Um Analisador Fluxo-Batelada Baseado em Imagem Digital para Determinação de Al(III) e Cr(VI) em Águas

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Orientador: Prof. Dr. Edvan Cirino da Silva

* Bolsista do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico

João Pessoa – PB - Brasil Março/2012

A553c Andrade, Stéfani Iury Evangelista de.

Um analisador fluxo-batelada baseado em imagem digital para determinação de Al(III) e Cr(VI) em águas / Stéfani Iury Evangelista de Andrade.-- João Pessoa, 2012.

87f. : il.

Orientador: Edvan Cirino da Silva Dissertação (Mestrado) – UFPB/CCEN

1. Química Analítica. 2. Analisador fluxo-batelada. 3. Imagem digital. 4. Sistema de cor RGB. 5. Al(III). 6. Cr(VI). 7. Água.

 À Deus;

 À Séfora e Joab, pela am izade, apoio e incentivo em t odos os m om ent os;

 Ao professor Edvan Cirino da Silva, pela orient ação e confiança durant e t oda iniciação cientifica e m est rado;

 Ao professor Mário César Ugulino de Araúj o, pelos ensinam ent os, confiança e sugest ões;

 Ao am igo Marcelo Batist a de Lim a, pela relevante cont ribuição e aj uda na part e experim ent al;

 Aos professores Edvaldo da Nóbrega Gaião, Ricardo Alexandre e Luciano Farias, por t odas sugest ões na pré- defesa e na defesa;

 Aos am igos Cleilson, Flaviano, Sófacles, I nakã, Renat o, Anabel, Chico e a t odos os dem ais m em bros do LAQA, pela am izade e convivência agradável.

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Liissttaa ddee FFiigguurraass...vviiiiii

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Caappííttuulloo 11 -- IInnttrroodduuççããoo...1 1 1

1..11 CCaarraacctteerriizzaaççããoo ddaa PPrroobblleemmááttiicca ... 2 a 1

1..22 OObbjjeettiivvoos ... 4 s 1

1..22..11 GGeerraal ... 4 l 1

1..22..22 EEssppeeccííffiiccoos ... 4 s 1

1..33 SSiisstteemmaass AAuuttoommááttiiccoossddee AAnnáálliisse ... 5 e 1

1..33..11 AAnnaalliissaaddoorr eemm FFlluuxxoo SSeeggmmeennttaaddoo ((SSFFAA)) ... 7

1

1..33..22 AAnnaalliissaaddoorr ppoorr IInnjjeeççããoo eemm FFlluuxxoo ((FFIIAA) ... 7 ) 1

1..33..33 AAnnaalliissaaddoorr eemm FFlluuxxoo MMoonnoosseeggmmeennttaaddoo ((MMSSFFAA) ... 8 ) 1

1..33..44 AAnnaalliissaaddoorr ppoorr IInnjjeeççããoo SSeeqquueenncciiaall ((SSIIAA) ... 9 ) 1

1..33..55 AAnnaalliissaaddoorr eemm FFlluuxxoo ccoomm MMuullttiiccoommuuttaaççããoo ((MMFFAA)) ... 9

1

1..33..66 AAnnaalliissaaddoorr eemm FFlluuxxoo--BBaatteellaaddaa ((FFBBAA) ... 10 ) 1

1..44 MMééttooddooss AAnnaallííttiiccoossBBaasseeaaddooss eemm IImmaaggeemm DDiiggiittaal ... 12 l 1

1..55 DDeetteerrmmiinnaaççããoo ddee MMeettaaiisseemm ÁÁgguua ... 15 a 1

1..55..11 MMééttooddoossppaarraa DDeetteerrmmiinnaaççããoo ddee AAlluummíínniioo ... 18

1

1..55..22 MMééttooddoossppaarra a DDeetteerrmmiinnaaççããoo ddee CCrroommoo ... 22

C

Caappííttuulloo 22 EExxppeerriimmeennttaall...227 7 2

2..11 RReeaaggeenntteess,, AAmmoossttrraassee SSoolluuççõõees ... 28 s 2

2..11..11 DDeetteerrmmiinnaaççããoo ddeeAAlluummíínniioo ... 28

2

2..11..22 DDeetteerrmmiinnaaççããoo ddeeCCrroommo ... 29 o 2

2..22 EEqquuiippaammeennttoos ... 30 s 2

2..33 AAnnaalliissaaddoorr FFlluuxxoo--BBaatteellaaddaa BBaasseeaaddoo eemm IImmaaggeemm DDiiggiittaall ... 30

2

2..33..11 CCââmmaarraa ddee MMiissttuurra ... 31 a 2

2..33..22 BBoommbbaaPPeerriissttáállttiiccaa ... 32

2

2..33..33 VVáállvvuullaass SSoolleennooiiddees ... 33 s 2

2..33..44 AAcciioonnaaddoorr ddee VVáállvvuullaas ... 33 s 2

2

2..44 PPrrooggrraammaa ddee GGeerreenncciiaammeennttoo ddoo DDIIBB--FFBBAA ... 35

2

2..55 PPrrooggrraammaa ddee TTrraattaammeennttoo ee AAnnáálliissee ddaass IImmaaggeennss DDiiggiittaaiis ... 36 s 2

2..66 PPrroocceeddiimmeennttooss ddoo DDIIBB--FFBBAA ... 38

2

2..66..11 PPrroocceeddiimmeennttoo ppaarraa DDeetteerrmmiinnaaççããoo ddee AAll((IIIIII)) ... 40

2

2..66..22 PPrroocceeddiimmeennttoo ppaarraa DDeetteerrmmiinnaaççããoo ddee CCrr((VVII) ... 41 ) 2

2..77 PPrroocceeddiimmeennttooss ppaarraa ooss MMééttooddooss ddee RReeffeerrêênncciia ... 42 a 2

2..88 PPrroocceeddiimmeennttooss ppaarraa AAvvaalliiaaççããoo ddaa PPeerrffoorrmmaacceeAAnnaallííttiicca ... 42 a C

Caappííttuulloo 33 RReessuullttaaddoossee DDiissccuussssããoo...447 7 3

3..11 TTrraattaammeennttoo ddaass IImmaaggeennss DDiiggiittaaiis... 48 s 3

3..22 OObbtteennççããoo ddaass RReessppoossttaass ee CCuurrvvaass AAnnaallííttiiccaas ... 50 s 3

3..33 VVaalliiddaaççããoo ddaa CCuurrvvaa AAnnaallííttiiccaa ppaarraa DDeetteerrmmiinnaaççããoo ddee AAll((IIIIII) ... 51 ) 3

3..44 VVaalliiddaaççããoo ddaa CCuurrvvaa AAnnaallííttiiccaa ppaarraa DDeetteerrmmiinnaaççããoo ddee CCrr((VVII) ... 55 ) 3

3..55 AApplliiccaaççõõeess AAnnaallííttiiccaassddoo SSiisstteemmaa PPrrooppoossttoo ... 59

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Caappííttuulloo 44 --CCoonncclluussããoo...662 2 4

