A técnica analítica mais utilizada para o monitoramento de exposição a metais tóxicos ou para avaliação de deficiência a elementos essenciais é a espectrometria de absorção atômica chama (FAAS) ou com forno de grafite (GF AAS). Entretanto, cada vez mais os laboratórios de pesquisa na área clínica estão mudando seus métodos de análise, baseados nestas técnicas, para a utilização da espectrometria de massas com plasma acoplado (ICP-MS). Isso vem acontecendo porque o ICP-MS permite a determinação de elementos químicos, em diversas matrizes, numa ampla faixa de concentração (ng L-1 a mg L-1), além de possibilitar alta rapidez de análise, capacidade multielementar e limites de detecção menores que outras técnicas analíticas. Uma das principais características do método a ser utilizado para a análise de elementos químicos em rotina por ICP-MS é que ele seja rápido, com o mínimo de manipulação da amostra. Neste sentido, métodos que propõem a análise direta de amostra são mais atrativos. Todavia, ainda é limitado o número de métodos que propõem análise direta de fluidos biológicos por ICP-MS. Neste sentido, o presente trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de um método para análise direta de sangue por ICP-MS para determinação de Ag, As, Cd, Co, Mn, Ni, Pb e Se. Para isso, amostras de sangue (200 µL) foram misturadas com 500 µL de hidróxido de tetrametilamônio (TMAH) (10% v/v) e incubadas por 10 minutos. Posteriormente, a solução resultante foi diluída para 10 mL com uma solução contendo 0,05% m/v EDTA; 0,005% v/v Triton® X-100. Em seguida, as amostras foram analisadas diretamente por ICP-MS (ELAN DRC II). Ródio (Rh) foi usado como padrão interno e a calibração das amostras foi feita por meio de ajuste de matriz com sangue base ovino. Os limites de detecção (LD) do método foram de 0,008; 0,02; 0,004; 0,009; 0,003; 0,09; 0,04; 0,1 µg L-1 para Ag, As, Cd, Co, Mn, Ni, Pb and Se, respectivamente. A validação dos resultados foi realizada com análise de um material de referência de sangue do Programa de Proficiência do Institut National de Santé Publique du Quebec, no Canadá. Validação adicional foi obtida pela comparação dos resultados obtidos pela análise de 20 amostras de sangue pelo método proposto e pela técnica de GF AAS. O método foi também comparado a outros dois existentes na literatura e comumente utilizados em laboratórios dos Estados Unidos e Suécia, apresentando limites de detecção comparáveis ou melhores e melhores exatidão e precisão. / The most used analytical technique for monitoring the exposure to toxic metals or for the assessment of the deficiency of essentials elements is the atomic absorption spectrometry with flame (FAAS) or graphite furnace (GF AAS). However, more and more clinical laboratories are changing their methods of analysis, based on this technique, to methods using inductively coupled plasma-mass spectrometry (ICP-MS). It occurs because ICP-MS allows the determination of chemical elements in various types of samples, at concentrations in a wide linear range (ng L-1 to mg L-1), providing high-throughput analysis with multielemental capability with lower detection limits. However, for routine porpuses the method of choice must be fast with minimal sample manipulation.On the other hand, the number of methods proposing direct introduction of biological fluids to the ICP-MS are still limited. This work aimed the development of a method for the direct analysis of blood samples by ICP-MS for the determination of Ag, As, Cd, Co, Mn, Ni, Pb and Se. For this, blood samples (200 L) were mixed with 500 L of tetramethylammonium hydroxide (TMAH) (10% v/v) and left at room temperature during 10 minutes. Subsequently, the resulting solution was diluted to 10 mL with a solution containing 0.05% m/v EDTA + 0005% v / v Triton ® X-100. Thus the samples were analyzed directly by ICP-MS (ELAN DRC II). Rhodium (Rh) was used as internal standard with matrix matching calibration. The method detection limits were: 0.008, 0.02, 0.004, 0.009, 0.003, 0.09, 0.04, 0.1 µg L-1 for Ag, As, Cd, Co, Mn, Ni , Pb, and Se respectively. Method validation was acquired with the analysis of blood reference material provided by the Institut National de Santé Publique du Quebec, Canada. Furthermore, for additional validation 20 ordinary blood samples were analyzed by the proposed method and by GF AAS. The method was also compared with two existing methods in the literature and commonly used in laboratories in the United States and Sweden where comparable or better detection limits and better accuracy and precision were obtained.

