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Monolithic columns were synthesized inside 1.02 mm internal diameter fused-silica lined stainless-steel tubing. Styrene and butyl, hexyl, lauryl, and glycidyl methacrylates were the functional monomers. Ethylene glycol dimethacrylate and divinylbenzene were the crosslinkers. The glycidyl methacrylate polymer was modified with gold nanoparticles and dodecanethiol (C12 ). The separation of alkylbenzenes was investigated by isocratic elution in 60:40 v/v acetonitrile/water. The columns based on polystyrene-co-divinylbenzene and poly(glycidyl methacrylate)-co-ethylene glycol dimethacrylate modified with dodecanethiol did not provide any separation of alkyl benzenes. The poly(hexyl methacrylate)-co-ethylene glycol dimethacrylate and poly(lauryl methacrylate)-co-ethylene glycol dimethacrylate columns separated the alkyl benzenes with plate heights between 30 and 60 μm (50 μL min(-1) and 60°C). Similar efficiency was achieved in the poly(butyl methacrylate)-co-ethylene glycol dimethacrylate column, but only at 10 μL min(-1) (0.22 mm s(-1) ). Backpressures varied from 0.38 MPa in the hexyl methacrylate to 13.4 MPa in lauryl methacrylate columns (50 μL min(-1) and 60°C). Separation of proteins was achieved in all columns with different efficiencies. At 100 μL min(-1) and 60°C, the lauryl methacrylate columns provided the best separation, but their low permeability prevented high flow rates. Flow rates up to 500 μL min(-1) were possible in the styrene, butyl and hexyl methacrylate columns.

Intercalation of vermiculite with Fe(III) polyhydroxy cations at 1:1 and 2:1 [OH-]/[Fe(III)] molar ratios increases the affinity of the clay mineral toward atrazine in comparison with potassium saturated vermiculite. The present paper describes the effects of thermal treatments applied to Fe(III) polyhydroxy cations modified vermiculite on the adsorption properties of the clay mineral. Only small changes in the textural characteristics were observed for the materials intercalated with either 1:1 or 2:1 [OH-]/[Fe(III)] molar ratios treated at 100 and 250 degrees C. In comparison with potassium saturated vermiculite, or intercalated vermiculite treated at 100 degrees C, a significant enhancement in the adsorption of atrazine was observed for the materials treated at 250 and 400 degrees C, which removed more than 95.8 and 99.5% of the herbicide initially present in a 50.0 microg L-1 aqueous solution, respectively. In comparison with potassium saturated vermiculite and intercalated vermiculite treated at 100 degrees C, a lower desorption degree of preadsorbed atrazine was observed for both intercalated materials treated at 250 and 400 degrees C. These findings suggest that the thermal treatment produced modified vermiculite materials with a high adsorption capacity and high affinity toward atrazine, with potential application in the removal of this herbicide, as well as other triazines, from aqueous medium.

A boron-doped diamond electrode is used for determination of Mn(II) in atmospheric particulate matter by square wave cathodic stripping voltammetry. The analytical curve was linear for Mn(II) concentrations between 5.0 and 37.5 µg L-1, with quantification limit of 3.6 µg L-1. The precision was evaluated by the relative standard deviation, with values between 5.1% and 9.3%. The electrode is free of adsorption, minimizing memory effects. Samples collected in the workplace atmosphere of a foundry had Mn(II) concentrations between 0.4 and 4 µg m-3. No significant differences were observed between the proposed method and inductively coupled plasma optical emission spectroscopy.