4..11 CCoonncclluussãão ... 63 o 4

4..22 PPeerrssppeeccttiivvaas ... 64 s R

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Fiigguurraa 11..1 1 – Esquem a ilustrat ivo dos principais com ponentes do FBA. ( a) Câm ara de m ist ura, (b) válvulas solenoides, ( c) agitador m agnético, ( d) bom ba perist ált ica, ( e) acionador de válvulas, ( f) exem plo de detector, UV- Vis- NIR ( g) com putador... 10

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Fiigguurraa 11..22 – Equação da reação de com plexação de Al( I I I) em pregando a quercet ina [ 70]_{. ... 21}

F

Fiigguurraa 11..33 – Equação da reação de com plexação de Cr( VI) em pregando a difenilcarbazida [ 73]_{. ... 25}

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Fiigguurraa 22..1 1 – Fotografia do DIB- FBA. ( a) Câm ara de m istura, ( b) webcam, ( c) bom ba perist áltica, (d) válvulas solenoides, ( e) acionador de válvulas, ( f) agit ador m agnét ico e ( g) not ebook. ... 31

F

Fiigguurraa 22..2 2 – I lustração tridim ensional da câm ara de m istura em pregada. ( a) Vist a frontal e ( b) corte lat eral. ... 32

F

Fiigguurraa 22..33 – Fotografia de um a válvula solenoide de t rês vias. ... 33

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Fiigguurraa 22..44 – Diagram a esquem át ico da ligação entre o acionador de válvulas e a interface NI USB- 6009. ... 34

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Fiigguurraa 22..55 – Fotografia do posicionam ento da webcam. ... 35

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Fiigguurraa 22..66 – Int erface do program a de cont role do DIB- FBA. ... 35

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Fiigguurraa 22..7 7 – Interface do program a ImageJ utilizado para o tratam ento e seleção da área das im agens... 37

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Fiigguurraa 22..88 – Janela do program a ImageJ apresentando os resultados das análises das com ponentes RGB da área selecionada. ... 38

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Fiigguurraa 22..1100 – Diagram a dos t em pos ( em segundos) usados para as análises das am ostras de água durante a determ inação de Al( I I I) . tV1, tV2, tV3, tV4 e tV5 são os

t em pos de abert ura das válvulas V1, V2, V3, V4 e V5, respectivam ente; tWC é o

t em po de capt ura das im agens. ... 40

F

Fiigguurraa 22..111 1 – Diagram a dos tem pos ( em segundos) usado para as am ostras de água durante a determ inação de Cr( VI) . tV1, tV2, tV4 e tV5 são os tem pos de

abert ura das válvulas V1, V2, V4 e V5, respect ivam ente; tWC é o tem po de

capt ura das im agens. A válvula V3 não foi utilizada. ... 41

F

Fiigguurraa 22..112 2 – Curvas analít icas e equações utilizadas nos cálculos de LOD (a) e LOQ ( b) [ 82]_{. ... 44}

F

Fiigguurraa 33..11 – Im agens digitais obt idas utilizando o DIB- FBA com a área selecionada ( 100 x 80 pixels) . Os com plexos ( a) Al( I I I ) - quercetina- CTAB e ( b) Cr( VI) - DPC de algum as soluções de calibração (µg L-1_{) e a solução do branco}

para cada análise. ... 48

F

Fiigguurraa 33..2 2 – Dados RGB das soluções de calibração do com plexo Al( I I I ) -quercet ina- CTAB ( 10 a 600 µg L−1_{) . ... 49}

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Fiigguurraa 33..33 – Dados RGB das soluções de calibração do com plexo Cr( VI) - DPC ( 10 a 300 µg L−1_{) . ... 50}

F

Fiigguurraa 33..4 4 – Curvas de calibração DIB- FBA ( linha verm elha) e HP ( linha azul) para a det erm inação de Al( I I I) . ... 51

F

Fiigguurraa 33..55 – Gráficos dos resíduos dos m odelos de calibração DIB- FBA e HP para a det erm inação de Al( I I I ) . ... 53

F

Fiigguurraa 33..6 6 – Curvas de calibração DIB- FBA ( linha verm elha) e HP ( linha azul) para a det erm inação de Cr( VI) . ... 56

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Taabbeellaa 11..11 – Utilização e classificação das águas do território brasileiro, est abelecido pelo CONAMA [ 59]_{. ... 16}

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Taabbeellaa 11..22 – Valores m áxim os da concentração ( m g L-1_{) de alguns m etais}

est abelecido pelo CONAMA [ 59]_{. ... 17}

T

Taabbeellaa 22..11 – ANOVA para o aj uste de um m odelo pelo MMQ. ... 45

T

Taabbeellaa 33..1 1 – Parâm etros de regressão linear e lim ites dos intervalos de confiança para os coeficientes dos m odelos obtidos para a det erm inação de Al( I I I) em águas. ... 52

T

Taabbeellaa 33..22 – Som as quadrát icas e m édias quadrát icas calculadas ( ANOVA) , para a det erm inação de Al( I I I ) . ... 54

T

Taabbeellaa 33..3 3 – Tabela ANOVA para o m odelo linear das curvas de calibração para a det erm inação de Al( I I I) . ... 54

T

Taabbeellaa 33..44 – Valores de LOD e LOQ, em µg L-1_{, est im ados ao nível de 95% de}

confiança, para a det erm inação de Al( I I I) em água. ... 55

T

Taabbeellaa 33..5 5 – Parâm et ros de regressão linear e lim it es dos intervalos de confiança para os coeficientes dos m odelos obtidos para a det erm inação de Cr( VI) em águas. ... 56

T

Taabbeellaa 33..66 – Som as quadrát icas e m édias quadrát icas calculadas ( ANOVA) , para a det erm inação de Cr( VI) . ... 58

T

Taabbeellaa 33..7 7 – Tabela ANOVA para o m odelo linear das curvas de calibração para a det erm inação de Cr( VI) . ... 58

T

Taabbeellaa 33..88 – Valores de LOD e LOQ, em µg L-1_{, est im ados ao nível de 95% de}

confiança, para a det erm inação de Cr( VI) em água. ... 59

T

Taabbeellaa 33..9 9 – Valores m édios das concentrações preditas ( n= 3) das am ostras de água nat ural para a det erm inação de Al( I I I ) em µg L–1 _{utilizando o DIB- FBA e o}

T

Taabbeellaa 33..1100 – Valores m édios das concentrações preditas ( n= 3) das am ostras de água residual para a determ inação de Cr( VI) em µg L–1 _{utilizando o DIB- FBA e o}

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ANNOOVVA A– Analysis of variance ( análise de variância)

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CCCDD – Charge- coupled devices ( disposit ivo de carga acoplada)

C

CMMOOS S – Com plem entary m et al- oxide sem iconductor ( sem icondutor m etal- óxido com plem ent ar)

C

COONNAAMMA A– Conselho Nacional do Meio Am biente

C

CTTAAB B – Cet ylt r im ethylam m onium brom ide ( brom eto de cetiltrim et ilam ônio)

D

DIIBB--FFBBA - Digital im age- based flow- bat ch analyzer ( analisador fluxo- batelada A

baseado em im agem digital)

D

DPPC C– 1,5- diphenylcarbazide ( 1,5-difenilcarbazida)

E

ECCR R– Eriocrom o cianina R

F

FAAAAS S – Flam e at om ic absorption spect rom etry ( espect rom etria de absorção at ôm ica com cham a)

