em forno de microondas pode ser uma alternativa ao método da ASTM, pois se obteve bons resultados para a maioria dos elementos majoritários pesquisados. A exceção foi o Ti, cujos resultados obtidos foram melhores mediante utilização de HF e aquecimento em cadinho de Pt, sendo obtidas concentrações muito mais altas e estatisticamente diferentes daquelas determinadas através dos outros métodos. Em relação aos elementos traço, as diferenças entre os resultados obtidos foram maiores, pois mediante os procedimentos em sistema aberto obtiveram-se, para alguns elementos (Mn, Ni e Pb), concentrações mais altas e estatisticamente diferentes. No entanto, o As foi perdido e não detectado quando as amostras foram decompostas emsistema aberto. Além disso, as concentrações de Sb e Sn determinadas mediante os três métodos de decomposição empregados foram significativamente diferentes. Nas tintas para tatuagem foram encontradas baixas concentrações dos elementos investigados, ou não detectadas. As exceções foram o Zn e o Cu nas tintas preta e verde respectivamente, em que foram determinadas concentrações relativamente altas (em torno de 0,45%).O limite de detecção (LD) do Cd foi 0,45 ng g-1, enquanto que os LDs do Co, Cr, Cu, Ni e Pb foram; 0,11; 0,03; 0,21; 0,03 e 0,06 μg g-1, respectivamente. As massas características foram 1,21; 10,9; 7,45; 10,7; 19,6 e 21,8 pg de Cd, Co, Cr, Cu, Ni e Pb, respectivamente. Para a validação da metodologia, os resultados da análise por DS-GF AAS foram comparados com os obtidos por GF AAS e ICP-MS, determinados na solução da amostra de tinta decomposta em forno de microondas. Concluiu-se que a DS-GF AAS é adequada para a determinação de elementos traço em tinta, pois, para a maioria das amostras, as concentrações de Cd, Co, Cr, Cu, Ni e Pb determinadas mediante essa técnica não foram significativamente diferentes daquelas determinadas por ICP-MS e GF AAS. / This work deals with methodologies for the determination of trace (As, Cd, Co, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb, Sb e Sn), minor and major elements (Al, Ba, Ca, Cr, Cu, Mg, Pb, Sr, Ti e Zn) in paints. Paints of different types and colors were analyzed: silkscreen paints (white, black, blue, red, green and yellow), acrylic purple paint for wood, enamel paint (white, green and yellow) and tattoo ink (black, red, green and yellow). Trace elements were determined by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS), while major and minor elements were determined by inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP OES). The paints samples were decomposed by means of three different methods. (1) In microwave oven using quartz vessel, where 0,200 g of sample and 8 mL of HNO3 were added and the mixture submitted to microwave irradiation. (2) Decomposition according to the ASTM D335-85a method (excepting the sample mass that was reduced in the present work). To 0,200 g of paint in glass vessel 5 mL of HNO3 (1+1) were added and the mixture heated to dryness in a hot plate, without the boiling of the mixture. The residue was burned in furnace at 500 °C for 2 hours and the attained ash was dissolved with 10 mL of HNO3 (1:1). Then, the attained solution was heated kindly and the volume reduced to 5 mL. Method (3) was carried out in a similar way as method (2), but in method (3) a Pt crucible was used, the ashing temperature elevated to 600 °C and 2 mL of HF and 4 mL of HNO3 were added to the attained ashes. Then, the mixture was heated and the volume reduced to 3 mL. In methods (1), (2) and (3) the solutions of the samples were transferred to graduated polypropylene vessel and the volume completed to 50 mL with water. The microwave oven-decomposition method using quartz vessel can be an alternative to the ASTM method, since good results were obtained for major and minor elements. However, better results were obtained for Ti by using HF and heating in Pt crucible, which concentrations found were higher and significantly different than those obtained using the other methods. Regarding to trace elements, more differences were found. By using open vessels higher and statistically different concentrations of some elements were found (Mn, Ni e Pb). However, As was completely lost and not detected by using open vessel. Additionally, the