3.1 MEIO AMBIENTE E O CHUMBO (PB)
3.4.1 Espectrometria de Absorção Atômica em Chama (F AAS)
A espectrometria de absorção atômica em chama (F AAS) é uma das primeiras técnicas instrumentais bem estabelecidas para a determinação de uma
variedade de elementos (USLU et al., 2018). De acordo com Skoog et al., (2006) em 1955, o físico australiano Alan Walsh, se baseando nas leis de Kirchhoff (1860) e Planck (1900), montou o primeiro protótipo de um espectrômetro de absorção atômica (AAS). Walsh ainda contribuiu para o desenvolvimento das lâmpadas de catodo oco (HCL) como fonte de radiação específica para o elemento a ser determinado, que é ainda hoje a fonte de radiação mais empregada em AAS (L’VOV, 2005). O grande crescimento na produção de AAS se deu nos anos 1965, principalmente, depois de Amos e Willis proporem a utilização de uma chama de óxido nitroso/acetileno, com isso a temperatura da chama teve um aumento significativo (Tmax = 2850 ºC), permitindo a atomização de vários elementos refratários, tais como, Molibdênio (Mo) e Nióbio (Nb) (OMRANPOUR et al., 2019) que não atomizavam eficientemente na chama ar-acetileno (Tmax = 2250 ºC) (JAMALI; BOROMANDI, 2014).
As aplicações da técnica foram ampliadas quando Boris V. L’Vov propôs o uso de um forno de grafite como atomizador (GF AAS) (SCHLEMMER; RADZIUK, 1999), enquanto que Holak (1969) propôs a determinação de alguns elementos (As, Bi, Se) via geração de hidretos gasosos com atomização (HG AAS) em uma célula de quartzo (FIGUEIREDO; DEDINA; ARRUDA, 2007). Já a F AAS possibilita a determinação de cerca de 60 a 70 elementos, sendo adequada a medidas de rotina (SKOOG et al., 2006). A técnica é a mais utilizada em análises elementares em nível de mg L-1, mas possui a desvantagem de ser monoelementar, ou seja, um elemento de cada vez pode ser determinado (USLU et al., 2018).
De acordo com Skoog et al., (2006) a técnica é baseada na propriedade dos átomos (no estado gasoso) de absorver radiações em um comprimento de onda () específico pela transição de elétrons, principalmente da camada de valência, para um nível de maior energia. Em condições ideias, a quantidade de radiação absorvida está diretamente relacionada com a concentração de átomos no estado fundamental (FERNÁNDEZ; LOBO; PEREIRO, 2019). Como cada elemento possui uma estrutura eletrônica única, o da radiação absorvida é especifico de cada elemento.
Os componentes básicos de um espectrômetro convencional, com fonte de linha, incluem fonte de radiação (lâmpada de catodo oco), sistema de atomização, que pode ser feita em chama, célula de quartzo aquecida (gerador de hidretos), geração de vapor a frio, ou por meio do forno de grafite. Possui ainda um conjunto monocromador, detector e um processador, todos os componentes estão apresentados na Figura 2.
Figura 2. Representação esquemática de um Espectrômetro de Absorção Atômica em Chama (F AAS)
demonstrando o percurso do feixe até o detector.
Fonte: Adaptado de Uslu et al., (2018).
Devido a sua relativa facilidade de operação, e custo a F AAS é ideal para laboratórios de rotina, e ainda uma técnica amplamente utilizada devido à sua robustez, precisão e exatidão (ÖZZEYBEK et al., 2017). São muitos os trabalhos publicados que utilizam o F AAS em suas analises, Naeemullah e Tuzen (2019) empregaram a DLLME para determinação de Pb em amostras de água. Com LOD de 0,086 µg L-1 e recuperação >95%. Já Kazantzi et al., (2019) empregaram polipropileno e polietileno como material absorvente na determinação de Pb e Cd em amostras de águas fluviais, com LOD’s de 1,5 e 0,30 µg L-1, respectivamente, além de altos FE (Pb/180; Cd/44). Existem ainda trabalhos que realizam as determinações de forma direta, sem necessariamente uma etapa mais elaborada de preparação de amostra. Ieggli et al., (2011) determinou a concentração de Na, K, Ca, Mg, Zn e Fe em amostras de chocolate, os LOD’s obtidos foram de 50, 160, 20, 20, 30 e 20 µg L-1, respectivamente. A F AAS de forma geral vem sendo amplamente utilizada em um grande número de amostras, tais como, materiais biológicos (tecidos e fluídos), ambientais (água, solos, sedimentos e plantas), alimentos, geológicos, tecnológicos, entre outros (SKOOG et al., 2006).