F

FBBA A– Flow- bat ch analyzer ( analisador em fluxo- batelada)

F

FIIAA – Flow inj ect ion analyzer ( analisador por inj eção em fluxo)

G

GC C– Gas Chrom at ography

G

GFF--AAAASS – Graphite furnace atom ic absorption spect rom etry ( espectrom etria de absorção at ôm ica em forno de grafite)

H

HPPLLCC – High-perform ance liquid chrom atography ( crom atografia líquida de alta eficiência)

I

ICCPP--MMS S – Inductively coupled plasm a m ass spect rom etry ( espectrom etria de m assa com plasm a indutivam ente acoplado)

I

ICCPP--OOEESS – Inductively coupled plasm a optical em ission em ission spectroscopy ( espect rom et ria de em issão óptica com plasm a indutivam ente acoplado)

I

IUUPPAAC - Internat ional Union of Pure and Applied Chem ist ry ( União Internacional C

L

LEED D – Light em it ting diode ( diodo em issor de luz)

L

LOOD D– Lim it of det ect ion ( lim it e de det ecção)

L

LOOQ Q– Lim it of quantitation ( lim it e de quantificação)

M

MFFA A– Mult icom m utat ion in flow analyser ( analisador em fluxo m ulticom utado)

M

MSS – Mass spect rom etry ( espectrom etria de m assa)

M

MSSFFA A– Monosegm ented flow analyser ( analisador em fluxo m onosegm entado)

P

PIIXXEEL L– Elem ento de im agem

R

RGGB B– Red, green and blue ( verm elho, verde e azul)

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SFFA A– Segm ented flow analyser ( analisador em fluxo segm entado)

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Tít ulo: UUmm AAnnaalliissaaddoorr FFlluuxxoo--BBaatteellaaddaa BBaasseeaaddoo eemm IImmaaggeemm DDiiggiittaall

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paarraaDDeetteerrmmiinnaaççããoo ddeeAAll((IIIIII))eeCCrr((VVII))eemm ÁÁgguuaass

Esse estudo propõe um analisador fluxo- bat elada baseado em im agem digit al (DI FBA) para determ inação de Al( I I I ) e Cr( VI ) em águas. O DI B-FBA utiliza um a webcam com sensor CCD para a aquisição das im agens geradas de acordo com o sist em a de cor RGB (Red-Green-Blue) . O m ét odo para a det erm inação de Al( I I I ) baseia- se na reação com quercetina e o brom et o de cetilt rim etilam ônio, produzindo um com plexo am arelo com m áxim o de absorção em 428 nm . A determ inação de crom o é baseada na reação do íon Cr( VI ) com 1,5- difenilcarbazida, cuj o o produt o é um com plexo de coloração violet a com m áxim o de absorção em 548 nm . Todas as soluções de calibração foram preparadas in-line e t odos os processos analíticos foram realizados sim plesm ent e m udando os parâm et ros operacionais do aplicativo de cont role do DI B- FBA. A respost a linear para o Al( I I I ) se estende de 10 a 600 µg L−1 e para o Cr( VI ) de 10 a 300 µg L−1. Os m odelos lineares das curvas analíticas foram validados por int erm édio de ANOVA, t est e F para falt a de aj ust e e da análise gráfica dos resíduos deixados pelos m odelos. Os lim it es de det ecção e as frequências analíticas foram estim adas com o sendo, respect ivam ent e, 3,97 µg L−1 e 137 h−1, para o Al( I I I ) e 3,40 µg L−1 e 134 h−1, para o Cr( VI ) . Os result ados da aplicação do DI B- FBA foram com parados com os obt idos em pregando os respect ivos m ét odos de referência. Const at ou - se que não exist e nenhum a diferença est atisticam ent e significativa ent re os result ados, aplicando o test e t- pareado ao nível de confiança de 95% .

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Title: AA DDiiggiittaall IImmaaggee--BBaasseedd FFllooww--BBaattcchh AAnnaallyyzzeerr ffoorr AAll((IIIIII)) aanndd C

Crr((VVII))DDeetteerrmmiinnaattiioonniinn WWaatteerrss

This st udy proposes a digit al im age- based flow- bat ch analyzer ( DI B- FBA) for t he det erm ination of Al( I I I ) and Cr(VI ) in waters. The proposed DI B-FBA uses a webcam wit h CCD sensor for acquisition of t he im ages generat ed according t o t he RGB ( Red- Green- Blue) colour system . The m et hod for det erm ination of Al( I I I ) is based on react ion of t his ion wit h quercetin and cetylt rim ethylam m onium brom ide, yielding a yellow com plex wit h m axim um absorpt ion at 428 nm . Chrom ium ( VI ) det erm ination is accom plished by reaction of t his ion wit h 1,5 -diphenylcarbazide, whose product is a violet com plex with m axim um absorpt ion at 548 nm . All calibration solutions were pr epared in-line, and all analytical processes com plet ed by sim ply changing t he operational param et ers in t he DI B- FBA cont rol software. The linear response ranges from 10 t o 600 µg L−1 for Al ( I I I ) and from 10 t o 300 µg L−1 for Cr ( VI ) . Linear m odels for analytical curves were validat ed using ANOVA, F- t est for lack of fit and residual plot s. The lim its of det ection and sam pling rat es were estim ated as 3,97 µg L−1 and 137 h−1, for Al( I I I ) and 3,40 µg L−1 and 134 h−1, for Cr( VI ) , respect ively. DI B- FBA perform ance was com pared wit h t he reference m et hods for det erm ination of bot h analyt es, and no st atistically significant difference was observed bet ween result s by applying t he paired t -t est at a 95% confidence level.

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1..11 CCaarraacctteerriizzaaççããooddaaPPrroobblleemmááttiiccaa

A poluição de am bientes aquáticos por m et ais t em despert ado um considerável int eresse público e científico, devido à sua t oxicidade para a saúde hum ana e sist em as biológicos. As propriedades t oxicológicas e biológicas de m uit os elem ent os dependem de suas form as quím icas, ou sej a, do est ado de oxidação [1]_{. Por causa da diferença da t oxicidade}

dos diferent es est ados redox de alguns m et ais, há um a necessidade de desenvolver m ét odos analíticos para det erm inar cada um a dest as espécies com suficient e precisão e sensibilidade [2,3]_{. Det erm inações de m et ais,}

t ais com o alum ínio e crom o t em especial im port ância em m at rizes am bient ais.

Várias técnicas inst rum ent ais têm sido utilizadas para a det erm inação de Al e Cr em m at rizes am bient ais, t ais com o crom at ografia [4,5]_,

espect rom et ria de absorção at ôm ica [6]_{, volt am et ria} [7]_,

espect rofluorim et ria [8,9]_{, quim ilum inescência} [10] _{e espect rofot om et ria} [11-13]_{. Além disso, a lit erat ura report a a aut om atização dos procedim ent os}

para derm inação de alum ínio e crom o usando diferent es analisadores por inj eção em fluxo [8,12,14]_{, conhecidos com o FI A ( do inglês:}

Flow Injection

Analyser) . Com os analisadores FI A, essas determ inações podem ser realizadas com elevada t axa de am ost ragem , alt a reprodutibilidade, m enor int erferência do analist a e consum o de reagentes e am ost ras, et c. No ent ant o, esses analisadores podem apresent ar algum as desvant agens, com o a perda de sensibilidade, devido à dispersão da am ost ra, e a necessidade de um a nova configuração física do sistem a para cada tipo de análise requerida [15]_.

