Nutrientes e sulfatos

A determinação de nutrientes e sulfatos foi efetuada por espectrometria de absorção molecular num autoanalisador de fluxo segmentado (Skalar SANplus), especialmente desenvolvido para a análise de amostras de água salina. O equipamento dispõe de um conjunto de módulos de análise química, específicos para cada analito, compostos por uma bomba peristáltica para regulação do caudal, um espaço de reação onde são adicionados à amostra de forma controlada e automática os reagentes e por um detetor com um percurso ótico de 50 mm. O detetor possui filtros específicos de deteção e correção do efeito da matriz salina das amostras. Para o fósforo reativo (PO4), o azoto

amoniacal (NH4), o azoto total (NT), o azoto total dissolvido (NTD), o fósforo total (PT) e o

fósforo total dissolvido (PTD), os módulos de análise possuem reatores de aquecimento de

modo a aumentar a cinética da reação. Os módulos de análise de azoto total e dissolvido e fósforo total e dissolvido integram ainda sistemas de digestão por radiação ultravioleta para oxidação completa dos analitos.

Os métodos de análise seguiram as normas internas do IH (NT.LB.01 v03.00 2011; NT.LB.02 v04.00 2012; NT.LB.03 v03.00 2011; NT.LB.04 v03.00 2011; NT.LB.05 v03.00 2011; NT.LB.33 v01 2009; NT.LB.34 v01 2009; NT.LB.35 v01 2009; NT.LB.36 v01 2009; NT.LB.38 v01 2009), que foram elaboradas de acordo com as normas ISO 13 395:1996, ISO 16 264:2002, ISO 15 681-1:2003, ISO 11 732:2005, Murphy and Riley (1962), Strickland and Parsons (1972), Koroleff (1976) e SMEWW (1998).

Na Tabela 5 apresentam-se as concentrações das soluções padrão mãe e do padrão intermédio necessários para a análise dos nutrientes e sulfatos. Na preparação de todas as soluções foi sempre utilizada água ultrapura (resistividade a 18,0 MΩcm-1_{). Os}

padrões mãe utilizados foram nitrito de sódio, nitrato de potássio, cloreto de amónio, dihidrogenofosfato de potássio e metasilicato de sódio. Para a determinação dos sulfatos o padrão mãe utilizado foi sulfato de potássio e as soluções foram preparadas com água do mar sintética, preparada com cloreto de sódio e de salinidade semelhante à das amostras a analisar.

Todas as soluções padrão e reagentes utilizados são de qualidade grade (Merck, J.T.Baker ou Fluka).

Tabela 5. Concentrações das soluções padrão mãe e do padrão intermédio para análise de nutrientes e sulfatos.

Solução padrão NOx, NTD,

NT NO2 NH3

PO4,

PTD, PT SiO2 SO4

Solução padrão mãe (mmol L-1_{) 10,00 10,00 10,00 10,00 6,00 100,00}

Solução intermédia ( mol L-1) 100,00 20,00 100,00 20,00 60,00 2000,0

Nitrito (NO2) e Nitrito+Nitrato (NOx) - A determinação do nitrito baseia-se na sua reação

com duas aminas aromáticas de modo a formar um composto azóico fortemente corado, de cor púrpura avermelhada. Adiciona-se à amostra uma solução de sulfanilamida e diclorohidrato de N-(1-naftil)-etilenodiamina em meio ácido. O nitrito reage com a sulfanilamida formando-se um composto diazo. Este composto reage com o diclorohidrato de N-(1-naftil)-etilenodiamina para formar o corante azóico. A determinação de NOx baseia-se na redução do nitrato a nitrito por contacto com cádmio coperizado,

sendo depois a quantificação do nitrito efetuada como referido anteriormente. A reação tem início com a passagem da amostra por uma coluna de vidro preenchida com cádmio granulado coperizado de tamanho de grão entre 0,3 e 1,0 mm, de modo a dar-se a redução quantitativa do nitrato a nitrito. A coluna de cádmio é preparada com cerca de 5 g de cádmio metálico, misturada e agitada com ácido clorídrico 4 mol L-1 de modo a que

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sejam removidos os óxidos da camada superficial e depois são adicionados cerca de 50 mL de uma solução de sulfato de cobre (II) a 2% de modo a garantir que todo o cádmio fica coperizado. A determinação do nitrato (NO3)é efetuada por diferença entre os

teores em nitrato+nitrito e nitrito.

Os reagentes e as respetivas quantidades utilizadas para a preparação de 1 L de solução estão indicadas na Tabela 6, assim como o caudal de reagentes e de amostra. Tabela 6. Reagentes utilizados para a preparação das soluções e caudal para a análise de nitrito e de

nitrito+nitrato.