Da mesma maneira que o ICP-MS e ICP OES, a F AAS possui interferências, elas são classificadas em espectrais e não espectrais. As interferências espectrais irão elevar o sinal medido em função de sobreposição no espectro, isso ocorre devido a absorção de radiação por moléculas gasosas, concomitantes, alargamento das linhas atômicas e espalhamento da radiação por partículas. Já as interferências não- espectrais são aquelas que alteram a grandeza do sinal do analito, mas não são espectrais, temos como exemplo interferência de transporte (ATKINS; JONES, 2012).
No entanto, a baixa eficiência do sistema de introdução de amostra limita a sensibilidade para a maioria dos metais (BEHBAHANI et al., 2015). A F AAS não possui limites de detecção para determinação direta para Pb comparáveis aqueles permitidos pela legislação (10 µg L-1) em amostras de água potável (MOREIRA et al., 2014). Ao invés de se adquirir equipamentos mais sensíveis e caros (USLU et al., 2018), vários métodos de pré-concentração foram desenvolvidos para permitir a determinação desses metais em amostras de água potável (SHIRALIPOUR; LARKI, 2016). A utilização de técnicas de separação como extração liquido-líquido (ELL), extração em fase sólida (EFS), coprecipitação e extração em ponto nuvem (EPN) podem contornar esses problemas possibilitando a determinação de metais em nível traço por F AAS (KRAWCZYK; STANISZ, 2016).
3.5 TÉCNICAS DE EXTRAÇÃO E PRÉ-CONCENTRAÇÃO
Apesar dos métodos e as instrumentações analíticas terem passado por grandes avanços tecnológicos nas últimas décadas, o preparo de amostra ainda permanece como uma das partes mais importantes de um processo analítico, sendo essencial para obtenção de resultados exatos e confiáveis (JARDIM, 2015). Atualmente a química analítica se concentra na busca de novos tratamentos que tornem os procedimentos de preparação de amostras mais rápidos, simples, seguros e menos dispendiosos (KRAWCYK; STANISZ, 2016), além de fornecer resultados precisos com baixos limites de detecção em equipamentos relativamente baratos se comparados com ICP-MS e ICP OES (ÇIMEN et al., 2013). Além disso, a etapa de preparação da amostra é considerada um ponto crítico do processo analítico e tem sido um dos principais obstáculos na obtenção de resultados adequados em termos de precisão e detecção (MARTINS et al., 2012).
Uma alternativa encontrada para contornar os problemas dos altos custos na aparelhagem e a determinação de níveis traços de metais em amostras aquosas é a pré-concentração (SARACOGLU et al., 2006). Geralmente a primeira etapa é a de extração e pré-concentração da espécie de interesse para torná-la compatível com o sistema analítico a ser utilizado, além de minimizar ou eliminar efeitos de matriz, melhorando os LOD’s antes de quantificá-las (MOREIRA; YOKOYA; GAITANI, 2014).
A biotecnologia apresenta diversas propostas e alternativas promissoras que estão auxiliando na eficácia das técnicas empregadas na pré-concentração de metais potencialmente tóxicos (BARQUILHA et al., 2019). Substituindo adsorventes sintéticos por biomassas, foi possível aumentar a capacidade de remoção de íons metálicos através de mecanismos que incluem troca iônica, adsorção física, adsorção química, incluindo complexação, quelação e precipitação, fenômeno conhecido como biossorção (CHENG et al., 2019).
Das muitas técnicas empregadas na pré-concentração de metais potencialmente tóxicos como o Pb e Cr a ELL, MLLD, EPN e EFS têm se destacado nos últimos anos (YAO et al., 2019). Entre esses métodos, a EFS tornou-se um tratamento de amostra muito poderoso e vantajoso devido as suas vantagens, como a disponibilidade de ampla variedade de adsorventes, alta recuperação e alto fator de enriquecimento (JIA et al., 2016).