Um a alt ernativa que pode m inim izar est es inconvenient es é a utilização dos analisadores fluxo- bat elada [16] _{ou em inglês Flow-Batch}

Analyser ( FBA) , que alia as caract erísticas favoráveis dos sistem as em

pré-t rapré-t am enpré-t o, hom ogeneização e reações quím icas. Além disso, o FBA t am bém perm ite integrar o sist em a de det ecção à sua CM, t ornando o processo de análise ainda m ais rápido [17]_.

A det ecção integrada à própria CM pode ser realizada utilizando

dispositivos como LED’s ( do inglês: Light Emitting Diode) ,

fot ot ransdut ores, fibras óticas e fot odiodos, dependendo do tipo de análise. Em determ inações envolvendo im agens digit ais, pode ser utilizada um a webcam direcionada para um a câm ara de m ist ura t ransparent e colocada em um am biente com ilum inação uniform e.

Recentem ent e, m ét odos baseados em im agens digit ais v êm sendo utilizados com o um a alt ernativa satisfat ória para det erm inações quantit ativas em ciências analíticas [18-30]_{. Est es m ét odos geralm ente}

em pregam o sist em a de cor RGB ( do inglês: Red Green Blue) onde os valores individuais das cores prim árias variam de 0 a 255 ( 8 bit s) [18-24]_.

Essas im agens podem ser capt uradas a part ir de scanner, webcam e

câm eras digit ais com sensores baseados em CCDs ( do inglês: Charge-Coupled Devices) ou em CMOS ( do inglês: Complementary Metal-Oxide

Semiconductor) [31]_.

Nest e t rabalho de pesquisa foi propost o um analisador aut om ático fluxo- bat elada para det erm inação dos íons alum ínio ( I I I ) e crom o ( VI ) em águas, utilizando com o sist em a de det ecção um a

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1..22 OObbjjeettiivvooss 1

1..22..11 GGeerraall

Desenvolver um analisador fluxo- batelada baseado em im agem digit al (DI B- FBA) obtida com um a webcam, para det erm inação de Al( I I I ) e Cr( VI ) em águas.

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1..22..22 EEssppeeccííffiiccooss

 Propor um analisador fluxo- bat elada, para a det erm inação de Al( I I I ) e Cr( VI ) em águas, utilizando um a única configuração física do sistem a;

 Usar, com o sist em a de det ecção do analisador, um a webcam para obt enção das im agens digit ais produzidas durant e as análises;

 Relacionar as im agens digit ais com as concent rações dos com plexos obt idos com o Al( I I I ) e com o Cr( VI ) ;

 Desenvolver um program a para cont role das operações do sist em a, aquisição e t rat am ent o das im agens digit ais;

 Configurar os parâm et ros operacionais do analisador e da conexão com a webcam;

 Aplicar o DI B- FBA à det erm inação de Al( I I I ) e Cr( VI ) em am ost ras de água;

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1..33 SSiisstteemmaass AAuuttoommááttiiccoossddeeAAnnáálliissee

Os procedim ent os convencionais de análises quím icas ( procedim ent os em bat elada) apesar de com um ent e aplicados em diversas det erm inações analíticas, podem apresent ar alguns inconvenientes, com o: elevado consum o de reagent es e am ost ras, t ransferência m anual de soluções, o que im plica em um aum ent o na susceptibilidade a erros, baixa velocidade analítica, exposição do analist a a reagent es t óxicos e/ ou radioativos elevando o risco de cont am inação [32]_.

Vários inconvenient es proporcionados pelos procedim ent os em bat elada podem ser cont ornados ou am enizados com a utilização de sistem as aut om áticos de análises. Geralm ent e esses sist em as possibilit am a realização de procedim ent os experim ent ais de form a m ais rápida, com m ínim a quantidade de reagent es e am ost ra, m enor geração de resíduos, boa precisão e aum ent o na frequência analítica, além de possibilit ar m anipulação de soluções inst áveis, t óxicas, explosivas e/ ou radioativas com a m ínim a int ervenção do analist a.

Sistem as aut om áticos de análise t êm pot encial para serem em pregados em laborat órios de análise de rot ina, principalm ente nos laborat órios de análises clínicas, por apresent arem um a dem anda diária de diagnósticos que exigem result ados rápidos e precisos. Esses sist em as podem ser divididos em t rês grandes grupos [33]_{: os analisadores}

aut om áticos discret os, robotizados e em fluxo.

cust o de aquisição e m anut enção, t ornando- os pouco at raent es nos laborat órios de rotina ou de pequeno port e.

Analisadores aut om áticos robot izados apresent am um a com plexidade m ecânica, cust o de aquisição e m anut enção m aiores que os analisadores discret os. Sua principal caract erística é realizar m anipulações analíticas utilizando braços m ecânicos robot izados, isso os t orna im port ant es durant e a realização de procedim ent os analíticos que exigem o em prego de subst âncias t óxicas, radiotivas e/ ou explosivas, evit ando a exposição do analist a nessas sit uações.

Os analisadores aut om áticos em fluxo, por apresent arem um a inst rum ent ação sim ples, m enor intervenção do analist a, reduzido consum o de reagent es e am ost ra, obt enção de um a m aior frequência analítica, não com prom et er a precisão, e às vezes at é a sensibilidade dos m ét odos, vêm sendo utilizados em laborat órios de análises de rot ina, substit uindo os analisadores aut om áticos discret os e robot izados. Nesses analisadores, a int rodução e processam ent o da am ost ra, bem com o o processo de det ecção, ocorrem em fluxo [34]_.

A I UPAC ( do inglês: International Union of Pure and Applied

Chemistry) [35] _{e algum as referências encont radas na literat ura} [34,36,37]_,

classificam os analisadores em fluxo de acordo com algum as caract erísticas, t ais com o: o m odo de inserção da am ost ra ou reagente e a form a de acondicionam ent o da am ost ra at é o sistem a de detecção.

Dessa form a, os analisadores em fluxo podem ser classificados com o:

 Analisador em Fluxo Segm ent ado ( do inglês: Segmented Flow

Analyser – SFA) ;

 Analisador por I nj eção em Fluxo ( do inglês: Flow Injection Analyser

– FI A) ;

 Analisador em Fluxo Monosegm ent ado ( do inglês: Monosegmented

Flow Analyser – MSFA) ;

 Analisador por I nj eção Sequencial ( do inglês: Sequential Injection

 Analisador em Fluxo com Multicom ut ação ( do inglês:

Multicommutation in flow Analyser – MFA) ;

 Analisador em Fluxo- Bat elada ( do inglês: Flow-batch Analyser - FBA) .

Nas seções a seguir, apresent a- se um a descrição das caract erísticas, vant agens e lim it ações dos diferentes tipos de analisadores em fluxo.