concentrations of Sb and Sn determined by the different methods were significantly different. Low concentrations, or bellow the limits of detection (LDs),were found in the tattoo inks, excepting Zn and Cu in the black and green ones, respectively. The concentrations of Zn and Cu in these paints were high (about 0.45%). It was also developed a method for the determination of Cd, Co, Cr, Cu, Ni and Pb by direct sampling graphite furnace atomic absorption spectrometry (DS-GF AAS). Parameters like pyrolysis and atomization temperatures, use of modifier and amount of sample mass introduced in the atomizer were evaluated. The modifiers employed were Pd for Cd, Cu and Pb, Mg(NO3)2 for Co and carbon powder for Ni. Calibration was carried out with aqueous solutions, while the linear correlation coefficients (R2) of the attained calibration curves were at least 0.998. However, the amount of sample introduced in the atomizer was limited to few mg. The LD of Cd was 0.45 ng g-1, whereas those of Co, Cr, Cu, Ni and Pb were 0.11, 0.03, 0.2, 0.03 and 0.06 μg g-1, respectively. The characteristic masses were 1.21, 10.9, 7.45, 10.7, 19.6 and 21.8 pg of Cd, Co, Cr, Cu, Ni and Pb, respectively. The concentrations measured by DS-GF AAS were compared to those found in the digested samples, which were measured by GF AAS and ICP-MS. It was concluded that the DS-GF AAS technique is suitable for the determination of trace elements in paints. The concentrations of Cd, Co, Cr, Cu, Ni and Pb measured in most samples by DS-GF AAS were not significantly different than those found by ICP-MS and GF AAS.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho foram desenvolvidos métodos para a quantificação de Co, Mo, Mn, Cu Fe, Zn, Mg, Na, Ca e K por espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado (ICP OES) em amostras de soro de leite integral e leite desnatado, obtidas por coagulação enzimática e por coagulação ácida. As condições instrumentais foram previamente estabelecidas pela avaliação da robustez do plasma. O método desenvolvido por digestão ácida em chapa de aquecimento foi utilizado como referência, cujos resultados mostraram Co, Mo, Mn, Cu e Fe abaixo dos seus LOQs, desvios padrão relativos (RSDs) abaixo de 10 % e recuperações entre 90 e 110 % para a maioria dos elementos. Os resultados obtidos através do método de introdução direta apresentaram recuperações entre 90 e 110 % para os elementos estudados e RSDs inferiores a 10 %. Porém, quando comparados com método de referência (teste F e t, 95 % de confiança), revelaram diferenças significativas entre as concentrações, sendo observadas também interferências de matriz. A fim de minimizar esses efeitos, foi feita a sonicação prévia das amostras. As concentrações obtidas com o uso do banho de ultrassom foram similares às obtidas pelo método de referência (teste F e t, com 95 % de confiança), mostrando que o método é simples, rápido e eficiente para a quantificação dos elementos estudados em amostras de soro de leite. O método utilizando o banho de ultrassom foi utilizado para quantificação dos elementos em diferentes amostras de soro de leite, apresentando RSDs abaixo de 10 % e recuperações entre 90 e 110 % e que as concentrações para o Mg, Na, Ca e K não apresentam diferenças significativas (ANOVA, 95 % de confiança) entre as diferentes amostras, independente da coagulação empregada no preparo do soro de leite e do tipo de leite utilizado. Estudos relacionados à disponibilidade dos elementos também foram conduzidos, revelando as frações disponíveis nas amostras de soro de leite na faixa de 4,2 a 5,5 % para o Mg, 3,0 a 7,4 % para o Na, 12,3 a 14,7 % para o Ca e 5,1 a 5,8 % para o K. Além disso, as frações disponíveis determinadas para o Ca e para o K em todas as amostras, independentemente das suas concentrações no soro de leite e do tipo de coagulação empregada no seu preparo, não mostraram diferenças significativas (ANOVA, 95 % de confiança). Através desse estudo, espera-se contribuir para o entendimento da composição inorgânica e desses elementos no soro de leite para o organismo humano. / Methods for quantification of the elements of Co, Mo, Mn, Cu, Fe, Zn, Mg, Na, Ca and K by inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP OES) in whey samples were developed. Instrumental