Estudou-se a adsorção de Cd(II) e Pb(II) em uma suspensão de vermiculita 1,0 g L-1 em meio de KNO3 2 e 20 mmoI L-1 em pH 5,0; 6,0 e 7,0 (±0,1). Após um tempo de equilíbrio de 6 h, as suspensões foram centrifugadas e o sobrenadante analisado por voltametria de redissolução anódica em condições de fluxo contínuo na etapa de acumulação. A capacidade de adsorção e afinidade das ligações, avaliadas pelos métodos de Scatchard e Freundlich, foi maior para o Pb(II) do que para o Cd(II), aumentando para ambos os cátions com o aumento do pH e diminuição da força iônica. De modo geral, a incorporação de substância húmica na vermiculita, obtida a partir de uma suspensão 30 mg L-1 de ácido húmico (AH), aumentou a capacidade de adsorção de Pb(II) e Cd(II) nas condições estudadas. Em uma segunda etapa estudou-se a adsorção do herbicida atrazina (AT) e os metabólitos hidróxi-atrazina (HAT), desetil-atrazina (DEA) e desisopropil-atrazina (DIA) em amostra de solo. O estudo foi conduzido em suspensão contendo 1,0 g de solo e 5 mL de solução de CaCI2 0,01 moI L-1 em pH 5,2 ± 0,1, contendo o herbicida e os metabólitos. Após um tempo de equilíbrio de 24 h, as suspensões foram centrifugadas e as soluções analisadas por HPLC. O tratamento de dados pelos métodos de Scatchard e Freundlich revelou a ordem de afinidade e capacidade de adsorção: HAT > AT > DEA =~ DIA, tanto na presença, como na ausência de AH. The adsorption of Cd(lI) and Pb(lI) was studied in a 1,00 g I-1 vermiculite suspension in 2 and 20 mmol I-1 KNO3 medium at pH 5,0; 6,0 and 7,0 (±0,1). After 6 h of equilibrium time, the suspensions were centrifuged and the supernatants analyzed by anodic stripping voltammetry under continuous flow in the accumulation step. To evaluate the adsorption capacity and the binding affinity, the Scatchard and Freundlich methods were employed, showing a greater removal process for Pb(II), increasing for both ions at higher pH values and smaller ionic strength. In short, the vermiculite treated with a 30 mg I-1 humic acid (HA) suspension showed an enhancement of the adsorption capacity for Cd(lI) and Pb(lI) under alI conditions of this study. Secondly, the adsorption process of the herbicide atrazine (AT), and the metabolites hidroxyatrazine (HAT), deethylatrazine (DEA) and deisopropylatrazine (DIA) was studied in a soil sample. The study was carried out in a 5 ml suspension with 1,0 g of soil in 0,01 moI I-1 CaCl2 solution, pH 5.2 ± 0.1, in the presence of the herbicide and metabolites. After an equiIibrium time of 24 h, the suspensions were centrifuged and the supernatants analyzed using HPLC. The data treatment using Scatchard and Freundlich methods revealed the following adsorption capacity and affinity order: HAT > AT > DEA =~DIA, in the presence or absence of HA.

Sediment samples from Tiete river were submitted to chemical and sequential extractions of heavy metals (Cd, Cr, Cu, Ni, Pb and Zn). It was followed a single extraction by using 0.1 mol L-1 hydrochloric acid and a sequential procedure to evaluate possible chemical associations described as exchangeable, carbonate, reducible oxides, sulfide, organic matter and residual fractions. High concentrations of heavy metals were determined at Pirapora reservoir, which is closer to the Metropolitan Area of Sao Paulo while for Barra Bonita reservoir, the results showed low concentrations for such elements. Acid volatile sulfides, grain size distribution and carbon contents were also determined.

Tetraselmis gracilis, a Prasinophycean alga found in estuaries and in the open ocean, was cultivated under different conditions of aeration, which resulted in variations of inorganic carbon in the medium. Relative growth rates, nitrate reductase and carbonic anhydrase activities were daily determined and correlated to the concentration of nitrate, nitrite, phosphate, inorganic and organic carbon in the media. Nitrate reductase catalyzes the reversible carbon dioxide hydration reaction. The activity profiles of both enzymes during 10 days of cultivation under aeration with air showed an inverse relationship: the maximum in the activity of nitrate reductase coincided with the minimum of carbonic anhydrase activity. An ionizable organic carbon species with pKa in the range of metabolites of the photorespiratory path was found parallel with the increase of carbonic anhydrase activity and the decrease of nitrate reductase activity. The onset of photorespiration is probably one of the factors involved in the simultaneous regulation of these enzymatic processes. Cultures aerated with air containing 5% CO2 showed different profiles for nitrate reductase activity and nitrate uptake.