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

A Baixada Santista é um dos locais mais amplamente povoados e explorados do Estado de São Paulo. Nas últimas décadas, devido à intensa industrialização, a Baixada Santista vem sofrendo um acentuado processo de degradação ambiental. Deste contexto, os metais se apresentam de suma importância, podendo refletir a influência do homem no meio ambiente. O presente trabalho tem como principal objetivo a reconstrução ambiental do Estuário de Santos e São Vicente no âmbito da poluição da região, avaliada a partir da análise de metais no sedimento. Para isso, foram analisados nove testemunhos, que permitiram uma visão histórica do reflexo da antropização nesse ambiente costeiro. Distinguiram-se a partir dos resultados dois ambientes distintos: Canal de Bertioga e Alto Estuário Santista. Os testemunhos localizados no Canal de Bertioga apresentaram acúmulos metais mais recentes de metais, com destaque para As, Cu, Pb, Zn e Hg. Os aumentos significativos de concentração nesse ambiente, possivelmente estiveram associados a alguns acidentes ambientais, como o incêndio na Vila de Socó, na década de 1980. Os testemunhos localizados no Alto Estuário Santista apresentaram concentrações elevadas de alguns metais, como é o caso de Cu, Pb, Zn e Hg. Destacaram-se os valores de Hg, que indicaram ambientes contaminados. A concentração de metais nessa região foi coerente com o crescimento industrial e urbano da região. / The Baixada Santista is an important economic region of Sao Paulo State, strongly urbanized and populated, where environmental pressures are increasing due to the local industrialization development. As heavy metal concentrations may indicate human influences in the environment, this study aimed to reconstruct the spatial and temporal trends of pollution in Santos e São Vicente through the last decades, using the concentration of heavy metals and As from nine sliced sediment cores analyzed with ICP-OES. The results pointed two regions of distinct chemical patterns: Bertioga Channel and Santos Estuary. The former presented recent accumulations, mainly of As, Cu, Pb, Zn and Hg, possibly due to environmental incidents as the Vila Socó fire in the 1980s. The latter presented high concentrations of Cu, Pb, Zn and especially Hg, indicating contamination in this region. The concentration of metals in the study area was consistent with the local industrial growth.

Orientadores: Marco Aurélio Zezzi Arruda, Fábio Augusto / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-21T15:26:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_ElidianeGomesda_D.pdf: 2153115 bytes, checksum: 5169aef7da6fd6ddcc74f0fd71a98fe7 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: No Capítulo 1, é proposta a combinação das técnicas de microextração em fase sólida com a espectrometria de absorção atômica em forno de grafite para extração de Se(IV) derivado, seguida de detecção por GC-MS. O método é aplicado com sucesso na determinação de Se total em materiais de referência certificado (BCR-414 and SRM 1643e), sendo obtidas recuperações de 97% para a água (SRM 1643e) e 101% para o plâncton (BCR-414). O método também é aplicado para determinação de selênio em amostra de medicamento manipulado a base de quelato de selênio. No Capítulo 2, a técnica de HPLC com troca aniônica acoplada a ICP-MS, é usada para identificação e determinação de quatro espécies de selênio (Se(IV), Se(VI), selenometionina e selenocistina) em amostras biológicas (plâncton, castanha-do-pará, urina e folhas de girassol). A extração das espécies, presente em plâncton (BCR-414), castanha-do-pará e folhas de girassol, é realizada com água, e um teste de simulação de digestão gastrointestinal também é aplicado para identificar as espécies de selênio bioacessíveis em castanha do Pará. O Se(IV) é a principal espécie extraída no plâncton, com maior concentração de selênio no extrato. A castanha-do-pará possui, principalmente, selenocistina e selenometionina, sendo que somente a selenometionina é identificada como bioacessível. O estudo de especiação de selênio por HPLC-ICP-MS sugere a presença de selenocistina em urina de homens e mulheres. As folhas de girassol, de plantas cultivadas com solução de selenito apresentam um maior número de espécies de selênio, em comparação a planta controle / Abstract: In Chapter 1, the combination of the techniques of solid phase microextraction with atomic absorption spectrometry graphite furnace is proposed, using an SPME fiber device and graphite furnace (GF) for extracting Se compounds. The extracted compounds are separated and detected by GC-MS. The method is successfully applied to the total Se determination in certified reference materials (BCR-414 and SRM 1643e). The SPME-GF method combined with GC-MS is also applied to the determination of total selenium in a commercial drug sample (selenium chelate). In Chapter 2, the anion-exchange HPLC technique coupled to ICP-MS is used for identification and