conditions were previously established by evaluation of plasma robustness. The method of acidic digestion using a hot plate was employed as a reference method, in which Co, Mo, Mn, Cu and Fe were not detected. The relative standard deviation, RSD, was lower than 10 % and the recoveries were between 90-110 % for the most elements. The results obtained by direct introduction have presented recoveries between 90-110% for the studied elements and the values of RSD were lower than 10 %. However, when compared with the reference method (test F and t at 95 % confidence level) showed significant differences between their concentrations and it was also observed matrix interferences. In order to minimize these effects, the samples were previously submitted to an ultrasound treatment. The concentration values obtained with this treatment were similar to the concentration values obtained by reference method (test F and t at 95 % confidence level), showing that the method is simple, fast and efficient for the quantification of the elements studied in samples of whey. The method using ultrasound was applied to quantify the elements in different samples of whey, featuring RSD lower than 10 % and recoveries between 90-110%. The results showed that the concentration of Mg, Na, Ca and K are independent of both, the kind of coagulation and the type of milk used in the preparation of whey (ANOVA, 95 % confidence level) for all the samples. The bioacessibility studies of minerals present in whey samples were also carried out and it was verified that the bioaccessibility fractions of whey were between 4.2-5.5 % for Mg, 3.0-7.4 % for Na, 12.3-14.7 % for Ca and 5.1-5.8 % for K. Ca and K did not show significant differences (ANOVA, 95 % confidence level) for all the samples independent of the kind of preparation or milk used. Through this study, it was expected to contribute to understanding the inorganic composition of these elements in whey for the human.

O objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento de metodologia analítica versátil e rápida para a determinação de Cr, Mn e Ni em aços martensíticos e austeníticos, através do processo de dissolução química parcial em sistema de injeção em fluxo acoplado ao Espectrômetro de Emissão Ótica acoplado indutivamente (ICP-OES). O procedimento, também priorizou menor manipulação de amostra e consumo de reagentes. A solução extratora, HNO3 e HCI 7,0 mol L-1 e 6,0 mol L-1 respectivamente 1:1 v/v foi utilizada para a dissolução química parcial dos aços inoxidáveis. A quantificação dos metais dissolvidos foi feita utilizando-se o método da somatória, que relaciona a concentração de um elemento individual com a somatória dos elementos determinados, segundo a fórmula: i% = Ci /Ct x 100, onde Ci é a concentração do elemento i e Ct é a soma das concentrações de todos elementos determinados. Os resultados não apresentaram diferença significativa em um nível de confiança de 95% com os valores certificados das amostras de referência e com os valores da dissolução total assistida por microondas. O procedimento apresentou freqüência analítica de 20 determinações por hora. / The objective of this work was the development of a versatile and fast analytical methodology for the determination of Cr, Mn, and Ni in martensitic and austenitic steels, through on-line partial chemical dissolution using a flow injection system coupled to an ICP-OES. The procedure also aimed the smallest sample manipulation and reagents consumption. The extractor solution, 7.0 mol L-1 HNO3 and 6.0 mol L-1 HCI 1:1 v/v, was used to the on-line partial chemical dissolution of the stainless steels. The quantification of the dissolved metals was made using a method, that relate the concentration of an individual element with the sum of all elements concentrations, applying the formula: i% = Ci /Ct x 100, where Ci is the concentration of the element i and Ct is the sum of the concentration of all elements determined. No significant difference has been present by the results, at a confidence level of 95%, with the certified values of the reference materials and with the total dissolution values obtained by microwave - assisted sample pretreatment. The procedure presented analytic frequency of 20 determinations per hour.