This paper presents an evaluation of a Nafion coated glassy carbon electrode for determination of paraquat in river water and urine by differential pulse voltammetry. The film was formed applying 4 µL of a 1% (m/v) Nafion solution, which was evaporated under an infrared light. The maximum signal to noise ratio was obtained using a 40 mmol L-1 Britton-Robinson buffer at pH 12 as supporting electrolyte. For an accumulation time of 5.0 min in open circuit, the limit of detection was 0.7 µg L-1, while the quantification limit was 1.0 µg L-1, with a linear dynamic range up to 12 µg L-1. In these conditions, a sequence of ten experiments lead to a relative standard deviation of peak current of 2.2% for a 10 µg L-1 paraquat solution. Ion pair formation in solution was the major factor of error in analysis. Despite the film to avoid adsorption of anionic species at the electrode surface, paraquat suffers strong association in solution with humic substances, proteins, clays, anionic surfactants, etc. These interactions decrease the accumulation of paraquat in the Nafion film and, as a consequence, the magnitude of the reduction peak, requiring that quantifications have to be made by standard addition. Recoveries between 87 and 106% were obtained for river waters and urine samples spiked with 1.0 and 3.0 µg L-1 paraquat. Este trabalho apresenta uma avaliação de um eletrodo de carbono vítreo recoberto com filme de Nafion para a determinação de paraquat em águas de rio e urina por voltametria de pulso diferencial. O filme foi formado adicionando-se 4 µL de uma solução de Nafion 4% (m/v) na superfície do eletrodo, seguindo-se evaporação do solvente com luz infra-vermelha. A máxima relação sinal/ruído foi obtida em meio de tampão Britton-Robinson 40 mmol L-1 com pH 12 como eletrólito suporte. Utilizando-se um tempo de acumulação de 5 min em circuito aberto, o limite de detecção foi de 0,7 µg L-1, enquanto o limite de quantificação foi de 1,0 µg L-1, com uma faixa de resposta linear até 12 µg L-1. Nestas condições, uma série de dez experimentos revelou um desvio padrão relativo de 2,2% para uma solução de paraquat 10 µg L-1. A formação de par iônico em solução foi o principal fator de erro nas análises. Apesar do filme evitar a adsorção de espécies aniônicas na superfície do eletrodo, o paraquat sofre fortes associações em solução com substâncias húmicas, proteínas, argilas, surfactantes aniônicos, etc. Estas interações diminuem a acumulação do paraquat no filme de Nafion e, em conseqüência, diminuem a magnitude da corrente de pico de redução, requerendo que as quantificações sejam feitas por adição de padrão. Recuperações entre 87 e 106% foram obtidas para amostras de água de rio e urina enriquecidas aos níveis de 1,0 e 3,0 µg L-1.

This paper describes the construction and application of a robust flow-through cell for use with the capillary of a commercial static mercury drop electrode. Linearity of peak current was observed up to 0.50 mumol l(-1) for Cd(II) or Pb(II) in anodic stripping voltammetry experiments performed under continuous flow during the deposition step, using 120 s of deposition time and flow rate of 4.0 ml min(-1). Under these conditions the limits of detection for Cd(II) and Pb(II) were 13 and 17 nmol l(-1), respectively. An analytical throughput of 20 analyses per h was possible using 10 s for cleaning the cell between two samples and including the time needed for the potential scan, which was performed with the flow stopped, using the differential pulse mode for current sampling. The linear dynamic range can be extended up to 5 mumol l(-1) for both cations if the deposition time is decreased to 30 s, a condition in which the sampling throughput is 35 analyses per h. The proposed manifold was used to study the adsorption rates of Cd(II) and Pb(II) onto vermiculite at different pHs, allowing one to perform high sensitivity measurements at high sampling frequency, using low cost instrumentation.

Existe uma crescente demanda para a avaliação das concentrações de Contaminantes Orgânicos Hidrofóbicos (COHs) na água, os quais incluem os Poluentes Orgânicos Persistentes (POPs). Os POPs são contaminantes ambientais ubíquos presentes no ar, solo e água. Devido à hidrofobicidade dos POPs, a detecção de níveis traços de suas frações dissolvidas na água é um desafio quando se utiliza a amostragem pontual convencional. Além disso, essa técnica representa apenas uma fotografia dos níveis de contaminantes do momento específico da coleta. A amostragem passiva é uma alternativa à amostragem de água tradicional, fornecendo níveis médios de concentração integrados ao longo de semanas ou meses, a partir dos poluentes acumulados no amostrador durante o período de exposição. Nesse contexto, amostradores passivos monofásicos estão se tornando mais aceitos como um método para medir concentrações de COHs dissolvidas em água ǰ (Cw), uma vez que as Cw são mais relevantes do que as concentrações totais para avaliação de risco. No presente estudo, foi avaliada uma membrana de EVA comercialmente disponível (para uso