determination of four selenium species (Se(IV), Se(VI), selenomethionine and selenocystine) in biological samples (plankton, Brazil nuts, urine and sunflower leaves). The extraction of the species is carried out using water for plankton (BCR-414), Brazil nuts and sunflower leaf. A simulated gastrointestinal digestion is also used to identify bioaccessible selenium in Brazil nuts. The Se(IV) is the predominant specie in the plankton, with the highest selenium concentration in the extract. The Brazil nuts contain selenomethionine and selenocystine species, but only selenomethionine is identified as bioaccessible. The study of selenium speciation by HPLC-ICP-MS suggests the presence of selenocystine in the urine of women and men. The sunflower leaves of plants cultivated with selenite have a higher number of selenium species compared to the control plants / Doutorado / Quimica Analitica / Doutora em Ciências

Orientador: Marco Aurélio Zezzi Arruda / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-22T00:56:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_MarceloAnselmoOseasda_D.pdf: 21762318 bytes, checksum: 0f395a27c9b28a3d7414579ff560bd4a (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Inúmeros trabalhos envolvendo uma nova área de estudos denominada metalômica destacam a necessidade de melhor compreender a interação entre íons metálicos e proteínas. Esta Tese empregou o girassol (Helianthus annuus L.), uma planta da família das oleaginosas que apresenta uma relevante importância econômica na produção de óleo vegetal, bem como em processos de fitorremediação, em um estudo metalômico para avaliação de possíveis alterações na expressão de proteínas mediante o desenvolvimento das plantas irrigadas com íons selenito ou zinco. Inicialmente, o estudo avaliou quatro diferentes métodos para a adequada para extração e separação de proteínas das folhas de girassol empregando a técnica de eletroforese bidimensional em gel de poliacrilamida (2DPAGE), sendo que o melhor procedimento consistiu na extração empregando tampão na presença de fenol. A posterior caracterização das proteínas, nos spots proteicos, empregando espectrometria de massas também foi conduzida evidenciando, pela primeira vez para o organismo estudado, a expressão de 12 novas proteínas. Um estudo ionômico foi desenvolvido para avaliar a distribuição destes elementos nas diferentes estruturas das plantas, buscando correlação com os processos biológicos que estariam ocorrendo nos girassóis. O estudo revelou uma correlação entre o nível de selênio e enxofre nas plantas sugerindo a incorporação do selênio em aminoácidos utilizados para síntese de proteínas. O emprego da técnica de ablação a laser acoplada ao espectrômetro de massas com plasma acoplado indutivamente (LA-ICP-MS) também apresenta destaque na pesquisa, complementando os dados obtidos no estudo ionômico, por meio da identificação de selênio nos spots proteicos extraídos das folhas dos girassóis e separadas por 2D-PAGE. Desenvolveu-se também desenvolver um método para análise quantitativa direta e simultânea de selênio e enxofre nas folhas das plantas empregando a hifenação LA-ICP-MS, buscando correlação entre os dois elementos / Abstract: Several papers highlight a new research area called metallomic, and points out the necessity to better understand the relationship between metallic ions and proteins. This Thesis has employed the sunflower (Helianthus annuus L.), which is considered an oilseed plant with significant economical importance for the production of vegetal oil, and also used in fitoremediation processes, to carry out a metallomic study focused on the evaluation of possible changes in proteins expression due to the irrigation of the plants with selenite or zinc ions. Initially, the study evaluated four different methods for the adequate extraction and separation of sunflower leaf proteins using the two-dimensional gel electrophoresis (2DPAGE) technique and the best result was obtained using a phenol based extraction procedure. Further protein characterization in protein spots were carried out using mass spectrometry and revealed for the first time for the studied organism, the expression of 12 new proteins. An ionomic study was also developed to investigate the distribution of these elements in the different structures of the plants, looking for the correlation of obtained data with biological processes that could be occurring in the sunflowers. The study showed a correlation between selenium and sulfur levels, suggesting the incorporation of selenium into amino acids used for the synthesis of proteins. The application of laser ablation technique coupled to the inductively coupled plasma mass spectrometer (LA-ICP-MS) has also been highlighted in this research, complementing the results obtained in the ionomic study through the identification of selenium in sunflower leaves protein spots. In addition, it was evaluated an analytical procedure for the direct and simultaneous quantitative determination of selenium and sulfur in the leaves of the plants using LA-ICP-MS, searching for a correlation between both elements / Doutorado / Quimica Analitica / Doutor em Ciências