A espectrometria de emissão óptica com plasma induzido por laser (LIBS) constitui um método alternativo para a determinação simultânea de macro e micronutrientes em pastilhas de materiais vegetais. No entanto, pouca informação com relação às condições de fluência e de focalização do laser mais apropriadas para a análise de pastilhas de materiais vegetais são disponíveis na literatura. O objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos da fluência, do diâmetro de focalização do laser e do tamanho das partículas das amostras nas análises de pastilhas de tecidos vegetais por LIBS. O arranjo experimental foi composto por um laser pulsado de Nd:YAG a 1064 nm (pulsos de 5 n\'delta\', 360 mJ, 10 Hz) e os sinais de emissão foram coletados por um telescópio acoplado por fibra óptica ao espectrômetro Echelle com detector ICCD. Os parâmetros instrumentais foram ajustados em 20 pulsos acumulados, 2,0 \'mü\'s de atraso e 5,0 \'mü\'s de integração. Amostras laboratoriais consistiram de pastilhas preparadas com folhas moídas criogenicamente (90 % das partículas < 50 \'mü\'m). Maiores intensidades das linhas Ca I 442,554, Mg I 277,983, P I 213,618, Al I 309,271, B I 249,773, Cu I 324,755, Fe II 261,187, Mn II 257,610 e Zn II 206,200 nm foram obtidas com fluências entre 35 e 60 J cm-2 e diâmetros de focalização entre 600 e 1050 \'mü\'m. O uso de fluências e diâmetros de focalização maiores concorreu para melhorar os coeficientes de variação (CV) das medidas. Fixando-se o diâmetro de focalização em 750 \'mü\'m, observou-se que, para a maioria dos analíticos, o CV das medidas foi reduzido 2 vezes quando a fluência foi alterada de 20 para 50 J cm-2. Nestas condições, estes resultados foram atribuídos à maior massa removida e, conseqüentemente, à amostragem mais representativa. Os coeficientes angulares das curvas de calibração também aumentaram quando a fluência foi acrescida. No entanto, não foram verificadas diferenças significativas nos coeficientes de correlação das curvas de calibração e nos limites de detecção empregando-se 25 e 50 J cm-2. Embora as intensidades dos sinais de emissão aumentem com a fluência, a emissão de fundo também aumenta. Por outro lado, o tamanho das partículas das amostras afeta as eficiências de atomização e excitação no plasma induzido por laser. Quando partículas maiores são parcialmente vaporizadas, os sinais de emissão resultantes dos processos de atomização e excitação das espécies constituintes são menores do que os provenientes de partículas menores. Nesta dissertação, melhorias significativas da intensidade dos sinais de emissão e dos CVs das medidas foram observados quando pastilhas preparadas com partículas < 75 \'mü\'m foram analisadas. Não foram observadas diferenças significativas nas intensidades dos sinais de emissão e no CV das medidas nas análises de pastilhas preparadas com partículas entre 20 e 75 \'mü\'m. Pastilhas preparadas com partículas > 75 \'mü\'m apresentaram problemas de coesão e, após ablação, apresentaram crateras não uniformes. A análise destas pastilhas resultou em CV das medidas geralmente > 15 %. Os resultados obtidos neste trabalho confirmaram que é recomendável utilizar amostras de calibração e amostras-teste com distribuição do tamanho das partículas semelhante para evitar efeitos físicos de matriz, que alteram as interações laser-amostra / Most recently, it was demonstrated that laser induced breakdown spectrometry (LIBS) constitutes an alternative for the simultaneous determination of macro- and micronutrients in pellets of plant materials. However, there is no information regarding the most appropriate fluence and laser focusing for analysis of pellets of plant materials. The aim of this work was to evaluate the effect of laser focusing and fluence on LIBS analysis of plants. The effect of particle size on LIBS analysis of pellets of plant materials as well as sample preparation approaches were also discussed. The experimental setup was designed by using a Q-switch Nd:YAG laser (5 n\'delta\', 360 mJ, 10 Hz, _ \'lâmbda\' = 1064 nm) and the emission signals were collected by lenses into an optical fiber coupled to an echelle spectrometer equipped with a high-resolution ICCD. Instrumental parameters consisted of 20 accumulated laser pulses, 2.0 \'mü\'s delay time and 5.0 \'mü\'s integration time gate. Pellets prepared from cryogenically ground plant leaves (90 % particles < 50 \'mü\'m; median = 10 \'mü\'m) were used as laboratory samples and 6 laser spot diameters (from 180 to 1050 \'mü\'m) at different laser fluences were evaluated. Results indicate that elements emission intensities increased with both laser fluence and spot diameter. Higher intensities for Ca I 442.554, Mg I 277.983, P I 213.618, Al I 309.271, B I 249.773, Cu I 324.755, Fe II 261.187, Mn II 257.610, and Zn II 206.200 nm emission lines were observed with fluences in the 35 - 60 J cm-2 range and spot diameters between 600 and 1050 \'mü\'m. Higher spot diameters improved mass removal and minimized repeatability drawbacks. It was observed that the coefficients of variation (CV) of site-to-site measurements decreased by using higher laser focusing diameters. By fixing the laser spot diameter at 750 \'mü\'m, the CV of measurements improved at least 2-fold for all analytes when 50 J cm-2 was applied in comparison to 20 J cm-2. These results can be attributed to a larger mass removal obtained at higher laser fluences and better laser sampling representativeness. Sensitivity did also increase with laser fluence but no significant differences were observed in the detection limits using 25 and 50 J cm-2. Although emission intensities increased with laser fluence the background emission and noise increased as well. On the other hand, particle size distribution of powdered samples affects the atomization and excitation efficiencies by laser induced plasmas. When larger particles are incompletely vaporized the resulting emission signals were lower than those obtained from smaller particles. In this work, significant improvements on emission intensities and CV of measurements were observed when pellets made with particles < 75 \'mü\'m were analyzed. No significant differences were observed (emission intensities and CV of measurements) in the analysis of pellets prepared with particles in the 20-75 \'mü\'m range. Pellets prepared with particles > 75 \'mü\'m presented cohesion drawbacks and resulted non uniform craters after laser ablation. The CV of measurements for most analytes in these materials was > 15 %. Therefore, similar particle size distribution between calibration and test samples is recommended to avoid physical matrix effects on laser-sample interaction

A cultura da cana-de-açúcar no Brasil é uma das atividades mais relevantes na agroindústria nacional devido ao alto potencial de produção e elevada importância econômica de seus subprodutos como e.g. açúcar e etanol. Embora o Si não seja considerado um elemento essencial, a adubação silicatada tem proporcionado aumentos apreciáveis na produtividade da cana-de-açúcar e na resistência a algumas pragas e doenças. Ainda não existem métodos bem estabelecidos para a determinação de Si em material vegetal visando à diagnose foliar. O objetivo deste trabalho foi desenvolver um método para determinação de Si em pastilhas de folhas de cana-de-açúcar por espectrometria de emissão óptica com plasma induzido por laser (LIBS). O arranjo experimental foi composto por um laser pulsado de Nd:YAG a 1064 nm (pulsos de 5 ns, 360 mJ, 10 Hz) e os sinais de emissão foram coletados por um telescópio acoplado por fibra óptica ao espectrômetro Echelle com detector ICCD. Amostras laboratoriais consistiram de pastilhas preparadas com folhas de cana-de-açúcar moídas criogenicamente por 40 min. Melhores resultados foram obtidos quando a linha de emissão Si I 212,412 nm foi selecionada e os parâmetros instrumentais foram ajustados em 25 pulsos acumulados, 50 J cm-2, diâmetro de focalização de 750 \'mü\'m, 2,0 \'mü\'s de atraso e 4,5 \'mü\'s de integração. Os resultados obtidos por LIBS na análise de pastilhas de 20 amostras laboratoriais foram comparados com os obtidos por espectrometria de emissão óptica com plasma acoplado indutivamente (ICP OES) após decomposição alcalina e por espectrometria de micro-fluorescência de raio-X por energia dispersiva (\'mü\'ED-XRF) após análise direta das pastilhas. Aplicando-se o teste t de Student pareado, não foram verificadas diferenças significativas ao nível de 95% de confiança nas determinações de Si por LIBS, ICP OES e \'mü\'ED-XRF. Os resultados obtidos nesta tese indicam a viabilidade de LIBS para determinação direta de Si em pastilhas de folhas de cana-de-açúcar e abrem uma expectativa para futuras explorações de LIBS em análises em campo / The high production of sugarcane and its subproducts (e.g. sugar and ethanol fuel) make this crop one of the most important for the Brazilian agro-industrial economy. Although Si is not considered an essential element, the Si-based fertilizers have provided considerable improvement in productivity of sugarcane and resistance to some pests and diseases. At moment, there are no well-established methods for the determination of Si in plant materials aiming at nutritional diagnosis. The aim of this work was to develop a method for Si determination in pellets of sugarcane leaves by laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS). The experimental setup was designed by using a Q-switched Nd:YAG laser (5 ns, 360 mJ, 10 Hz, \'lâmbda\' = 1064 nm) and the emission signals were collected by lenses into an optical fiber coupled to an Echelle spectrometer equipped with an ICCD. Pellets prepared from cryogenically ground sugarcane leaves were used as laboratory samples. Best results were obtained when the Si I 212.412 nm emission line was selected and the instrumental parameters were adjusted at 25 laser shots, 50 J cm-2, 750 \'mü\'m laser spot size, 2.0 \'mü\'s delay time and 4.5 \'mü\'s integration time gate. The results obtained by LIBS in the analysis of pellets of 20 laboratory samples were compared with those from inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP OES) after alkaline digestion and by microenergy dispersive X-ray fluorescence (\'mü\'ED-XRF) after direct analysis of pellets. By applying a paired t-test at 95 % confidence level, there was no significant difference in the Si determination by LIBS, ICP OES and \'mü\'ED-XRF. The findings of this thesis indicate the feasibility of LIBS for the direct determination of Si in pellets of sugarcane leaves and open expectations for future investigations of LIBS for field analysis

O objetivo deste estudo foi avaliar parâmetros para o desenvolvimento de métodos visando à determinação elementar em alumina, cimento e quartzo por espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado (ICP OES) com amostragem de suspensão. Alguns elementos foram investigados como possíveis candidatos a padrões internos (PIs) Be, Dy, Gd, In, La, Sc, Y, Yb eTl. Amostras de material de referência certificado (CRM) de alumina (Alumina Reduction Grade 699), de cimento Portland (1889a Blended with Limestone e 1886a White Portland cement with low iron) do National Institute of Standard and Technology (NIST), e amostras de quartzo, cedidos pelo Departamento de Física da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), denominados T-4FI, T-2FI e T-4GR, foram utilizadas na otimização instrumental, no desenvolvimento e na avaliação da exatidão do método. Nanopartículas de sílica de alta pureza (Wacker HDK&#174; T40), Wacker Chemie AG foram utilizadas no estudo de adsorção dos elementos e padrões internos como proposta de produção de material calibrante para a análise direta de sólidos. Para a escolha dos PIs foram construídos gráficos de correlação usando valores de potenciais de excitação, energias de ionização e temperaturas de fusão dos analitos e dos candidatos a PIs. Análise exploratória por agrupamentos hierárquicos (HCA) e análise dos componentes principais (PCA), também foram realizadas. A avaliação de desempenho do ICP OES foi feita em meio das suspensões das amostras a partir do estabelecimento de figuras de mérito como sensibilidade, robustez, seletividade e repetibilidade. Na otimização do foram considerados os parâmetros potência, vazão de nebulização e vazão de gás auxiliar. A determinação de Ca, Fe, Ga, Na, Si e Zn em alumina foi feita após dissolução em forno de micro-ondas com posterior precipitação do Al(III) com NH3. O uso de padrão interno foi essencial para a exatidão do método, com recuperações do CRM que variaram de 83 a 117%. Para a matriz cimento foram avaliados o efeito da concentração de ácido nítrico na extração dos analitos ( Al, Ca, Cr, Fe, K, Mg, Mn, Na, P, S, Si, Sr, Ti e Zn) e na adsorção dos elementos candidatos a PIs (Be, Sc, In, Dy). As determinações por suspensão e uso de padrão interno (exceto para Cr, S e Zn), com 0,5% v v-1 de HNO3, nebulizador Burgener e condições robustas do ICP geraram resultados com recuperações entre 68 e 119%. As determinações de Al, Ba, Cr, Fe, K, Li, Mg, Na, Sr e Ti em quartzo foram executadas com introdução de suspensão e ausência de padrão interno, usando condições do ICP similares àquelas adotadas