odontológico), comparada à membrana de silicone (SR), como amostrador passivo monofásico para monitorar compostos hidrofóbicos em água. Os compostos alvo foram quatro classes de POPs: dibenzo-p-dioxinas policloradas (PCDDs) e dibenzofuranos (PCDFs), bifenilas policloradas (PCBs), incluindo os congêneres \"dioxin-like\", e éteres difenilicos polibromados (PBDEs). Os coeficientes de partição polímero-água (Kpw) determinados pelo método de cosolvente e calibração cruzada foram, na média, 1,0 unidade logartímica maior no EVA do que na SR. Os coeficientes de difusão (Dp) estimados pela técnica de empilhamento das membranas foram, na média, 2 ordens de grandeza menores no EVA do que no polímero SR. Mesmo com essas diferenças nas propriedades dos polímeros, o modelo teórico de resistência à transferência de massa confirmou que o processo de absorção para os compostos testados foi controlado pela camada limite de água, permitindo assim o uso de Compostos Referência de Desempenho (PRCs) para estimar as taxas de amostragem in-situ. Além disso, ambos os polímeros foram testados em uma região antropizada (Riacho Grande, São Paulo, Brasil) apresentando desempenhos de sorção semelhantes para tempos de exposição em campo de 3 e 6 meses. Tanto o EVA quanto o SR são úteis para amostragem passiva de água, porém as diferenças nos Kpw\'s entre os polímeros resultam em tempos menores para atingir o equilíbrio para a SR. Isso pode ser uma vantagem para o EVA, pois seus Kpw\'s mais altos significam maiores tempos para atingir o equilíbrio, maior capacidade de absorção e, portanto, uma maior massa absorvida do contaminante até que o amostrador atinja o equilíbrio, principalmente para compostos que atingem o equilíbrio relativamente mais rápido (log Kow < 5). Além do que, os tempos mais longos para atingir o equilíbrio para o EVA mantêm este amostrador por mais tempo na fase linear de absorção e a concentração média ponderada pelo tempo somente pode ser avaliada nesta fase, quando os compostos ainda não atingiram o equilíbrio. A seleção do polímero apropriado a ser empregado depende dos objetivos de amostragem. There is a growing demand in assessing concentrations of Hydrophobic Organic Contaminants (HOCs) in the water, which include the Persistent Organic Pollutants (POPs). POPs are ubiquitous environmental contaminants in air, soil, and water. Due to POPs\' hydrophobicity, detecting trace levels of their dissolved fractions in water is challenging when conventional approaches are employed, in addition this technique represents only a snapshot of the contaminant levels at a specific point in time. Passive sampling is an alternative to traditional water sampling, providing average concentration levels integrated over weeks or months by accumulating the pollutants in the sampler during the deployment period. In this context, single-phase passive samplers are becoming more accepted as devices for measuring freely dissolved HOCs concentrations in water (Cw), since the Cw are more relevant than the total concentrations for risk assessment. In the present study, we evaluated a commercially available EVA membrane (for odontological use), comparatively to Silicone Rubber (SR), as a single-phase passive sampler to monitor hydrophobic compounds in water. The target compounds were four classes of POPs: polychlorinated dibenzo-p-dioxins (PCDDs) and dibenzofurans (PCDFs), polychlorinated biphenyls (PCBs), including the \"dioxin-like\" congeners, and polybrominated diphenyl ethers (PBDEs). Polymer-water partition coefficients (Kpw) determined by cosolvent, and cross calibration methods were on average 1,0 log units higher in EVA than in SR. The diffusion coefficients (Dp) estimated by the film-stacking technique were on average 2 orders of magnitude lower in EVA than in SR polymers. Even with these differences in the properties of the polymer, the theoretical model of mass transfer resistance confirmed that the uptake process of the compounds tested was water boundary layer controlled, allowing the use of Performance Reference Compounds (PRCs) to estimate in-situ sampling rates. Besides, both polymers were tested in an anthropized region (Riacho Grande, São Paulo, Brazil) showing similar sorption performances for a field exposure time of 3 and 6 months. Both EVA and SR are useful for passive water sampling, however the differences in Kpw\'s between polymers result in lower times to attain equilibrium for SR. This may be an advantage for EVA, because their higher Kpw\'s means higher times to attain equilibrium, higher absorption capacity and hence a higher absorbed mass contaminant until the sampler attain equilibrium, mainly for compounds that reach equilibrium relatively faster (log Kow < 5). In addition, the longer times to attain equilibrium for EVA maintain this sampler longer in the linear phase of absorption and the time-weighted average concentration may only be assessed in this phase, when the compounds have not yet reached equilibrium. Selection of the appropriate polymer to be employed relies on the sampling objectives.