La mise en œuvre de missions spatiales demande à développer de nombreuses technologies clés afin de surmonter certaines étapes cruciales. L’une d’entre elle concerne la rentrée atmosphérique : lorsque le véhicule pénètre dans la couche d’atmosphère, sa vitesse relative très grande par rapport au sol va engendrer des frottements importants ainsi qu’une augmentation de pression. L’énergie cinétique de l’objet va donc être transformée en énergie thermique et chauffer le gaz en formant une onde de choc. Les températures dépendent de la vitesse initiale, de la composition de l’atmosphère et de sa pression. Le gaz ainsi chauffé va s’ioniser et devenir un plasma, il va donc transférer sa chaleur au corps de la sonde non seulement par convection mais aussi par rayonnement. Afin de se protéger, le véhicule dispose d’un bouclier thermique pouvant résister aux phénomènes extrêmes rencontrés lors de la descente. Les contraintes supplémentaires vont imposer une géométrie particulière et un lourd bouclier. Ainsi l’objectif est d’avoir les protections les plus légères et efficaces possibles afin de permettre à la sonde de maximiser son emport en équipement scientifique. Pour cela, un des paramètres clés est de connaître le comportement et le rayonnement du plasma produit lors de la rentrée dans l’atmosphère. Cette thèse se positionne dans ce domaine d’étude: les expériences montées et réalisées ont pour objectif d’observer par moyens spectroscopiques un plasma correspondant à celui rencontré par les sondes spatiales. / Many key technologies, to overcome some crucial steps, are needed for space missions. One of them concerns the re-entry: when the vehicle enters the atmosphere layer, its high velocity relative to the ground will generate significant friction and an increase in pressure. The kinetic energy of the object will be converted into heat energy and heat the gas forming a shock wave. Temperatures depend on the initial velocity, the atmosphere composition and its pressure. The gas is ionized and become plasma, it will therefore transfer its heat to the body of the probe not only by convection but also by radiation. To protect itself, the vehicle has a heat shield that can withstand extreme phenomena encountered during the descent. Additional constraints will impose a particular geometry and a heavy shield. So the goal is to have the lightest possible and effective protections to allow the probe to maximize its payload. For this, one of the key parameters is to know the behavior of the plasma and radiation produced during re-entry into the atmosphere. This thesis is positioned in this area of ​​study: experiments to create a re-entry plasma are intended to be observed by a spectrometer.

[pt] Neste estudo, foram determinadas as concentrações de Cu, Fe, Zn, Cd, Pb e Ni no tecido muscular e fígado de três espécies de peixe (Mugil liza – tainha, iliófago; Micropogonias furnieri – corvina, carnívoro e Trichiurus lepturus – peixe espada, piscívoro), no tecido muscular de uma espécie de camarão (Farfantepenaeus brasiliensis – camarão rosa, onívoro) e também, no tecido muscular, vísceras e ovos de uma espécie de siri (Callinectes spp. – siri azul, onívoro) coletados na Baía da Ilha Grande. As concentrações dos elementos foram determinadas por espectrometria de massa com fonte de plasma indutivamente acoplado (ICP-MS). A metodologia analítica apresentou ótima exatidão e precisão quando comparada com amostras certificadas (DORM-3 e TORT-2). As concentrações de Cu, Zn, Cd, Ni e Pb apresentaram-se abaixo dos limites estabelecidos pela legislação brasileira e americana para a ingestão humana de pescado. As maiores concentrações de Cu, Fe, Zn, Cd, Ni e Pb foram observadas nos crustáceos. Nos peixes, as maiores concentrações dos elementos analisados foram observadas no fígado, e no siri, nas vísceras. O sexo dos indivíduos não influenciou no acúmulo dos elementos para os peixes, porém influenciou na acumulação de Cu, Fe, Zn, Cd e Ni no siri. Nos peixes, a maioria dos elementos não apresentou correlação com o comprimento dos indivíduos, com exceção do Pb, que apresentou correlação negativa na tainha e na corvina, e do cádmio, que apresentou correlação negativa na corvina. Nos crustáceos, alguns elementos também apresentaram correlação negativa com estes parâmetros, indicando que, tanto nos peixes quanto nos crustáceos, estes elementos não foram acumulados ao longo do crescimento. As concentrações encontradas foram diferentes nas estações seca e chuvosa. / [en] In this study the concentrations of Cu, Fe, Zn, Cd, Pb and Ni were determined in muscle tissue and liver of three fish species (Mugil liza – mullet, illiophagus; Micropogonias furnieri – croaker, carnivorous, and Trichiurus lepturus – cutlassfish, piscivore), in the muscle tissue of a shrimp species (Farfantepenaeus