Designação Caudal

(mL min-1)

Reagentes

Nome Quantidade

Tampão cloreto de amónio

1,40 Cloreto de amónio 50,0 g Amónia (25%) ≈ 3 mL Brij 35 (30%) ≈ 3 mL Reagente corante 0,42 Ácido orto-fosfórico 150 mL sulfanilamida 10,0 g etilenodiamina 0,50 g Amostra 0,32

Azoto total dissolvido e azoto total - A determinação do azoto total dissolvido (amostra

filtrada) baseia-se na oxidação dos compostos de azoto a nitrato por meio de irradiação com luz UV na presença de um oxidante forte, que é uma solução de persulfato 0,18 mol L-1, seguida da redução do nitrato a nitrito com cádmio coperizado, sendo depois a quantificação do nitrito efetuada como referido anteriormente. A determinação do azoto total (amostra não filtrada) baseia-se na oxidação dos compostos de azoto a nitrato através de uma digestão prévia da amostra por adição de uma solução de persulfato 0,18 mol L-1 e ação do calor, de modo a degradar a matéria orgânica presente em suspensão e oxidar os compostos de azoto a nitrato; esta solução é depois irradiada com radiação UV na presença de persulfato com igual concentração, de modo a completar a oxidação dos compostos a nitrato. Em seguida a amostra sofre a redução do nitrato a nitrito com cádmio coperizado, sendo depois a quantificação do nitrito efetuada como referido anteriormente.

Azoto amoniacal - A determinação do azoto amoniacal baseia-se numa modificação da

reação de Berthelot, em que a amónia reage com hipoclorito e fenol, de modo a formar um composto corado de cor verde. Num primeiro passo dá-se a reação quantitativa dos compostos de amónia com hipoclorito de modo a formar uma cloroamina em meio ligeiramente básico. Quando em presença de excesso de hipoclorito, a amina reage com

o fenol para formar um composto corado, o azul de indofenol. A reação é catalisada por um derivado do ião nitroprussiato que se forma em meio básico. A interferência devida à presença de iões alcalino-terrosos nas amostras salinas é eliminada pela adição de citrato de sódio à amostra, que provoca a complexação daqueles iões, impedindo assim a sua precipitação e consequente interferência na análise. Os reagentes e as respetivas quantidades utilizados para a preparação de 1 L de solução estão descritos na Tabela 7, assim como o caudal de reagentes e de amostra.

Tabela 7. Reagentes utilizados para a preparação das soluções e caudal para a análise do azoto amoniacal.

Designação Caudal

(mL min-1)

Reagentes

Nome Quantidade

Ácido sulfúrico 2,5 mol L-1 _{Ácido sulfúrico 95-97% 139 mL}

Tampão de tartarato

0,80

Tartarato de sódio e potássio 33,0 g

Citrato tri-sódico 24,0 g

Ácido sulfúrico 2,5 mol L-1 ≈ 14 mL

Brij 35 (30%) ≈ 0,5 mL

Fenol Alcalino

0,42 Fenol 83,0 g

Hidróxido de sódio 40,0 g

Solução hipoclorito 2,6% 0,32 Lixívia 5% ou 13% (em Cl) 520 ou 200 mL

Solução nitroprussiato 0,42 Nitroprussiato de sódio 0,50 g

Amostra 0,42

Fósforo reativo - O método usado pode sobrestimar a presença de orto-fosfato na

amostra ao dar resposta a polifosfatos e a fósforo orgânico hidrolisável em meio ácido, por isso se denomina o fósforo determinado por esta técnica como fósforo reativo. A determinação do fósforo reativo baseia-se na formação de um complexo de antimónio, fósforo e molibdénio que é de seguida reduzido a um outro complexo corado de cor azul, o azul de molibdénio. A reação tem início com a adição à amostra de heptamolibdato de amónio na presença de antimónio (III), presente como ião antimoniltartarato, em meio ácido, de modo a formar um complexo de antimónio-fósforo-molibdato, em que os elementos se encontram presentes na proporção de 1:1:12. Este complexo apresenta uma ligeira cor amarela. Quando em presença de ácido L(+)-ascórbico, e sob a ação catalisadora do ião antimoniltartarato, o complexo é reduzido, passando a apresentar uma cor azul intensa. Os reagentes e as respetivas quantidades utilizados para a preparação de 1 L de solução estão descritos na Tabela 8, assim como o caudal de reagentes e de amostra.

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Tabela 8. Reagentes utilizados para a preparação das soluções e caudal para a análise de fósforo reativo.

