AVALIAÇÃO DA NORMA ASTM D3974 PARA EXTRAÇÃO DA FRAÇÃO BIODISPONÍVEL DE ELEMENTOS TRAÇO EM SOLOS E SEDIMENTOS

ISBN 978-85-85905-10-1

Área

Química Analítica

Autores

Fabri Júnior, R. (UFES) ; Dalfior, B.M. (UFES) ; Lelis, M.F.F. (UFES) ; Brandão, G.P. (UFES) ; Licínio, M.V.V.J. (UFES) ; Carneiro, M.T.W.D. (UFES)

Resumo

A ASTM D3974 sugere dois procedimentos de digestão parcial ácida para a determinação de elementos traço em solos e sedimentos, porém não há indicação em qual dos dois obtém-se a fração biodisponível de forma mais adequada. Portanto, este trabalho pretende avaliar qual dos dois métodos é o mais indicado para se determinar esta biodisponibilidade. Para isso os procedimentos foram aplicados em um solo da região do Espírito Santo e as soluções obtidas foram analisadas por ICP OES. De forma geral, os resultados indicam efetividade em ambos os métodos de extração de elementos traço, sendo que o procedimento que utiliza apenas a agitação à temperatura ambiente, sem interferências extremas, mostrou-se o mais indicado para avaliar a biodisponibilidade em solos e sedimentos.

Palavras chaves

Biodisponibilidade; Solos; ASTM D3974

Introdução

O solo é um meio extremamente heterogêneo, onde se inclui matéria orgânica, líquidos, gases e metais. Estes, devido às suas diferentes formas químicas, são encontrados neste meio em diferentes concentrações, mantidas por um equilíbrio dinâmico (LICÍNIO et al., 2008). Estes metais encontram-se disponíveis por via natural, porém atividades humanas adicionam uma grande quantidade desses elementos no ambiente, dificultando a determinação de sua origem (SANTOS, 2005). A avaliação de metais nos solos e sedimentos torna-se um parâmetro muito importante para a análise ambiental, pois estes metais desempenham diversos papéis no ecossistema e no metabolismo dos seres vivos (BELO; QUINÁIA; PLETSCH, 2010). O interesse de pesquisadores pela análise de elementos traço tem aumentado, já que a determinação desses elementos é dificultada pela sua baixa concentração (YAMINIA et al., 2010). As técnicas espectrométricas são as mais utilizadas para determinação desses elementos, com destaque a espectrometria de emissão atômica com plasma indutivamente acoplado (ICP OES), devido à alta sensibilidade, aos baixos limites de detecção e à possibilidade de análise multielementar (BUTLER et al., 2010). A norma ASTM D3974 propõe dois procedimentos para a extração parcial de elementos traço, permitindo sua detecção por diversos métodos espectrométricos: o procedimento A, que usa de HNO3 e HCl, com aquecimento a 95ºC, e o procedimento B, com uso de HCl e agitação mecânica, em temperatura controlada a 20ºC. Entretanto, não existe indicação na norma sobre qual dos dois procedimentos seria o mais indicado para a determinação da porção biodisponível. Portanto, este trabalho pretende avaliar qual dos dois procedimentos torna-se o mais indicado para a determinação da biodisponibilidade.

Material e métodos

- Coleta e preparo do solo: A coleta da amostra de solo foi realizada a uma profundidade de 20 cm, próximo ao Km 277 da Rodovia do Contorno, em Cariacica, ES. O local da amostragem foi selecionado levando-se em consi-deração a topografia, cor e textura do solo e a pouca atividade antrópica direta sobre o solo. A amostra foi desagregada manualmente, seca ao ar e passada em peneira com abertura de malha de 2,0 mm de diâmetro, para a realização das análises. - Metodologia de digestão parcial de sedimentos pela ASTM D3974: para o procedimento A, utilizou-se 4g de solo, 100 mL de água, 1 mL de HNO3 e 10 mL de HCl. Esta mistura, feita em um béquer, foi levada a aquecimento (95ºC, aproximadamente), até redução do volume próximo dos 10 mL, sendo avolumada para 50 mL após resfriamento e filtração. O procedimento B utilizou 1g de solo, 95 mL de água e 5mL de HCl. Esta mistura foi levada à agitação mecânica, em recipientes adequados e em temperatura controlada a 20ºC, por 16 horas. Após este período, a solução foi filtrada e armazenada em frascos volumétricos de 100 mL. - Determinação das concentrações dos elementos traço nos solos: A determinação dos elementos As, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Zn e V nas amostras foi feita em um ICP OES (PerkinElmer, modelo Optima 7000DV), nos seguintes parâmetros operacionais: Potência de 1400 W; Fluxo de Gás do Plasma de 15L/min; Fluxo do Gás Auxiliar de 0,5L/min; Fluxo do Gás de Nebulização de 0,8L/min; Taxa de aspiração da amostra de 1,0L/min; Nebulizador SeaSpray com câmara ciclônica; Injetor e tocha para matriz aquosa. As linhas espectrais utilizadas foram as seguintes: As - 193,696nm, visão axial; Cr - 267,716nm, visão axial; Cu - 324,752nm, visão axial; Fe - 259,939nm, visão radial; Mn - 257,610nm, visão radial; Ni - 232,003nm, visão axial; Zn - 213,857, visão axial; V - 309,310nm, visão axial.