brasiliensis – pink shrimp, omnivore) and in muscle tissue, entrails and eggs of a soft crab (Callinectes spp. – siri azul, omnivore) sampled from the Ilha Grande Bay. The concentrations of the elements were determined by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). The methodology showed good accuracy and precision when tested with certified reference materials (DORM-3 and TORT-2). The concentrations of Cu, Zn, Cd, Ni and Pb were below the limits established by the Brazilian and American legislation for human ingestion of fish products. The highest concentrations of Cu, Fe, Zn, Pb, Cd and Ni were found in the crustacean samples. In fish, the highest concentrations were observed in the liver and, in the soft crab samples, in the entrails. Sex did not influence element accumulation in fish, but influenced the accumulation of Cu, Fe, Zn, Cd and Ni in the soft crab. In fish, most elements did not show any correlation to length and weight, with the exception of Pb, which showed negative correlations in mullet and croaker and Cd which showed negative correlations in croaker. In crustaceans, some elements also presented negative correlations to these parameters, indicating that both in fish and crustaceans these elements are not accumulated during organism growth. The concentrations of the elements analyzed were statistically different in the dry and rainy seasons.

[pt] Este trabalho teve como proposta o desenvolvimento de uma metodologia para determinação de Se e As em amostras de óleo cru, através da técnica de espectrometria de massas com plasma indutivamente acoplado e célula de reação dinâmica. A vantagem do método proposto está na etapa de preparação das amostras, na qual se emprega a diluição direta em solvente orgânico xileno, eliminando tratamentos prévios, como a digestão. Com isso, a análise fica mais fácil e rápida. Em seguida, foi feita a otimização da célula de reação, empregando o metano como gás de reação. Realizou-se um estudo univariado dos parâmetros de operação da célula, como a vazão do gás de reação e o parâmetro de rejeição q, a fim de reduzir as interferências sobre os isótopos 80Se e 75As. Padrões orgânicos de selênio e arsênio diluídos em xileno foram empregados para este estudo e observou-se uma eficiência de redução de interferentes no 80Se de 100%. No caso do 75As, observou-se que o uso da célula não se fez necessário, uma vez que a presença de cloro não foi detectada nas soluções orgânicas. Com os parâmetros da célula apropriados, as condições experimentais foram otimizadas a partir de um estudo univariado. As condições utilizadas foram potência de 1350 W, vazão de argônio de nebulização em 0,40 L min(-1) e argônio auxiliar de 0,7 L min(-1). A técnica de adição padrão foi empregada para calibração e os limites de detecção (LODs) instrumentais foram de 0,23 (80Se) e 0,018 (75As) ug kg(-1). A fim de avaliar a exatidão da metodologia aplicada, analisou-se o material certificado NIST 1634c e obtiveram-se boas recuperações, de 97,3% e 93,5%, respectivamente, para Se e As. Os intervalos de confiança mostraram que os resultados encontrados para o MRC estão dentro da faixa certificada para os dois elementos. A metodologia foi aplicada para análise de nove amostras de petróleo brasileiro. Utilizou-se a técnica de geração de hidretos como forma de comparação com o método proposto. As amostras foram decompostas em bloco de aquecimento e pré-reduzidas com HCl 6 mol L(-1). Curvas de calibração externa foram utilizadas na determinação dos isótopos 78Se, 82Se e 75As, resultando em LODs de aproximadamente 0,04 ug L (-1) para a determinação de Se total e 0,0022 ug L(-1) para o As. A exatidão foi avaliada com o NIST 1634c, obtendo boas recuperações de 99,7% (78Se); 99,2% (82Se) e 100,4% (75As). Um tratamento estatístico foi aplicado e mostrou que os resultados obtidos para selênio em todas as nove amostras de óleo foram concordantes pelas duas técnicas empregadas, a um nível de confiança de 95%. No entanto, somente quatro óleos tiveram resultados de arsênio concordantes pelas duas técnicas. Os outros óleos apresentaram concentrações inferiores para a metodologia de geração de hidretos em relação às concentrações encontradas pela técnica de introdução direta, possivelmente devido a perdas ocorridas durante as etapas de digestão e evaporação. Isto mostra a importância da metodologia desenvolvida para avaliações exatas das concentrações totais de Se e As em petróleos e derivados. / [en] A methodology was developed for the determination of Se and As in samples of crude oil using inductively coupled plasma mass spectrometry with a dynamic reaction cell. The proposed technique of sample preparation showed the advantage of direct dilution in organic solvent, xylene, eliminating previous treatments, such as digestion of samples, and resulting in an easy and fast analytical method. The cell reaction was optimized using methane as the reaction gas. An univariate study was performed with the operating parameters of