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1..33..11 AAnnaalliissaaddoorreemmFFlluuxxooSSeeggmmeennttaaddoo ((SSFFAA))

Os sistem as aut om áticos em fluxo segm ent ado ( do inglês:

Segmented Flow Analyser - SFA) , foram propost os por Skeggs, em 1957, e denom inados inicialm ent e de Analisadores em Fluxo Contínuo ( do inglês: Continuous Flow Analyser – CFA) [38]_{. Esse sist em a t em com o}

caract erística o bom beam ent o contínuo da am ost ra segm ent ada por várias bolhas de ar em direção ao det ect or. A presença de bolhas além de m inim izar a dispersão e int ercont am inação das am ost ras perm it e atingir os equilíbrios físico e quím ico durant e a análise t ornando o SFA adequado para reações de cinética lent a. Ent ret ant o, as bolhas de ar são rem ovidas com auxílio de um desborbulhador ant es de atingirem o det ect or.

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1..33..22 AAnnaalliissaaddoorrppoorrIInnjjeeççããoo eemm FFlluuxxoo ((FFIIAA))

Ruzicka e Hansen caract erizaram , em 1975, o Analisador por I nj eção em Fluxo ( FI A) [39]_{. Nesse sist em a, um volum e reprodutível da am ost ra e}

sensibilidade do m ét odo pode ser inferior à obt ida pelos analisadores aut om áticos discret os e robot izados. Out ra desvant agem dos sist em as FI A, reside na dificuldade de realizar um a m ist ura eficient e ent re reagent es e am ost ra, além da sua incapacidade de se aplicar a diversas análises com um a única configuração física do sist em a, devido a sua baixa flexibilidade.

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1..33..33 AAnnaalliissaaddoorreemmFFlluuxxooMMoonnoosseeggmmeennttaaddoo((MMSSFFAA))

Pasquini e Oliveira propuseram , em 1985, o prim eiro Analisador em Fluxo Monosegm ent ado ( MSFA) [40]_{. Nesse analisador um volum e}

reprodut ível de am ost ra e reagent e( s) , int erpost o ent re duas bolhas de ar, é int roduzido em um fluido t ransport ador inert e. Form a- se um m onosegm ent o ( fluido t ransport ador- am ost ra e reagente( s)- fluido t ransport ador) que lim it a a dispersão e evit a a int ercont am inação das am ost ras durant e sua residência no cam inho analítico. Com o result ado, é possível obt er sinais analíticos com m aior sensibilidade, m esm o para reações lent as que requeiram longos t em pos de residência. Para aliar um a m aior frequência analítica bast am int roduzir sequencialm ent e as am ost ras, enfileirando- se os diversos m onosegm ent os no percurso analítico.

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1..33..44 AAnnaalliissaaddoorrppoorrIInnjjeeççããoo SSeeqquueenncciiaall ((SSIIAA))

O Analisador por I nj eção Sequencial ( SI A) foi propost o por Ruzicka e Marshall em 1990 [41]_{. Nos sist em as SI A, volum es de am ost ra e reagentes}

são aspirados sequencialm ent e em pregando geralm ent e um a seringa e um a válvula selet ora com vários canais de ent rada e apenas um canal de saída, denom inada válvula SI A. Com o auxílio dessa válvula, os volum es são adequadam ent e aspirados para um a bobina de arm azenam ent o, onde pode ocorrer à hom ogeneização, separação e m ist ura das soluções. Em seguida, o fluxo é invertido e a solução é ent ão direcionada para o sistem a de detecção.

Os sist em as SI A m ant êm algum as carect eristicas obtidas por out ros analisadores aut om áticos em fluxo, com o reprodut ibilidade, robust ez, versatilidade, baixos consum o de reagent es e am ost ra. No ent ant o, a velocidade analítica pode ser bast ant e com prom et ida devido à form a de aspiração sequencial das soluções quando com parados com os out ros analisadores aut om áticos em fluxo utilizados para o m esm o propósit o.

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1..33..55 AAnnaalliissaaddoorreemmFFlluuxxooccoomm MMuullttiiccoommuuttaaççããoo ((MMFFAA))

Reis e colaboradores desenvolveram , em 1994, o Analisador em Fluxo com Multicom ut ação ( MFA) [42]_{. A principal caract erística do sist em a}

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1..33..66 AAnnaalliissaaddoorreemmFFlluuxxoo--BBaatteellaaddaa ((FFBBAA))

Em 1999, Honorat o e colaboradores propuseram os Analisadores em Fluxo- Batelada, ou em inglês Flow-Batch Analyser ( FBA) [16]_{, que}

incorporam as caract erísticas favoráveis dos analisadores aut om áticos em fluxo, além de preservar algum as caract erísticas encont radas nos analisadores convencionais em bat elada, com o o processam ent o da am ost ra de form a discret a. Na Figura 1.1 é apresent ado um esquem a ilust rativo dest acando os principais com ponent es necessários para a m ont agem do FBA.

Figura 1.1 – Esquem a ilustrat ivo dos principais com ponentes do FBA. (a) Câm ara de m istura, ( b) válvulas solenoides, ( c) agitador m agnético, (d) bom ba perist ált ica, ( e) acionador de válvulas, ( f) exem plo de detector, UV- Vis- NIR ( g) com putador.

acondicionam ent o dos fluidos, preparo de soluções de calibração, det ecção do analit o, et c.

Nesse sist em a aut om ático de análise, a câm ara de m istura recebe os volum es adequados de reagentes e am ost ra que são cont rolados pelas válvulas solenoides (Figura 1.1( b)) . Um a eficient e m ist ura dos fluidos pode ser obt ida com o uso de um agit ador m agnético e de um a barra m agnética no interior da câm ara (Figura 1.1( c)) . A propulsão dos fluidos é norm alm ent e realizada por int erm édio de um a bom ba perist áltica (Figura 1.1( d)) . O cont role das válvulas é realizado utilizando um acionador de válvulas (Figura 1.1( e)) . O sist em a de det ecção (Figura 1.1(f)) pode ou não ser acoplado à câm ara de m istura, conform e a necessidade ou configuração do sistem a requerido. Nos sistem as em fluxo- batelada t odo o procedim ent o analítico é cont rolado com auxílio de um com put ador (Figura 1.1( g)) que garant e a reprodut ibilidade e velocidade nas aplicações.

Os sist em as em fluxo- batelada possuem a vant agem de explorar a m áxim a sensibilidade do sinal analítico, ou sej a, os equilíbrios físico e quím ico são est abelecidos, sem ocorrer dispersão da am ost ra. Além disso, oferecem flexibilidade durant e a aplicação, perm itido com sim ples aj ust es no program a de cont role, alterar parâm et ros com o a faixa de concent ração para a curva analítica ou o fat or de diluição da am ost ra. Devido à versatilidade ( carát er m ultipropósit o) dos sist em as em fluxo-bat elada é possível im plem ent ar diferent es processos analíticos sem alt erar a configuração física do sist em a, m odificando apenas os parâm et ros do soft ware de cont role [44]_.