O íon cianeto (CN-) é um importante parâmetro de controle ambiental e de saúde devido ao seu potencial tóxico. Neste trabalho foram estudadas abordagens de análise em fluxo acoplada à cromatografia de íons com detecção amperométrica para a determinação do cianeto. Foram estudadas as interferências de ânions e metais comumente presentes em amostras de interesse ambiental e de saúde na quantificação de 70 µg L-1 de CN- que é a concentração máxima permitida deste contaminante em água potável. Através da adaptação de um sistema de diálise convertido em sistema de difusão gasosa foi obtida uma recuperação média de 95±9% de CN- em amostras de água potável e água natural com biota fortificadas com 40 e 100 µg L-1 de CN-. Os limites de detecção e quantificação do método foram experimentalmente estimados, com 95% de confiança, em 3,5 µg L-1 e 5,3 µg L-1 , respectivamente. Os resultados demonstraram que o sistema em fluxo acoplado à separação cromatográfica com detecção amperométrica confere boa seletividade e robustez para determinação de cianeto dissociável por ácido forte (SADCN) em águas. Cyanide (CN-) is a parameter of interest for environmental and health controls due to its toxic potential. In this work, flow analysis approaches coupled with ion chromatography and amperometric detection were studied for cyanide determination. The effect of interfering anions commonly present in environmental samples were evaluated in the quantification of 70 µg L-1 CN- which is maximum allowable concentration of this contaminant in drinking water. Using a dialysis system converted into a gas-diffusion system, a mean recovery of 95±9% of CN- was achieved in spiked samples of drinking and natural water. The limits of detection and quantification were experimentally estimated as 3.5 µg L-1 and 5.3 µg L -1 , respectively. The results demonstrated that the flow-system coupled to chromatographic separation and amperometric detection provided good selectivity and robustness for strong acid dissociable cyanide (SADCN) determination in water samples.

O aumento na demanda mundial por elementos terras raras (ETR) tem estimulado investigações para avaliar eventuais impactos ambientais. Neste trabalho, amostras de Eichhornia crassipes, Salvinia herzogii (macrófitas), águas e sedimento da Represa de Guarapiranga, um importante sistema de abastecimento da cidade de São Paulo, coletadas na região de Embu-Guaçu e Parelheiros, foram analisadas por ICP-MS para a determinação de ETR. Um procedimento de digestão em sistema aberto, usando mistura H2SO4 + H2O2 mostrou ser eficiente para a dissolução completa e extração quantitativa de ETR presentes nas amostras de macrófitas (raízes e folhas), sedimento e água. O perfil de distribuição dos ETR determinados foi normalizado aplicando PAAS (Post Archean Australian Shale), mostrando enriquecimento dos elementosleves (2,9 e 1,9) nas amostras de raízes de E. crassipes (aguapé) dos pontos deEmbuGuaçu e Parelheiros, respectivamente. Esses resultados sugerem que osETR leves estão ligados as partículas suspensas naquele sistema aquático, sendo então absorvidos preferencialmente pelas raízes nessa forma. O perfil de distribuição para as amostras de águas sugere enriquecimento de HREE (0,43 e 0,45), além de acentuada anomalia para Gd (32,1 e 38,2) para as amostras de Embu-Guaçu e Parelheiros, respectivamente. O perfil de distribuição normalizado para sedimento de ambos os pontos de amostragem foi similar, mostrando enriquecimento para ETR leves e médios. A razão Ce/Ce* próximo a 1 sugere que os sedimentos de ambos os pontos são terrígenos e argilas vermelhas (ricas em oxi-hidróxido de Fe). Também se investigou como algumas espécies iônicas encontradas comumente em corpos dágua agem como extratores, agentes precipitantes/complexantes e seus papéis no mecanismo de troca iônica envolvendo ETR. Esses estudos mostraram que F¯, Cl¯, e ácido fúlvico podem potencializar a extração de ETR de sedimentos, enquanto entre as espécies catiônicas investigadas, apenas Al3+ mostrou capacidade de remover ETR leves do sedimento, provavelmente por meio de troca iônica. Os estudos de complexação/precipiação dos ETR por espécies aniônicas mostraram que F- > PO43- > ácido fúlvico ≈ SO42- na remoção dos ETR da coluna dágua para o sedimento. Diferentes materiais (DEHPA e AG 50W-X8) foram utilizados para preparar colunas visando a separação de isótopos de Gd e posterior determinação por MC-ICP-MS. Os métodos usando colunas foram estudados em batelada e em fluxo, usando diferentes concentração de HCl e HIBA para promover a dessorção seletiva do Gd. A melhor condição para a separação dos isótopos de Gd foi conseguida com