na determinação elementar para matriz de cimento. Nesse caso as recuperações variaram de 90 a 107%. A adsorção dos analitos e padrões internos sobre as nanopartículas de sílica pode ser uma alternativa para a preparação de padrões de calibração quando se deseja realizar a introdução direta do material sólido em suspensão. / The aim of this study was to evaluate parameters for the development of methods for elements determination in alumina, cement and quartz by inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP OES) with slurry sampling. Some elements were investigated as candidates for internal standards (ISs) Be, Dy, Gd, In, La, Sc, Y, Yb and Tl. Samples of certified reference material (CRM) of alumina (Alumina Reduction Grade - 699), Portland cement (blended with the 1889a and 1886a Limestone White Portland cement with low iron) from the National Institute of Standards and Technology (NIST), and quartz samples, suplied by the Department of Physics from Federal University of São Carlos (UFSCar), named T-4FI, T-2FI and T4GR were used to optimize instrumental, method development and accuracy evaluation of the method. Nanoparticles of high purity silica (Wacker HDK T40 &#174;), Wacker Chemie AG were used in the study adsorption of the analytes and internal standards as calibrating material for direct analysis of solids. Correlation graphs using excitation potentials, ionization energies and melting point temperatures were used for chosing the best ISs. Exploratory analysis using hierarchical cluster analysis (HCA) and principal component analysis (PCA) were also performed. Optimization of ICP OES was performed in aqueous and slurry samples to establishment figures of merit, such as sensitivity, robustness, selectivity and repeatability. In the optimization of ICP, power supply, nebulizer flow rate and auxiliary gas flow rate were considered. The determination of Ca, Fe, Ga, In, Si and Zn in alumina was made after decomposition in a microwave oven with subsequent precipitation of Al(III) with NH3 gas. The internal standard was essential to obtain the accuracy of the method, with recoveries of CRM analysis ranging from 83 to 117%. For the cement analysis was evaluated the effect of nitric acid concentration over analytes extraction (Al, Ca, Cr, Fe, K, Mg, Mn, Na, P, S, Si, Sr, Ti and Zn) and ISs candidate adsorption (Be, Sc, In and Dy). Determinations of the elements in cement slurry with the internal standard (except for Cr and Zn), with 0.5% v v-1 HNO3, nebulizer Burgener and robust conditions of ICP produced results with recoveries between 68 and 119%. The determinations of Al, Ba, Cr, Fe, K, Li, Mg, Na, Sr and Ti in quartz were performed with the slurry introduction and without of internal standard, using similar conditions of those adopted for cement matrix. In this case the recoveries ranged from 90 to 107% with addition and recovery test. The adsorption of the analytes and internal standards on silica nanoparticles could be an alternative for the preparation of calibration standards when considering performing the direct introduction of solid material.

O objetivo deste estudo foi avaliar parâmetros para o desenvolvimento de métodos visando à determinação elementar em alumina, cimento e quartzo por espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado (ICP OES) com amostragem de suspensão. Alguns elementos foram investigados como possíveis candidatos a padrões internos (PIs) Be, Dy, Gd, In, La, Sc, Y, Yb eTl. Amostras de material de referência certificado (CRM) de alumina (Alumina Reduction Grade 699), de cimento Portland (1889a Blended with Limestone e 1886a White Portland cement with low iron) do National Institute of Standard and Technology (NIST), e amostras de quartzo, cedidos pelo Departamento de Física da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), denominados T-4FI, T-2FI e T-4GR, foram utilizadas na otimização instrumental, no desenvolvimento e na avaliação da exatidão do método. Nanopartículas de sílica de alta pureza (Wacker HDK&#174; T40), Wacker Chemie AG foram utilizadas no estudo de adsorção dos elementos e padrões internos como proposta de produção de material calibrante para a análise direta de sólidos. Para a escolha dos PIs foram construídos gráficos de correlação usando valores de potenciais de excitação, energias de ionização e temperaturas de fusão dos analitos e dos candidatos a PIs. Análise