Em sínt ese, os sist em as em fluxo- bat elada oferecem um a inst rum ent ação sim ples, de fácil m anut enção e operação, são robust os, versát eis, flexíveis, apresent am um baixo consum o de reagent es e am ost ras, bem com o de geração de resíduo, o que os t orna apt os a realizarem diferent es procedim ent os analíticos com o: ti tulação [45]_,

análise nefelom ét rica [47]_{, t urbidim ét rica} [48]_{, quim ilum inescent e} [49]_,

fluorescente [17] _{e fot om ét rica} [50]_.

A det ecção do analit o pode ser realizada em fluxo ou diret am ent e na CM, aum ent ando a velocidade analítica. Para a det ecção int egrada, pode- se acoplar à CM dispositivos como LED’s, fototransdutores, e fot odiodos [17,49,50]_.

Sistem as aut om áticos em fluxo e em bat elada, em pregando m ét odos baseados em im agem digit al, apresent am - se com o um a recent e est rat égia com grande pot encial, especialm ent e em quím ica analítica quantit ativa.

As vant agens da realização de procedim ent os analíticos em pregando sistem as aut om áticos em fluxo e procedim ent os convencionais em bat elada, com det ecção baseada em im agem digit al, são descrit as a seguir.

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1..44 MMééttooddoossAAnnaallííttiiccoossBBaasseeaaddoosseemmIImmaaggeemmDDiiggiittaall

Mét odos baseados em im agem digit al vêm sendo em pregados com o um a alt ernativa de baixo cust o para det erm inações em quím ica analítica. A possibilidade de m onit oram ent o em linha e a capacidade de avaliar parâm et ros com o a t ext ura, int ensidade das cores e sua dist ribuição na superfície, t am bém cont ribuíram para essa t endência [18-30]_.

Esses m ét odos geralm ent e em pregam o sist em a de cor RGB [51-53]_,

que utiliza as diferentes com binações dos valores individuais das cores prim árias ( verm elho, verde e azul) , variando de 0 a 255 ( 8 bit s) , para sim ular t odas as cores exist ent e no espect ro da região do visível. As im agens digit ais podem ser capt uradas utilizando scanner, webcam e câm eras digit ais com sensores baseados em CCDs ou em CMOS [31]_{, et c.}

Gaião e colaboradores [18] _{propuseram , pela prim eira vez, o uso de}

im agem digit al RGB para im plem ent ar um a tit ulação. A m et odologia foi avaliada inicialm ent e na análise de am ost ras sint éticas para det erm inação de ácido clorídrico ( HCl) e ácido fosfórico ( H3PO4) . Post eriorm ent e, a est rat égia foi aplicada à det erm inação de alcalinidade t ot al em água m ineral e água de t orneira. Nesse m ét odo, ut ilizou- se um a webcam, com o det ect or, para localização do pont o final em tit ulações de neut ralização. O valor de cor, adot ado com o respost a analítica, foi baseado no produt o 2R x 2G x 2B em pregando o sistem a de cor RGB. Ut ilizou- se o valor de cor baseado nos valores m édios de R, G e B para a const rução das curvas de tit ulação. Os result ados das det erm inações foram sim ilares aos obtidos por t itulação espect rofot om ét rica. Utilizando essa m esm a m et odologia, Tôrres e colaboradores [19] _{det erm inaram a acidez t ot al de vinhos t int os}

por m eio de t itulação ácido- base sem o uso de indicador ext erno, explorando apenas as im agens capt uradas com um a webcam.

Lopez- Molinero e colaboradores [20] _{desenvolveram um m ét odo}

sim ples, baseado em im agem digit al utilizando quim iom et ria para a det erm inação de tit ânio em am ost ras de plásticos. Utilizou- se um a câm era digit al para a capt ura das im agens, e os valores das com ponent es RGB das im agens foram correlacionados linearm ent e com a concent ração do analit o. Essa m et odologia perm itiu a obt enção de um a satisfat ória precisão e exatidão analítica, t ornando o m ét odo propost o adequado para o cont role de qualidade de plásticos em análises de rotina.

Maleki, Savafi e Sedaghat pour [21] _{fizeram o uso de im agem digit al}

para a det erm inação sim ult ânea de Al( I I I ) e Fe( I I I ) em aços usando crom o azurol S com o reagent e crom ogênico. Eles utilizaram um a câm era digit al com o sist em a de det ecção e para capt ura das im agens digit ais. Os valores individuais de R, G e B, obt idos das im agens RGB, foram correlacionados às concent rações de Al( I I I ) e Fe( I I I ) nos com plexos form ados, utilizando um m odelo baseado em redes neurais artificiais.

Kohl, Landm ark e Stickle [22] _{descreveram um experim ent o sim ples,}

im agem digit al. A respost a analítica foi estim ada a partir da equação: A = log (I0 / I) , onde I0 e I são as intensidades da com ponent e azul ( B)

das im agens digit ais obtidas a partir da solução do branco e soluções padrão de um corant e alim entício am arelo, respect ivam ent e. Para a capt ura das im agens foram utilizados um scanner e um a câm era digit al.

Gom es e colaboradores [23] _{det erm inaram ácido ascórbico em}

form ulações farm acêuticas pela digitalização das am ost ras com um scanner. O princípio da t écnica foi baseado na reação ent re o ácido ascórbico, hexacianoferrat o de pot ássio e cloret o de ferro ( I I I ) , para form ar o com plexo azul da Prússia. Post eriom ente, seleciou- se um a região da im agem obtida, e os valores m édios das cores prim árias verm elho ( R) , verde ( G) e azul ( B) foram obt idos para cada am ost ra usando um program a com put acional. A com ponente azul ( B) foi correlacionada em absorbância utilizando um a relação m at em ática sem elhant e à descrit a por Kohl [22]_.

Recentem ent e, Wongwilai e colaboradores [24] _{desenvolveram um}

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1..55 DDeetteerrmmiinnaaççããoo ddeeMMeettaaiiss eemm ÁÁgguuaa

O acúm ulo de m et ais em sist em as aquáticos am eaça a qualidade das águas e do m eio am bient e prej udicando, consequent em ent e, a saúde hum ana. Muit os dos m et ais não são biodegradáveis e requerem t rat am ent o adequado ou m eios apropriados para acondicioná-los. I sso t em despert ado o int eresse da com unidade científica no desenvolvim ent o de m et odologias capazes de det ect ar níveis cada vez m enores de concent ração de m et ais utilizando m ét odos convencionais de an álises ( bat elada) e m ét odos aut om áticos [1-14]_.

A cont am inação por m et ais pode ocorrer não apenas nat uralm ent e por font es difusas, com o as originadas pela at m osfera, int em perism o e lixiviação do solo, m as t am bém pela int ervenção hum ana. Est a é considerada com o a m aior responsável pelo frequent e acúm ulo de m et ais em rios, bacias e m ananciais, poluindo água e sedim ent os dest es locais [54]_.

Com o consequências, essas atividades ant ropogênicas, t ais com o descarga de efluent es indust riais, esgot os dom ést icos, depósit os de lixo e despej os de m ineração, provocam o enriquecim ent o desses constituint es em corpos de água t ornando- os biodisponíveis. I sso significa que podem se t ornar apt os para serem incorporados por organim os que est ão em cont at o ou que utilizam , diret o ou indiret am ent e, esses recursos nat urais.