a combinação de coluna de AG 50W-X8 com a coluna DEHPA. O método de separação otimizado permitiu recuperação analítica (>95%) para 3 dos 5 isótopos de Gd (Gd155, Gd157 e Gd160). As recuperações para os isótopos Gd156 e Gd158 ficaram em torno de 66,1% e 94,6%, respectivamente. The increase in global demand for rare earth elements (REE) has stimulated research to assess possible environmental impacts. In this work, samples of Eichhornia crassipes (water hyacinth), Salvinia herzogii (macrophytes) water, and sediment from an important water supply dam of São Paulo, at two different sampling points Embu-Guaçu and Parelheiros, were analyzed by inductively coupled mass spectrometry (ICP-MS) for the determination of REEs. A digestion procedure based on open vessel and using a mixture of H2SO4 + H2O2 was successfully applied to quantitatively dissolution and extraction of REEs from macrophytes (roots and leaves), water and sediment samples. The distribution profile of REE using Post Archean Australian Shale (PAAS) shale-normalized pattern has shown LREE enrichment (2.9 and 1.9) for E. crassipes roots and water from Embu-Guaçu and Parelheiros, respectively. These results suggest that LREE are bound to the suspended particles in that aquatic system and are preferably absorbed by the roots in this form. The distribution profile for the water samples suggests HREE enrichment (0.43 and 0.45), in addition to a marked anomaly for Gd (32.1 and 38.2) for the samples from Embu-Guaçu and Parelheiros, respectively. The normalized distribution profile for sediment of both sampling points was similar, showing enrichment for light and medium ETR. The normalized distribution profile for sediment of both sampling points was similar, showing enrichment for light and medium REE. The Ce/Ce* ratio close to 1 suggests that the sediments of both points are earthy and red clays (rich in Fe oxyhydroxide). It was also investigated how some ionic species commonly found in water bodies act as extractors, precipitating/complexing agents and their roles in the mechanism of ion exchange involving REE. These studies showed that F¯ , Cl¯, and fulvic acid can potentiate extraction of REE from sediment, while among the cationic species investigated, only Al3+ showed the ability to remove LREE from the sediment, probably by ion exchange. Studies of complexation and precipitation of REE by anionic species showed that F- > PO43- > fulvic acid ≈ SO42- in the removal of REEs from the water column to the sediment. Different materials (DEHPA and AG 50W-X8) were used to prepare columns for separation of Gd isotopes and subsequent determination by MC-ICP-MS. The methods using columns were studied in batch and flow, using different concentration of HCl and HIBA to promote selective desorption of Gd. The best condition for the separation of Gd isotopes was achieved with the combination of AG 50W-X8 column with the DEHPA column. The optimized separation method allowed analytical recovery (>95%) for 3 of the 5 isotopes of Gd (Gd155, Gd157 and Gd160). Recoveries for isotopes Gd156 and Gd158 were around 66.1% and 94.6%, respectively.

A cromatografia por injeção sequencial (SIC) expandiu a aplicabilidade de sistemas de análises em fluxo com separações à baixa pressão, permitindo a análise de diversos analitos em uma mesma amostra, explorando os benefícios da automação. Visando ampliar a aplicabilidade do SIC e explorar as suas características, foram desenvolvidas três estratégias analíticas. A primeira proposta foi o desenvolvimento de um procedimento para pré-concentração de compostos fenólicos (resveratrol, quercetina e canferol) diretamente na coluna cromatográfica. Respostas lineares foram observadas entre 0,1 e 1,00 mg L-1 (r > 0,997), com limites de detecção (LOD) estimados em 0,2, 8 e 9 g L-1 e fatores de enriquecimento de 84, 35 e 29, para resveratrol, quercetina e canferol, respectivamente. O procedimento foi aplicado à determinação de compostos fenólicos em cervejas, após clean up das amostras por uma adaptação da metodologia QuEChERS, com recuperações entre 84 e 110%. Uma estratégia pioneira para cromatografia bidimensional ampliou a capacidade de separação do SIC, explorando colunas cromatográficas com diferentes características químicas. A aplicabilidade foi demonstrada pela separação das aminas biogênicas histamina, tiramina, feniletilamina e triptamina empregando, na primeira dimensão cromatográfica, uma coluna monolítica de sílica funcionalizada com cianopropil, com fase móvel completamente aquosa e, na segunda dimensão cromatográfica, uma coluna particulada do tipo C18, com fase móvel 7% v/v de acetonitrila em solução de ácido fosfórico