Resultado e discussão

Os dados obtidos na análise dos metais As, Cr, Cu Fe, Mn, Ni, Zn e V, encontrado no solo por ICP OES, após a digestão pelo procedimento A e pelo procedimento B, são apresentados na Tabela 1. De forma geral, os dois procedimentos permitem a extração dos elementos estudados. Entretanto, observa-se que o procedimento A permitiu maior extração do que o procedimento B; além do aquecimento, o procedimento A utiliza HNO3 juntamente com o HCl, enquanto o procedimento B utiliza apenas HCl, o que poderiam justificar estas diferenças nas concentrações. Na digestão da amostra pelo método B, verifica-se que concentrações de As e Cu foram abaixo do limite de detecção e diferem significati¬vamente da concentração obtida pelo método A, possivelmente devido ao aquecimento e pelo uso do HNO3. O solo analisado encontra-se com alta concentração de Fe, o que é verificado pela grande concentração deste obtida pelo procedimento B; a quantidade de Fe extraída pelo procedimento A foi o bastante para saturar a detecção do sinal, impedindo determinar sua concentração. Quanto ao Ni verifica-se que a digestão parcial pelo método proposto não foi capaz de extrair quantidade detectável pela técnica. A fração biodisponível de metais corresponde àquela parte da concentração total, em um meio abiótico, que pode ser assimilado ou adquirido pelos seres vivos (LIMA; SIQUEIRA; LIMA, 2006). Como esta mobilidade depende de diversos fatores significantes (LU et al., 2011), o procedimento mais apto para determinar a biodisponibilidade de sedimentos e solos é o método ASTM D3974B, que permite a extração destes metais por forma mecânica, sem interferências extremas, o que pôde ser observado nos testes comparativos feitos.

Concentrações dos elementos traço, em μg/L, pelo método ASTM 3974, em solos

Conclusões

Pelos resultados obtidos nas análises, ambos os procedimentos propostos pela norma ASTM D3974 permitiram a extração de elementos traço de sedimentos, entretanto, o procedimento B, que utiliza apenas a agitação à temperatura ambiente, sem interferências extremas como o aquecimento, o mais indicado para a aquisição da porção biodisponível, o método de melhor avaliação do impacto ambiental proporcionado por alguns metais em solos sedimentos.

Agradecimentos

À Capes, Petrobrás, LabPetro UFES e ao Laboratório de Espectrometria Atômica da UFES.

Referências

BELO, A.; QUINÁIA, S. P.; PLETSCH, A. L. Avaliação da contaminação de metais em sedimentos superficiais das praias do lago de Itaipu. Química Nova. Paraná, 2010, n. 3, p. 613-617.

BUTLER, O. T.; CAIRNS, W. R. L.; COOK, J. M.; DAVIDSON, C. M.Atomic spectrometry update: environmental analysis. Journal of analytical atomic spectrometry. Reino Unido, 2010, n. 25, p. 103-141

LICÍNIO, M. V. S et al. History of heavy metals contamination in lacustrine sediments of Admitalty bay, King George Island, Antarctic Peninsula. Indian Journal od Marine Sciences. Rio de Janeiro, 2008, v. 37, n. 4, p. 391-395.

LIMA, E. A. R.; SIQUEIRA, G. W.; LIMA, W. N. Utilização de critérios de avaliação ambiental de metais pesados nos sedimentos de fundo da plataforma continental do Amazonas. Bol. Mus. Para. Emílio Goeldi. Ciências Naturais, Belém, v. 1, n. 1, p. 105-114, 2006.

LU, Z.; CAI, M.; WANG, J.; YANG, H.; HE, J.Baseline values for metals in soils on Fields Peninsula, King George Island, Antarctica: the extent os anthropogenic pollution.Environmental MonitoringandAssessment, China, v. 184, n. 11, p. 7013-7021, 2011.

SANTOS, I. R. Heavy metal contamination in coastal sediments and soils near the Brazilian Antartic Station, King George Island. Marine Pollution Bulletin, Niterói, n. 50, p. 185-194, 2005.

YAMINI, Y.; REZAEE, M.; KHANCHI, A.; FARAJI, M.; SALEH, A. Dispersive liquid–liquid microextraction based on the solidification of floating organic drop followed by inductively coupled plasma-optical emission spectrometry as a fast technique for the simultaneous determination of heavy metals. Journal of Chromatography, v. 1217, p. 2358–2364, 2010.