Designação Caudal (mL min-1) Reagentes Nome Quantidade Solução de heptamolibdato 0,42 Antimoniltartarato de potássio 0,23 g Heptamolibdato de amónio 6,0 g Ácido sulfúrico 95-97% 69,4 mL FFD6 ≈ 2,0 mL Ácido ascórbico 0,42 Ácido L(+) - ascórbico 11,0 g Acetona 60,0 mL FFD6 ≈ 2,0 mL Amostra 1,40

Fósforo total dissolvido e fósforo total - A determinação do fósforo total dissolvido

(amostra filtrada) baseia-se na oxidação dos compostos de fósforo a fosfato por meio de irradiação com luz UV na presença de um oxidante forte, que é uma solução de persulfato 0,037 mol L-1, seguida da formação de um complexo de antimónio, fósforo e molibdénio que é de seguida reduzido a um outro complexo corado de cor azul, o azul de molibdénio, sendo a quantificação do fósforo efetuada como referido anteriormente. A determinação do fósforo total (amostra não filtrada) baseia-se na oxidação dos compostos de fósforo a fosfatos através de uma digestão prévia da amostra por adição de uma solução de persulfato 0,18 mol L-1 e ação do calor, de modo a degradar a matéria orgânica presente em suspensão e oxidar os compostos de fósforo a fosfato; esta solução é depois irradiada com radiação UV na presença de persulfato 0,037 mol L-1, de modo a completar a oxidação dos compostos a fosfato. Em seguida a quantificação é efetuada como referido anteriormente.

Sílica reativa - O método usado pode sobrestimar a presença de monosilicatos na

amostra ao dar resposta ao seu dímero, razão pela qual a sílica determinada se designa por sílica reativa. A quantificação da sílica reativa baseia-se na formação de um complexo de sílica e molibdénio, que é de seguida reduzido a um outro complexo corado de cor azul. A reação inicia-se com a adição à amostra de heptamolibdato de amónio em meio ácido, de modo a formar o ácido molibdosilícico, que apresenta uma ligeira cor amarela. O ião fosfato na presença do ião molibdato forma um complexo de cor azul, mas a adição de ácido oxálico provoca a decomposição do complexo molibdofosfórico, impedindo assim a sua redução e consequente interferência na reação. Os reagentes e as respetivas quantidades utilizados para a preparação de 1 L de solução estão descritos na Tabela 9, assim como o caudal de reagentes e de amostra.

Tabela 9. Reagentes utilizados para a preparação das soluções e caudal para a análise de sílica reativa.

Designação Caudal

(mL min-1)

Reagentes

Nome Quantidade

Ácido sulfúrico 0,34 mol L-1 0,16 Ácido sulfúrico 95-97% 19,0 mL

Solução heptamolibdato 0,16 Heptamolibdato de

amónio 20,0 g

Ácido oxálico 0,16 Ácido oxálico 44,0 g

Ácido ascórbico 0,16 Ácido L(+) - ascórbico 40,0 g

Amostra 1,40

Sulfatos - A quantificação dos sulfatos baseia-se no método do azul de metiltimol, em

que a amostra é colocada em contacto com cloreto de bário e azul de metiltimol, de modo a formar sulfato de bário. A reação inicia-se com a passagem da amostra por uma coluna de resina de troca catiónica, de modo a remover catiões metálicos multivalentes que poderiam interferir na determinação. De seguida, a amostra reage com uma solução alcoólica de cloreto de bário a pH 2,5-3, de modo a formar sulfato de bário, que reage quantitativamente com o azul de metiltimol. A solução é levada a um pH básico (12,5-13) de modo a que o excesso de bário reaja quantitativamente com o azul de metiltimol. A determinação é efetuada em função do azul de metiltimol presente em excesso após a reação. Os reagentes e as respetivas quantidades utilizados para a preparação de 1 L de solução estão descritos na Tabela 10, assim como o caudal de reagentes e de amostra.

Tabela 10. Reagentes utilizados para a preparação das soluções e caudal para a análise de sulfatos.

Designação Caudal

(mL min-1)

Reagentes

Nome Quantidade

Solução de cloreto de bário Cloreto de bário 1,5 g

Solução de Hidróxido de sódio 0,18 molL-1 0,60 Hidróxido de sódio 7,2 g

Brij 35 (30%) ≈ 3 mL

Solução corante 1,40

Azul de metiltimol 0,28 g

Cloreto de bário 35 mL

Ácido clorídrico 1mol L-1 13 mL

Etanol 400 mL

Brij 35 (30%) ≈ 1,5 mL

Amostra 0,42