pH 2,5. Respostas lineares foram obtidas entre 10 e 50 mg L-1, para histamina, tiramina e feniletilamina e entre 10 e 40 mg L-1 para triptamina (r > 0,997), com LOD estimados em 3, 8, 2 e 0,3 mg L-1, para histamina, tiramina, feniletilamina e triptamina, respectivamente. Foi obtida boa precisão (CV de 3,0%, n = 12) e resolução de 1,72 foi alcançada entre os picos mais próximos (tiramina e feniletilamina). A terceira proposta objetivou a separação de aminas biogênicas com eluição por gradiente de concentração gerado pela dispersão de uma alíquota de acetonitrila em água. Histamina, tiramina, feniletilamina e triptamina foram utilizadas como analitos modelo, empregando uma coluna particulada com sílica funcionalizada com C18. O tempo de análise foi de 2,5 min, com resolução de 1,6 entre os picos da feniletilamina e triptamina, e LOD de 1,6, 1,7, 1,3 e 0,4 mg L-1, para histamina, tiramina, feniletilamina e triptamina, respectivamente. Respostas lineares foram obtidas entre 5 e 30 mg L-1 (r > 0,991), com CV (n=10) dos tempos de retenção e área de pico entre 0,08% - 0,84% e 1,5 2,5%, respectivamente Sequential injection chromatography (SIC) has expanded the applicability of low-pressure separations in flow analysis, allowing the determinations of several analytes in the same sample. Aiming at further expansion of the applicability of SIC and a better exploitation of its analytical characteristics, three analytical strategies were developed. The former involved a novel procedure for in-line concentration of phenolic compounds (resveratrol, quercetin, and kaempferol) directly on the chromatographic column. Linear responses were observed within 0.1 and 1.00 mg L-1 (r > 0.997), with detection limits (LOD) estimated as 0.2, 8, and 9 g L-1 and enrichment factors of 84, 35, and 29, for resveratrol, quercetin, and kaempferol, respectively. The procedure was applied to the analysis of beers, after sample clean up by an adaptation of the QuEChERS method, with recoveries between 84 and 110%. The second strategy involved the pioneer exploitation of two-dimensional chromatography aiming at to expand the separation capacity of SIC by using chromatographic columns with different chemical characteristics. The feasibility of the innovation was demonstrated by separation of the biogenic amines histamine, tyramine, phenylethylamine, and tryptamine, using a cyanopropyl monolithic column with a completely aqueous mobile phase as the first chromatographic dimension and a superficially porous column (C18) with 7% v/v of acetonitrile in phosphoric acid solution pH 2.5 as the second one. Linear responses were obtained in the 10 - 50 mg L-1 range for histamine, tyramine and phenylethylamine and in the 10 - 40 mg L-1 range for tryptamine (r > 0.997), with LOD of 3, 8, 2, and 0.3 mg L-1, respectively. Precise results (CV of 3.0%, n = 12) and resolution of 1.72 between the nearest peaks (tyramine and phenylethylamine) were achieved. The third strategy referred to an advanced separation of biogenic amines with gradient elution attained by dispersing an acetonitrile aliquot in water. Histamine, tyramine, phenylethylamine, and tryptamine were selected as model analytes, and a particulate column with C18 functionalized silica was employed. The analysis time was 2.5 min, the resolution of the phenylethylamine and tryptamine peaks was 1.6, and LOD values for histamine, tyramine, phenylethylamine, and tryptamine were 1.6, 1.7, 1.3, and 0.4 mg L-1, respectively. Linear responses ranged from 5 to 30 mg L-1 (r > 0.991) and CV (n = 10) of retention times and peak area were within 0.08% - 0.84% and 1.5 - 2.5%, respectively

O processamento hidrometalúrgico de metais estratégicos como cobre e cobalto é um assunto de grande relevância atual, considerando os aspectos econômicos e ambientais associados. Nesta tese, a interação de nanopartículas superparamagnéticas funcionalizadas com grupos etilenodiamina com íons de metais de transição foi investigada sob o ponto de vista físico-químico, focalizando a cinética de adsorção e o equilíbrio de complexação, visando aprofundar o conhecimento da nanohidrometalurgia magnética aplicada aos vários sistemas. Também foi estudada a influência de possíveis variáveis, como a presença de contra íons na solução e a seletividade de captura para diferentes sais de íons de metais de transição. Especial destaque foi dada à elaboração das isotermas de adsorção por via analítica e por meio da análise dos potenciais zeta em solução. Os modelos propostos proporcionaram uma visão crítica, contrastante, entre as duas metodologias, levando em conta o caráter solvodinâmico associado às medidas de potencial zeta, e os