Realizado no Rio de Janeiro/RJ, de 14 a 18 de Outubro de 2013.
ISBN: 978-85-85905-06-4
ÁREA: Iniciação Científica
TÍTULO: DETERMINAÇÃO DIRETA E SIMULTÂNEA DE Cu, Mn E Zn EM ÁGUA DO RIO NEGRO - AM POR ESPECTROMETRIA DE ABSORÇÃO ATÔMICA EM FORNO DE GRAFITE
AUTORES: Costa, M.M. (IFAM) ; Bolson, M.A. (INPA) ; Sargentini Junior, E. (INPA) ; Gama, C.A.F. (PCAM)
RESUMO: Foi desenvolvida uma metodologia analítica para a determinação direta e simultânea de Cu, Mn e Zn por GFAAS. O programa de aquecimento do forno de grafite foi otimizado em 5 etapas: secagem a 110°C (1s, 30s) e a 130°C (15s, 30s), pirólise a 800°C (10s, 20s), atomização a 2000°C (0s, 5s) e limpeza a 2500°C (1s, 3s). As melhores condições analíticas de calibração foram obtidas utilizando 1,0% HNO3. Para Cu foram obtidos como coeficientes angulares e de correlação linear 0,005 e 0,999, para Mn 0,015 e 0,999 e para Zn 0,057 e 0,995. Os resultados evidenciaram que interferências causadas pela matriz da amostra da água do rio Negro - AM foram minimizadas pelo método. Os limites de detecção (LD) estimados foram 1,149 μg L-1, 0,383 μg L-1 e 0,29 μg L-1 para Cu e Mn e Zn, respectivamente.
PALAVRAS CHAVES: Elementos Traços; Metais Essenciais; Rio Negro - AM
INTRODUÇÃO: O rio Negro é um dos maiores afluentes do rio Amazonas, tendo como características: baixa concentração de materiais em suspensão e nutrientes, baixos valores de pH e altas concentrações de matéria orgânica (PATEL et al., 1999). Possui alta concentração de substâncias húmicas (SH), e devido ao alto teor de oxigênio encontrado em suas estruturas, possuem excepcional capacidade de interagir com íons metálicos formando complexos de diferentes estabilidades e características estruturais governadas por processos termodinâmicos (ZHANG et al., 1996). Estas interações alteram a biodisponibilidade e biomagnificação dos metais no ambiente aquático (ZHANG & MINEAR, 2006). A determinação de metais em águas naturais é um fator importante para controle dos limites de concentrações normalizadas pelas agências ambientais e vigilância sanitária. Técnicas analíticas têm sido utilizadas para a determinação de metais em águas naturais ricas em SH, porém a maioria utiliza procedimentos de preparo de amostras (GOVEIA et al., 2007). Em análises de elementos traço, existe uma grande preocupação com relação a estes procedimentos, pois devido às baixas concentrações das espécies de interesse, a adição de reagentes pode ser uma fonte de contaminação, além de contribuir para a diluição da amostra (KRUG, 2006). As possibilidades oferecidas pela técnica na determinação simultânea implicaram em um maior número trabalhos com esta técnica analítica (AMORIM et al., 2008). Com isso em vista, o objetivo deste trabalho foi desenvolver um método para a determinação direta e simultânea de Cu, Mn e Zn em água do rio Negro por GFAAS.
MATERIAL E MÉTODOS: Para o desenvolvimento do método analítico foi utilizado um espectrômetro de absorção atômica com atomização eletrotérmica em forno de grafite e detecção simultânea fabricado pela Perkin Elmer (Norwalk, CT, USA), modelo SIMAA 6000. Foram utilizados tubos de grafite do tipo THGA, lâmpada multielementar de cátodo oco (HCL) Perkin Elmer LuminaTM. Os comprimentos de onda selecionados foram: 324,8 nm (Cu), 279,5 nm (Mn) e 213,9 nm (Zn). Largura da fenda utilizada foi 0,7 nm e o fluxo de gás purga (Argônio 99.999%, White Martins) de 250 mL min-1 conforme recomendações do fabricante.
Todas as soluções foram preparadas utilizando-se água deionizada de alta pureza obtida em sistema Purelab Ultra, ELGA. Ácido Nítrico 65% Suprapur® (Merck) foi utilizado para preparar todas as soluções em meio ácido.