Esses cont am inant es podem ser encontrados nas form as part iculada, coloidal e dissolvida. Suas possíveis int erações em am bient es aquáticos são com plexas e afet am diret am ent e as condições de equilíbrio desses ecossist em as, prom ovendo sérias m odificações am bient ais [55,56]_.

Grossi [58] _{classifica os m et ais de acordo com sua t oxidade}

dividindo-os em t rês grupdividindo-os: no Grupo 1 encont ram - se dividindo-os elem ent dividindo-os consideraddividindo-os com o m icronut rient es, pouco t óxico ao m eio am biente, porém em concent rações elevadas se t ornam t óxicos. Ent re eles est ão o alum ínio, cobalt o, cobre, m anganês, m olibdênio, selênio, vanádio, zinco e est anho; o Grupo 2 é form ado pelos m et ais arsênio, berílio, crom o e níquel, apresent am um a grande probabilidade de risco de câncer; j á o Grupo 3 é com post o por m et ais que apresent am um carát er t óxico significativo, é o caso do chum bo, cádm io, m ercúrio e t álio.

No Brasil, o Conselho Nacional do Meio Am bient e ( CONAMA) é o órgão responsável pela avaliação da qualidade e a classificação dos corpos de água para os seus principais usos. Na Resolução CONAMA nº 357 de 25 de m arço de 2005 [59]_{, as águas são classificadas em doces, salobras e}

salinas, e elencadas em várias classes, de acordo com o seu uso, com o m ost rado na Tabela 1.1.

Tabela 1.1 – Utilização e classificação das águas do território brasileiro, est abelecido pelo CONAMA [59]_.

Classificação Utilização

Águas Doces

Classe especial Ao abast ecimento para consum o humano, com desinfecção. Classe 1

Ao abastecim ent o para consum o hum ano, após tratam ento simplificado e à irrigação de hort aliças que se desenvolvem rent es ao solo e que sejam ingeridas cruas sem rem oção de película.

Classe 2

Ao abast eciment o para consum o humano, após tratamento convencional, à irrigação de hort aliças, plant as frut íferas e à atividade de pesca.

Classe 3

Ao abast eciment o para consumo humano, após tratam ento convencional ou avançado; à irrigação de cult uras arbóreas, cerealíferas e forrageiras.

Classe 4 À navegação e harmonia paisagíst ica. Águas Salinas

Classe 1 À recreação de cont at o primário e à aquicultura e à atividade de pesca. Classe 2 À pesca am adora e à recreação de cont at o secundário.

Classe 3 À navegação e harmonia paisagíst ica. Águas Salobras

Classe 1 Ao abast eciment o para consumo humano, após tratam ento convencional _{ou avançado, e à irrigação de hort aliças que são consum idas cruas.} Classe 2 À pesca am adora e à recreação de cont at o secundário.

O CONAMA [59] _{t am bém est abelece condições e padrões de}

lançam ent os de efluent es em corpos de água, oriundos de qualquer font e poluidora. Esses valores m áxim os adm issíveis podem v ariar de acordo com a classificação da água. Na Tabela 1.2 podem os observar as concent rações m áxim as aceit áveis de alguns m et ais para as diferent es classes de águas e t am bém para efluent es t rat ados por indúst rias poluidoras.

Tabela 1.2 – Valores m áxim os da concentração ( m g L-1_{) de alguns m etais}

est abelecido pelo CONAMA [59]_. Metais Águas Doces (classes) Águas Salinas (classes) Águas Salobras

(classes) Efluentes

tratados

1 e 2 3 1 2 e 3 1 2 e 3

Al 0,1 0,2 1,5 1,5 0,1 0,1 –

Pb 0,01 0,033 0,01 0,21 0,01 0,21 0,5 Cu 0,009 0,013 0,005 0,0078 0,005 0,0078 1,0 Fe 0,3 5,0 0,03 0,3 0,3 0,3 15,0 Cd 0,001 0,01 0,005 0,04 0,005 0,04 0,2 Zn 0,18 5,0 0,09 0,12 0,09 0,12 5,0 Cr 0,05 0,05 0,05 1,1 0,05 1,1 0,1 (Cr

6+₎

1,0 (Cr3+₎

Ni 0,025 0,025 0,025 0,074 0,025 0,074 2,0 Hg 0,0002 0,002 0,0002 0,00018 0,0002 0,00018 0,01 Se 0,01 0,05 0,01 0,29 0,01 0,29 0,3

O conhecim ent o da concent ração t ot al de m et ais oferece pouca ou nenhum a inform ação sobre a biodisponibilidade, a t oxicidade, a m obilidade am bient al e o com port am ent o biogeoquím ico, que em geral, são fort em ent e dependent es da espécie quím ica de m et ais. Especiação pode ser definida com o a det erm inação das concent rações individuais das várias form as quím icas de um elem ent o que, j unt os, com põem a concent ração t ot al do elem ent o em um a dada m at riz [60]_.

pré- concent ração, t ais com o: evaporação, volatilização, co- precipit ação e ext ração por solvent e ou ext ração de fase sólida. Apesar de eficient e, qualquer processo de pré- concent ração envolve m anipulação de am ost ras, com isso aum ent a o risco pot encial de cont am inação. Logo, é im port ant e a escolha de um a t écnica que utiliza o m ínim o de m anipulação da am ost ra e o m ínim o uso de reagent es [61]_.

Um a variedade de t écnicas analíticas perm it e a discrim inação ent re as diferent es form as de um m et al, crom at ografia em fase líquida ( HPLC) e gasosa ( GC) , espect rom et ria de absorção at ôm ica em cham a ( FAAS) e em forno de grafit e (GF- AAS) , espect rom etria de em issão ópt ica com plasm a indutivam ent e acoplado ( I CP- OES) , espect rom et ria de m assa ( MS) , t écnicas elet roanalíticas, espect rofluorim et ria, quim ilum inescência e espect rofot om et ria [1-13,61]_.

1

1..55..11 MMééttooddoossppaarraaDDeetteerrmmiinnaaççããoo ddee AAlluummíínniioo

O alum ínio é o t erceiro elem ent o m ais abundant e na lit osfera, o que inclui cerca de 8% da crost a terrest re. Em virtude de sua reatividade, esse elem ent o dificilm ent e é encont rado com o m et al na nat ureza, apenas na form a com binada, sendo seu principal m ineral a bauxit a ( Al2O3) . A solubilidade do Al é fort em ente afet ada pelo pH e, em condições ácidas ( pH< 6,0) e básicas ( pH> 8,0) , a solubilidade do Al é significativam ent e aum ent ada [62]_.

O Al( I I I ) é liberado para o am bient e por processos nat urais e t am bém por font es ant ropogênicas. Apesar de est ar present e em baixas concent rações em águas nat urais, quantidades significativas são adicionadas à água, onde essa espécie at ua com o um agent e floculante durant e o processo de t rat am ent o de água pot ável, aum ent ando em m uit os casos a sua concent ração final [2]_{. O CONAMA est abelece o nível}

O com port am ent o do Al( I I I ) em ecossist em as aquáticos est á relacionado com as suas várias espécies e seu pot encial de com plexação com os diferent es ligant es orgânicos e inorgânicos que ocorrem nat uralm ent e. O alum ínio é predom inant em ent e m ononuclear Al(H2O)63+ ( Al3+ _{abreviado) em soluções aquosas com pH abaixo de 5,0. Em soluções} m enos ácidas ( pH> 5,0) sofre hidrólise produzindo as espécies Al(H2O)5( OH)2+ ( Al( OH)2+ abreviado) e Al( H2O)4( OH)2+ ( Al( OH)2+ abreviado) . Em pH neut ro, Al é precipitado principalm ent e com o Al( OH)3 e em soluções básicas ( pH> 8,0) o precipit ado redissolve result ando na espécie Al( OH)4- [63].