the cell, the reaction gas flow rate and rejection parameter q, in order to reduce the interferences on isotopes 80Se and 75As. Organic standards for arsenic and selenium dissolved in xylene were used for this study and a 100% reduction efficiency was observed for 80Se. In the case of 75As, it was observed that the use of the cell was not necessary, since the presence of chlorine was not detected in the organic solutions. With the appropriate experimental conditions for the cell, the experimental conditions were optimized by an univariate study. The conditions used were 1350 W (RF power), 0.40 L min(-1) (Ar-nebulizer flow rate) and 0.7 L min(-1) (Ar-auxiliary flow rate). The standard addition technique was employed for calibration and the instrumental limits of detection (LOD) were 0.23 (80Se) and 0.018 (75As) mg kg(-1). In order to validate the methodology, the residual fuel oil certified reference material (CRM) NIST 1634c was analyzed and recoveries of 97% and 94% were obtained for Se and As, respectively. The confidence intervals showed that the results were within the CRM´s range for both elements. The methodology was applied to the analysis of nine samples of Brazilian crude oil. A hydride generation methodology was used for comparison with the proposed methodology. The samples were decomposed in a heated block and pre-reduced with HCl 6 mol L(-1). External calibration curves were used to determine 78Se, 82Se e 75As, resulting in LODs of approximately 0.04 ug L(-1) to determine total Se and 0.0022 ug L (-1) for the As. The accuracy was evaluated also with NIST 1634c, obtaining recoveries of 99.7% (78Se); 99.2% (82Se) e 100.4% (75As). The Snedecor statistical test showed that the results for selenium in all nine oil samples were in agreement by the two techniques at a 95% confidence level. However, only four oils had concordant results for arsenic by both techniques, the other oils showed lower concentrations for the hydride generation methodology in relation to concentrations found by the direct introduction technique. These results were attributed to losses during the digestion and evaporation steps, and this observation showed the importance of the purposed methodology for accurate assessments of total concentrations of Se and As in crude oil and refined products.

Les véhicules autonomes, qualifiés aussi de véhicules sans conducteur, deviennent dans certains contextes une réalité tangible et partageront très bientôt nos routes avec d’autres véhicules classiques. Pour qu’un véhicule autonome se déplace de manière sécurisée, il doit savoir où il se trouve et ce qui l’entoure dans l’environnement. Pour la première tâche, pour déterminer sa position dans l’environnement, il doit se localiser selon six degrés de liberté (position et angles de rotation). Alors que pour la deuxième tâche, une bonne connaissance de cet environnement « proche » est nécessaire, ce qui donne lieu à une solution sous forme de cartographie. Par conséquent, pour atteindre le niveau de sécurité souhaité des véhicules autonomes, une localisation précise est primordiale. Cette localisation précise permet au véhicule non seulement de se positionner avec précision, mais également de trouver sa trajectoire optimale et d’éviter efficacement les collisions avec des objets statiques et dynamiques sur son trajet. Actuellement, la solution la plus répandue est le système de positionnement (GPS). Ce système ne permet qu’une précision limitée (de l’ordre de plusieurs mètres) et bien que les systèmes RTK (RealTime Kinematic) et DGPS (Differential GPS) aient atteint une précision bien plus satisfaisante, ces systèmes restent sensibles au masquage des signaux, et aux réflexions multiples, en particulier dans les zones urbaines denses. Toutes ces déficiences rendent ces systèmes inadaptés pour traiter des tâches critiques telles que l’évitement des collisions. Une alternative qui a récemment attiré l’attention des experts (chercheurs et industriels), consiste à utiliser une carte à priori pour localiser la voiture de l’intérieur de celui-ci. En effet, les cartes facilitent le processus de navigation et ajoutent une couche supplémentaire de sécurité et de compréhension. Le véhicule utilise ses capteurs embarqués pour comparer ce qu’il perçoit à un moment donné avec ce qui est stocké dans sa mémoire. Les cartes à priori permettent donc au véhicule de mieux se localiser dans son environnement en lui permettant de focaliser ses capteurs et la puissance de calcul uniquement sur les objets en mouvement. De cette façon, le véhicule peut prédire ce qui devrait arriver et voir ensuite ce qui se passe réellement en temps réel, et donc peut prendre une décision sur ce qu’il faut faire.Cette thèse vise donc à développer des outils permettant une localisation précise d’un véhicule autonome dans un environnement connu à priori. Cette localisation est déterminée par appariement (Map-matching) entre une carte de l’environnement disponible a priori et les données collectées au