exploratória por agrupamentos hierárquicos (HCA) e análise dos componentes principais (PCA), também foram realizadas. A avaliação de desempenho do ICP OES foi feita em meio das suspensões das amostras a partir do estabelecimento de figuras de mérito como sensibilidade, robustez, seletividade e repetibilidade. Na otimização do foram considerados os parâmetros potência, vazão de nebulização e vazão de gás auxiliar. A determinação de Ca, Fe, Ga, Na, Si e Zn em alumina foi feita após dissolução em forno de micro-ondas com posterior precipitação do Al(III) com NH3. O uso de padrão interno foi essencial para a exatidão do método, com recuperações do CRM que variaram de 83 a 117%. Para a matriz cimento foram avaliados o efeito da concentração de ácido nítrico na extração dos analitos ( Al, Ca, Cr, Fe, K, Mg, Mn, Na, P, S, Si, Sr, Ti e Zn) e na adsorção dos elementos candidatos a PIs (Be, Sc, In, Dy). As determinações por suspensão e uso de padrão interno (exceto para Cr, S e Zn), com 0,5% v v-1 de HNO3, nebulizador Burgener e condições robustas do ICP geraram resultados com recuperações entre 68 e 119%. As determinações de Al, Ba, Cr, Fe, K, Li, Mg, Na, Sr e Ti em quartzo foram executadas com introdução de suspensão e ausência de padrão interno, usando condições do ICP similares àquelas adotadas na determinação elementar para matriz de cimento. Nesse caso as recuperações variaram de 90 a 107%. A adsorção dos analitos e padrões internos sobre as nanopartículas de sílica pode ser uma alternativa para a preparação de padrões de calibração quando se deseja realizar a introdução direta do material sólido em suspensão. / The aim of this study was to evaluate parameters for the development of methods for elements determination in alumina, cement and quartz by inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP OES) with slurry sampling. Some elements were investigated as candidates for internal standards (ISs) Be, Dy, Gd, In, La, Sc, Y, Yb and Tl. Samples of certified reference material (CRM) of alumina (Alumina Reduction Grade - 699), Portland cement (blended with the 1889a and 1886a Limestone White Portland cement with low iron) from the National Institute of Standards and Technology (NIST), and quartz samples, suplied by the Department of Physics from Federal University of São Carlos (UFSCar), named T-4FI, T-2FI and T4GR were used to optimize instrumental, method development and accuracy evaluation of the method. Nanoparticles of high purity silica (Wacker HDK T40 &#174;), Wacker Chemie AG were used in the study adsorption of the analytes and internal standards as calibrating material for direct analysis of solids. Correlation graphs using excitation potentials, ionization energies and melting point temperatures were used for chosing the best ISs. Exploratory analysis using hierarchical cluster analysis (HCA) and principal component analysis (PCA) were also performed. Optimization of ICP OES was performed in aqueous and slurry samples to establishment figures of merit, such as sensitivity, robustness, selectivity and repeatability. In the optimization of ICP, power supply, nebulizer flow rate and auxiliary gas flow rate were considered. The determination of Ca, Fe, Ga, In, Si and Zn in alumina was made after decomposition in a microwave oven with subsequent precipitation of Al(III) with NH3 gas. The internal standard was essential to obtain the accuracy of the method, with recoveries of CRM analysis ranging from 83 to 117%. For the cement analysis was evaluated the effect of nitric acid concentration over analytes extraction (Al, Ca, Cr, Fe, K, Mg, Mn, Na, P, S, Si, Sr, Ti and Zn) and ISs candidate adsorption (Be, Sc, In and Dy). Determinations of the elements in cement slurry with the internal standard (except for Cr and Zn), with 0.5% v v-1 HNO3, nebulizer Burgener and robust conditions of ICP produced results with recoveries between 68 and 119%. The determinations of Al, Ba, Cr, Fe, K, Li, Mg, Na, Sr and Ti in quartz were performed with the slurry introduction and without of internal standard, using similar conditions of those adopted for cement matrix. In this case the recoveries ranged from 90 to 107% with addition and recovery test. The adsorption of the analytes and internal standards on silica nanoparticles could be an alternative for the preparation of calibration standards when considering performing the direct introduction of solid material.