A presença de alum ínio em sist em as aquát icos é de grande preocupação devido à sua pot encial am eaça à saúde de inúm eras espécies incluindo os seres hum anos. Os com post os de alum ínio não são t óxicos com o m et ais pesados, m as eles podem se acum ular nos t ecidos e organism os provocando algum as doenças t ais com o encefalopatia, ost eom alácia ( doença óssea) , anem ia hipocrôm ica, m icrocítica, e é considerado com o um dos fat ores de risco para a doença de Alzheim er

[2,64]_.

Na lit eratura, exist e um a variedade de t écnicas analíticas que são em pregadas para det erm inação de alum ínio em am ost ras am bient ais, t ais com o: espect rom et ria de em issão ópt ica com plasm a indutivam ente acoplado ( I CP- OES) , espect rom et ria de absorção at ôm ica em cham a ( FAAS) e em forno de grafit e ( GF- AAS) , espect rom et ria de m assa com plasm a indutivam ent e acoplado ( I CP-MS) , crom at ografia líquida de alt a eficiência (HPLC) , volt am et ria, pot enciom et ria, am perom et ria, fluorim et ria e espect rofot om et ria [2,62]_.

Mét odos aut om át icos de análise, com o análise por inj eção em fluxo ( FI A) [14]_{, análise por inj eção sequencial ( SI A)} [65] _{e análise em fluxo com}

m ulticom ut ação ( MFA) [42]_{, vêm sendo desenvolvidos para det erm inação}

Vários sist em as t êm sido propost os para det erm inações espect rofot om ét ricas de íons alum ínio utilizando diferent es reagent es crom ogênicos [14,65]_.

Wauer, Heckem ann e Koschel [66] _{desenvolveram um m ét odo}

aut om ático FI A para det erm inção de Al( I I I ) em águas naturais ricas em carbonat os usando o violet a de pirocatecol com o reagent e crom ogênico. Est e sist em a em fluxo foi t am ponado com hidroxilam ina ( pH 6,1) e m onit orado em 590 nm , com isso foi possível o m onit oram ent o da concent ração de Al( I I I ) em água de lagos.

Royset [67] _{descreveu um sist em a de análise em fluxo (FI A) para}

det erm inação de Al( I I I ) usando o reagent e crom ogênico eriocrom o cianina R e o surfact ant e catiônico brom et o de cetilt rim etilam ônio ( CTAB) . As m édidas espect rofot om ét ricas foram realizadas em pH 7,5. Nest e m ét odo exist e a int erferência relativam ent e acent uada dos íons ferro, berílio, lant ânio e cério.

Mesquit a e Rangel [68] _{propuseram um sistem a SI A para}

det erm inação espect rofot om ét rica de íons alum ínio reativo em am ost ras de água baseado na sua reação do reagent e crom ogênico com o crom o azurol S. Vanloot e colaboradores [69] _{t am bém det erm inaram Al( I I I ) em}

água pot ável utilizando o m esm o reagent e crom ogênico. Eles utilizaram um sistem a FI A, sendo a sensibilidade do m ét odo propost o reforçada pelo uso do CTAB. Est e sistem a foi aplicado, com sucesso, na det erm inação on-line do agent e floculant e residual Al(I I I ) na saída de duas unidades de t rat am ent o de água.

Recentem ent e, Norfun, Poj anakaroon e Liawraungrat h [12]

propuseram um m ét odo espect rofot om ét rico de análise por injeção de fluxo reverso ( rFI A) para a det erm inação de Al( I I I ) em águ a de t orneira. O m ét odo foi baseado na reação do Al( I I I ) com a quercet ina e o CTAB, produzindo um com plexo de coloração am arela em m eio t am pão acet at o ( pH 5,5) com m áxim o de absorção em 428 nm .

polifenólico present e nat uralm ente em veget ais com o m açã, cebola, chá e em plant as m edicinais com o Ginkgo Biloba, Hypericum Perforatum. É um conhecido reagent e colorim ét rico e fluorim ét rico para det erm inação de t raços de Al( I I I ) em água e am ost ras biológicas. A quercetina form a seletivam ent e um com plexo est ável com alum ínio e a sua det ecção é prat icam ent e livre de espécies interferent es, que são com um ent es present es em água [4]_.

A quercetina apresent a em sua est rut ura m olecular t rês zonas para a possível com plexação de íons m et álicos, com o o Al( I I I ) , por exem plo. A

Figura 1.2 represent a um recent e m ecanism o propost o para explicar a com plexação da quercet ina com o íon m et álico Al( I I I ) [70]_{. Em bora bem}

difundido para análise de t raços de m etais em águas, vários esforços vêm sendo realizados com o obj et ivo de esclarecer inform ações sobre a form a de com plexação, est rut ura das zonas de ligação, alt erações conform acionais e propriedades físico- quím icas ( com o capacidade antioxidant e) desse com plexo.

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1..55..22 MMééttooddoossppaarra aDDeetteerrmmiinnaaççããoo ddee CCrroommoo

O crom o é obt ido indust rialm ent e do m ineral crom it a ( FeCr2O4) , que est á present e no solo, água, e rocha. Algum as atividades hum anas são as principais responsáveis pela m aior part e da liberação do crom o no m eio am biente. I ndúst rias m et alúrgicas e de corant es, galvanoplastia, curt um es, são produt ores at ivos de águas residuais que m uit as vezes são lançadas em am bientes aquáticos sem nenhum t rat am ent o prévio. Esse m et al t am bém pode ser encont rado em sist em as de abast ecim ent o de água por interm édio de inibidores de corrosão, geralm ente utilizados em t ubulações de água e recipientes ou m ediant e lixiviação dos at erros sanit ários, que possibilit a a cont am inação da água subterrânea [1]_.

Em águas nat urais esse elem ent o exist e em seus dois est ados est áveis de oxidação, Cr( I I I ) e Cr( VI ) . A presença e a relação ent re est as duas form as dependem de processos com o precipit ação/ dissolução e adsorção/ dessorção [71]_{. O Cr( I I I ) é encont rado em águas naturais na}

form a hidrolizada ( Cr( H2O)4OH2+) e com plexada com out ros com post os, geralm ent e orgânicos. Essa espécie é utilizada em vários produt os com erciais, incluindo corant es, pigm ent os e tint as para curtim ent o de couro. O Cr( VI ) é encont rado em águas nat urais nas form as CrO42-, HCrO4- e Cr2O72-, dependendo do pH. O crom o ( VI ) é em pregado em processos indust riais com o a crom agem de circuit os elét ricos, pigm ent os para fot ografia, pirot ecnia e plásticos, apesar de ser cancerígeno, m ut agênico e induzir à derm atit e [1,71]_.