fur et à mesure que le véhicule se déplace. Pour ce faire, deux phases distinctes sont déployées. La première permet la construction de la carte, avec une précision centimétrique en utilisant des techniques de construction de cartes statiques ou dynamiques. La seconde correspond à la capacité de localiser le véhicule dans cette carte 3D en l’absence d’infrastructures dédiées comprenant le système GPS, les mesures inertielles (IMU) ou des balises.Au cours de ce travail, différentes techniques sont développées pour permettre la réalisation des deux phases mentionnées ci-dessus. Ainsi, la phase de construction de cartes, qui consiste à recaler des nuages de points capturés pour construire une représentation unique et unifiée de l’environnement, correspond au problème de la localisation et de la cartographie simultanée (SLAM). Afin de faire face à ce problème, nous avons testé et comparé différentes méthodes de recalage. Cependant, l’obtention de cartes précises nécessite des nuages de points très denses, ce qui les rend inefficaces pour une utilisation en temps réel. Dans ce contexte, une nouvelle méthode de réduction des points est proposée. (...) / The concept of self-driving vehicles is becoming a happening reality and will soon share our roads with other vehicles –autonomous or not-. For a self-driving car to move around in its environment in a securely, it needs to sense to its immediate environment and most importantly localize itself to be able to plan a safe trajectory to follow. Therefore, to perform tasks suchas trajectory planning and navigation, a precise localization is of upmost importance. This would further allow the vehicle toconstantly plan and predict an optimal path in order to weave through cluttered spaces by avoiding collisions with other agentssharing the same space as the latter. For years, the Global Positioning System (GPS) has been a widespread complementary solution for navigation. The latter allows only a limited precision (range of several meters). Although the Differential GPSand the Real Time Kinematic (RTK) systems have reached considerable accuracy, these systems remain sensitive to signal masking and multiple reflections, offering poor reliability in dense urban areas. All these deficiencies make these systems simply unsuitable to handle hard real time constraints such as collision avoidance. A prevailing alternative that has attracted interest recently, is to use upload a prior map in the system so that the agent can have a reliable support to lean on. Indeed,maps facilitate the navigation process and add an extra layer of security and other dimensions of semantic understanding. The vehicle uses its onboard sensors to compare what it perceives at a given instant to what is stored in the backend memory ofthe system. In this way, the autonomous vehicle can actually anticipate and predict its actions accordingly.The purpose of this thesis is to develop tools allowing an accurate localization task in order to deal with some complex navigation tasks outlined above. Localization is mainly performed by matching a 3D prior map with incoming point cloudstructures as the vehicle moves. Three main objectives are set out leading with two distinct phases deployed (the map building and the localization). The first allows the construction of the map, with centimeter accuracy using static or dynamic laser surveying technique. Explicit details about the experimental setup and data acquisition campaigns thoroughly carried outduring the course of this work are given. The idea is to construct efficient maps liable to be updated in the long run so thatthe environment representation contained in the 3D models are compact and robust. Moreover, map-building invariant on any dedicated infrastructure is of the paramount importance of this work in order to rhyme with the concept of flexible mapping and localization. In order to build maps incrementally, we rely on a self-implementation of state of the art iterative closest point (ICP) algorithm, which is then upgraded with new variants and compared to other implemented versions available inthe literature. However, obtaining accurate maps requires very dense point clouds, which make them inefficient for real-time use. Inthis context, the second objective deals with points cloud reduction. The proposed approach is based on the use of both colorinformation and the geometry of the scene. It aims to find sets of 3D points with the same color in a very small region and replacing each set with one point. As a result, the volume of the map will be significantly reduced, while the proprieties of this map such as the shape and color of scanned objects remain preserved.The third objective resort to efficient, precise and reliable localization once the maps are built and treated. For this purpose, the online data should be accurate, fast with low computational effort whilst maintaining a coherent model of the explored space. To this end, the Velodyne HDL-32 comes into play. (...)

