Utilização de técnicas espectrométricas e novas estratégias em eletroforese capilar no estudo da deposição úmida de constituintes atmosféricos

Abstract

O ar puro é um recurso fundamental para a sobrevivência humana. No entanto, a poluição atmosférica é um problema de saúde pública que atingiu proporções críticas. Em escala local, pouco se sabe a respeito da qualidade do ar no Estado de Santa Catarina devido à falta de programas de monitoramento de espécies atmosféricas. Sabendo que a deposição úmida é o principal mecanismo de remoção de contaminantes da atmosfera, um total de 82 amostras foi coletado em 2 pontos de coleta na cidade de Florianópolis/SC (27°35'57.87\"S 48°31'9.39\"O e 27°43'35.45\"S 48°30'29.95\"O). As amostras foram quantificadas quanto aos teores de Na+, K+, Ca+2, Mg+2, Si, Mn, Ni, Co, Mg, Ba, Al, Cu, Zn, Pb V, Ti, Cd, Fe, Cr, NH4+, Cl-, NO3-, SO4-2, pH e PM10. Neste processo, a CZE foi utilizada na apresentação da Padronização em Plugue Externo ? OPS (do inglês, Outer Plug Standardization), uma nova estratégia em padronização utilizando injeções múltiplas. Esta técnica foi aplicada em um novo método para a determinação de Cl-, NO3- e SO4-2 em amostras de água de chuva. Depois que a precisão da injeção foi testada e provou ser uma baixa fonte de erro (média de 1,26% RSD), a OPS foi aplicada e responsabilizada pela melhora da precisão intra-dia (0,7 ? 5,3%) e inter-dia (2,2 ? 13,7%). Utilizando um capilar com comprimento efetivo de 23,5 cm, a separação eletroforética dos três ânions inorgânicos pôde ser realizada em menos de 1 min, com limites de detecção de 0,05, 0,09 e 0,11 mg L-1 para cloreto, nitrato e sulfato, respectivamente. Além disso, o teste-t estatístico foi aplicado aos resultados obtidos para 82 amostras de água da chuva que foram coletadas e analisadas aplicando o método desenvolvido neste estudo e o método oficial APHA 4140, onde nenhuma diferença estatística significativa foi observada dentro de um nível de confiança de 95% (2 graus de liberdade). O modo CZE também foi o modo responsável por permitir a quantificação de NH4+ nas amostras coletadas ? com limite de detecção de 0,012 mg L-1 e percentuais de recuperação que variaram de 98,9% a 104,9% em diferentes níveis da faixa de trabalho (0,15 ? 1,5 mg L-1) ? juntamente com a identificação de Na+, K+, Ca+2, Mg+2 e NO3- na mesma corrida eletroforética com duração inferior a 3 minutos. Os resultados foram utilizados para uma análise exploratória de dados incluindo Matriz de Dispersão de Pearson e Análise de Componentes Principais (PCA), indicando que a qualidade do ar da cidade alvo do estudo possui grande influência dos aerossóis marinhos, ressuspensão do solo e emissões veiculares.

Abstract: Clean air is a fundamental resource for human health. However, air pollution is a public health problem that has reached critical proportions. At a local scale, little is known about the quality of the State of Santa Catarina due to the lack of monitoring programs. Knowing that wet deposition is the main mechanism for removing contaminants from the atmosphere, a total of 82 were collected at 2 collection points in the city of Florianópolis/SC and were quantified for their levels of Na+, K+, Ca2+, Mg2+ and other 14 metals, NH4+, Cl-, NO3- , SO4-2, pH e PM10. In this process, CZE was used in the presentation of the Outer Plug Standardization ? OPS, a novel technique as an alternative for the classic internal standardization using multiple injection in capillary zone electrophoresis is proposed herein. This technique was applied in a new method for the determination of chloride, nitrate and sulfate in rainwater samples. After the injection accuracy was tested and proved to be a minor error source (average 1.26% RSD), the OPS was applied and it improved the intra-day and inter-day precision of the analytical method by 32.5% and 24.7%, respectively. Using a capillary with effective length of 23.5 cm the electrophoretic separation of the three inorganic anions could be achieved in < 1 min, with detection limits of 0.05, 0.09 and 0.11 mg L-1 for chloride, nitrate and sulfate, respectively. Also, the statistical t-test was applied to the results obtained for 82 rainwater samples that were collected and analyzed applying both the method developed in this study and the official APHA 4140 method where no statistical difference was noted within a 95% confidence level. CZE was also the technique responsible for allowing the quantification of ammonia in atmospheric precipitation in less than 2 minutes with a detection limit of 0.012 mg L-1 and recovery percentages ranging from 98.9% to 104.9% at different levels of the working range (0.15 - 1.5 mg L-1 ). This same method also enabled the identification of Na+, K+, Ca2+, Mg+2 and NO3 - in the same electrophoretic run with a duration of less than 3 minutes. The FAAS and ICP-MS techniques were also used in the analysis of wet deposition of metals in 45 samples. The results were used for an exploratory data analysis including Pearson Scatter Matrix and Principal Component Analysis (PCA), indicating that the air quality of the target city of the study has great influence of marine aerosols, soil resuspension and vehicular emissions.