Soluções analíticas de referência multielementares contendo 50,0; 20,0 e 10,0 g L-1 de Cu, Mn e Zn respectivamente, preparadas por sucessivas diluições das soluções padrões para absorção atômica Titrisol® (Merck) contendo Cu, Mn e Zn (1000 mg L-1) em meio de 0,1% (v/v) HNO3. Curvas de pirólise e atomização com e sem modificador químico (Pd(NO3)2) foram obtidas injetando-se 20 μL de solução multielementar contendo 20 μg L-1 dos metais em 0,1% (v/v) HNO3 com o auxílio do amostrador automático. Curvas de calibração foram obtidas simultaneamente para Cu, Mn e Zn a partir de soluções multielementares de referência nos seguintes meios: 1,0 e 2,0% (v/v) HNO3 com adição de 5 µg Pd(NO3)2 + 5 µg Mg(NO3)2. Esse mesmo procedimento foi realizado em presença da amostra para comparação de coeficientes angulares e correlação linear, bem como verificar possíveis interferências da matriz.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Analisando os dados contidos na Figura 1, observa-se que o comportamento térmico dos metais na faixa relativa à pirólise manteve-se constante, sendo que a temperatura de 800°C foi selecionada como a temperatura ideal, levando em consideração a melhor resposta analítica para o elemento zinco, que neste caso é o mais sensível e mais volátil. Uma avaliação da faixa que corresponde à curva de atomização permite verificar que, na temperatura de 2000°C obtém-se um bom sinal analítico para os três elementos. As curvas analíticas com melhores coeficientes angulares e de correlação linear para cada analito foram obtidas quando se utilizou de solução de 1.0% HNO3 para soluções de referências e amostras de água do rio Negro. Observa-se nas curvas analíticas de Cu, Mn e Zn apresentadas na Figura 2 que não há interferência significativa da matriz em estudo visto que ao comparar e verificar os coeficientes angulares e de correlação linear das retas obtidas para cada analito percebe-se uma boa similaridade e o paralelismo.
Os menores valores para limite de detecção (LD) foram 1,15 μg L-1 para Cu, 0,38 μg L-1 para Mn e 0,29 μg L-1 para Zn em 1,0% HNO3. As massas características obtidas foram 10,99 para Cu, 5,31 para Mn e 1,36 para Zn para 1,0% HNO3. Foram obtidas 100,4; 88,2 e 104,2% como porcentagens de recuperação para Cu e Mn e Zn, respectivamente. As boas recuperações obtidas nos dois meios demonstram que os analitos podem ser determinados de forma direta e simultânea em água do rio Negro.
Figura 1
Estudo das temperaturas de pirólise (Tp) e atomização (Ta). Curvas de pirólise e atomização com modificador químico (5 µg L-1 Pd(NO3)2).
Figura 2
Curvas analíticas para obtidas a partir de solução de referência e amostra de SHA em 1,0% (v/v) HNO3 com adição de 5 µg Pd(NO3)2 + 5 µg Mg(NO3)2.
CONCLUSÕES: O método desenvolvido para a determinação de cobre, manganês e zinco em água do rio Negro - AM por GFAAS mostrou-se eficiente na diminuição do tempo de análise, consumo de reagentes químicos e amostras. O programa de aquecimento é adequado para a determinação direta e simultânea dos analitos. As melhores condições analíticas de calibração e sensibilidade foram obtidas foram em 1,0% HNO3 no preparo de todas as soluções analíticas de referência e amostras. Os valores dos limites de detecção foram suficientes para atender as exigências especificadas para considerar a metodologia válida.
AGRADECIMENTOS: Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Amazonas; Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia; Laboratório de Química Analítica Ambiental.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: AMORIM, F. A. C.; LOBO, I. P.; SANTOS, V. L. C. S.; FERREIRA, S. L. C. Espectrometria de absorção atômica: o caminho para determinações multi-elementares. Quím. Nova [online]. vol.31, n.7, pp. 1784-1790. 2008.
AUCOUR, A. M.; TAO, F. X.; MOREIRA-TURCQ, P.; SEYLER, P.; SHEPPARD, S.; BENEDETTI, M. F.; The Amazon River: behaviour of metals (Fe, Al, Mn) and dissolved organic matter in the initial mixing at the Rio Negro/Solimões confluence. Chemical Geology, 197, p. 271– 285, 2003.
GOVEIA, D.; OLIVEIRA, A. P. de.; LOBO, F. A.; ROSA, A. H.; VILLA, R. D. Determinação direta de Cu, Cd, Ni e Pb em substâncias húmicas aquáticas por espectrometria de absorção atômica em forno de grafite. 30a Reunião Anual da Sociedade Brasileira de Química - SBQ, 2007.
KRUG, F. J. (Ed.) Métodos de Preparo de Amostras – Fundamentos sobre o preparo de amostras orgânicas e inorgânicas para análise elementar. In: Workshop sobre Preparode Amostras, 6, Santa Maria. 282 p. 2006.
PATEL, N.; MOUNIER, S.; GUYOUT, J. L.; BENAMOU, C. & BENAIM, J. Y. Fluxes of dissolved and colloidal organic carbon, along the Purus and Amazonas rivers (Brazil). The Science of the Total Environment. No. 299, pp. 53-64, 1999.
ZHANG, Y. J.; BRYAN, N. D.; LIVENS, F. R.; JONES, M. N. Complexing of Metal Ions by Humic Substances. ACS Symposium Series, Vol. 651, pp 194–206, 1996.
ZHANG, X.; MINEAR, R. A. Formation, adsorption and separation of high molecular weight disinfection byproducts resulting from chlorination of aquatic humic substances. Water Research 40, pp. 221 – 230, 2006.