En complément des analyses de concentration et de spéciation, les analyses des isotopes stables du mercure par MC-ICP-MS sont à l’heure actuelle un outil majeur pour tracer les sources et les transformations de cet élément dans l’environnement. Cette thèse propose le développement de techniques de pré-concentrations couplées au MC-ICP-MS afin de réaliser des analyses isotopiques de mercure au niveau du ng.L-1 (Ultra-trace). La stratégie de pré-concentration en ligne va générer des signaux transitoires courts dont la gestion en MC-ICP-MS représente un réel défi. Afin d’y répondre, une méthode de traitement de données adaptée à ce type de signaux ainsi qu’une méthode de correction du phénomène de dérive isotopique ont été développées. Dans le but de déterminer des compositions isotopiques en mercure total à de faibles concentrations, le couplage d’une génération de vapeur froide, d’une double amalgamation sur or (CVG-DGA) et d’un MC-ICP-MS a été développé. Cette nouvelle technique donne des précisions externes de l’ordre de 0.20 à 0.30‰ (2SD) pour des concentrations en mercure de 5 ng.L-1 en solution. Cette thèse présente également une nouvelle méthode d’analyse isotopique par espèce chimique (CSIA) réalisée à l’aide du couplage d’une chromatographie en phase gazeuse équipée d’un injecteur PTV (GC-PTV) et d’un MC-ICP-MS. Celle-ci permet l’analyse isotopique de plusieurs espèces chimiques avec des précisions externes de l’ordre de 0.30 à 0.40‰ (2SD) pour des concentrations en mercure de 150 ng.L-1 dans des échantillons biologiques.Les développements analytiques de cette thèse ont permis de mesurer directement et de façon automatisée des compositions isotopiques de mercure à des niveaux d’ultra-trace (jusqu’à 5ng.L-1) tout en conservant des précisions compatibles avec les principales questions environnementales posées. Ceci va permettre d’analyser des compartiments environnementaux contenant de faibles quantités de mercure (eaux naturelles, planctons,…) et ouvre ainsi de nouvelles perspectives pour une meilleure compréhension du cycle bio-géochimique du mercure. / In addition to the quantitative and speciation analysis, the analysis of mercury stable isotopes by MC-ICP-MS are now a tool of choice to track sources and pathways of this element in the environment. This PhD thesis presents the development of hyphenation between pre-concentration techniques and MC-ICP-MS to measure isotopic composition of mercury at ng.L-1 levels (Ultra-trace). The on-line pre-concentration strategy will create short transient signals which represent a real challenge for MC-ICP-MS. In order to solve it, a data treatment strategy for this particular signals and a correction method for the isotopic drift were developed.The hyphenation between a cold vapor generation, a dual gold amalgamation (CVG-DGA) and a MC-ICP-MS was developed to determine total mercury isotopic composition. This new technique gives external precisions ranging from 0.20 to 0.30‰ (2SD) for Hg concentration in solution of 5 ng.L-1. This PhD thesis also reports a new method to perform mercury compound specific isotopic analysis (CSIA) using a gas chromatography fitted with a PTV injector (GC-PTV) coupled to the MC-ICP-MS. This allows the isotopic analysis of several species with external precisions ranging from 0.30 to 0.40‰ (2SD) for mercury concentration down to 150 ng.L-1 in biological samples.The analytical developments proposed in this PhD thesis allows to automatically and directly measure mercury isotopic compositions at ultra-trace levels (down to 5 ng.L-1) while keeping precision compatible with main environmental questions. This will allow to analyze environmental compartment containing very low amount of mercury (natural waters, planktons,…) and then open new perspectives for a better understanding of the bio-geochimical cycle of mercury.