efeitos de formação de pares iônicos influenciando o potencial ao nível da camada que corresponde ao plano de deslizamento das nanopartículas. A possível aplicação dos sistemas no desenvolvimento da cromatografia magnética por afinidade voltada para biomoléculas, foi demonstrada na adsorção seletiva da mioglobina pelas nanopartículas funcionalizadas com cobre. A isoterma de Langmuir nesse caso mostrou um processo reversível, onde os processos de adsorção e dessorção pode ser controlada pela concentração hidrogeniônica empregada no meio reacional. Hydrometallurgical processing of strategic elements such as copper and cobalt is a subject of great relevance because of the economical and environmental issues involved. In this thesis, the interaction of superparamagnetic nanoparticles functionalized with ethylenediamine groups with transition metal ions, such as copper(II) and cobalt(II), has been investigated from the physico-chemical point of view, focusing on the adsorption kinetics and complexation equilibrium involved, aiming the understanding of magnetic nanohydrometallurgy applied to those systems. Also investigated was the influence of possible variables, such as the counter ions in solution and the adsorption selectivity observed in the comparison of different metal ions. Special emphasis was applied to the construction of adsorption isotherms using analytical methods (EDX) and zeta potentials measured in situ in aqueous solution. The proposed models in both cases, provided a critical view of the methodologies, showing the contrasts and the special role of the solvodynamic effects associated with the zeta potentials, including the formation of ion pairs at the nanoparticles slipping plane. The possible application of the systems in the development of magnetic affinity chromatography has also been demonstrated in the selective adsorption of mioglobin by the superparamagnetic nanoparticles containing copper ions. The Langmuir isotherm revealed a reversible process, in which the adsorption and desorption steps can be controlled by the pH of the reactional media.

Processos Oxidativos Avançados (POAs), em especial, os sistemas UV/H2O2 e UV/TiO2 vêm encontrando uso crescente como procedimentos alternativos de preparo de amostra para a remoção de matéria orgânica, por oferecerem uma abordagem mais limpa e verde que os convencionais (p. ex., digestão ácida e digestão assistida por micro-ondas). Com intuito de estender essa abordagem, investigou-se nessa tese de doutorado a viabilidade da combinação de POAs-UV com a eletroforese capilar como ferramenta auxiliar para o monitoramento dos produtos de fotodegradação e como etapa de derivatização fotoquímica. Para isso, foi estudada a oxidação fotoquímica e fotocatalítica do 1-propanol em fase aquosa utilizando, inicialmente, uma lâmpada de vapor de mercúrio como fonte de irradiação e monitoramento dos produtos formados por CE-C4D em sistema off-line. Soluções de 1-propanol 1 mmol L-1 foram irradiadas em cubetas de quartzo e plástico (para bloqueio da radiação UV-B e UV-C), em um digestor fotoquímico, construído em laboratório, equipado com uma lâmpada de vapor de mercúrio de alta pressão (400 W). Os efeitos da adição de TiO2 P25 (50 750 mg L-1) e H2O2 (0,05 2,0 % v/v) foram avaliadas em função do tempo de irradiação (1 ∗ 60 min). As separações foram realizados utilizando um capilar de sílica de 50 µm d.i. e 55 cm de comprimento (10 cm de caminho efetivo). O tempo de injeção foi de 10 segundos (5 kPa) e a separação foi realizada aplicando-se 30 kV. O eletrólito de corrida (BGE), composto por CHES 30 mmol L-1 e NaOH 15 mmol L-1 (pH 9,2) foi utilizado para a separação dos produtos de oxidação. Para a conversão fotoquímica do 1-propanol aos correspondentes ácidos carboxílicos, as reações fotoquímicas promovidas na região UV-C e UV-B foram mais efetivas em relação somente ao uso de UV-A (em cubeta de plástico) na presença de TiO2 como fotocatalisador. A adição de H2O2 (0,1 % v/v) praticamente triplicou a geração dos carboxilatos após 10 minutos de irradiação em cubeta de quartzo. Nas condições selecionadas, propionato, acetato, formiato e malonato foram identificados, apresentando concentrações de 50, 400, 50 e 200 µmol L-1, respectivamente, o que corresponde, em termos de balanço de massa, a cerca de 70 % da concentração inicial de 1-propanol (1 mmol L-1). A formação de malonato a partir do 1-propanol, aparentemente, não reportado antes na literatura, pode sugerir um método alternativo mais simples e verde para a síntese de ácido malônico (ou malonato). Noutra vertente, buscando utilizar o sistema UV/H2O2 como método alternativo de derivatização fotoquímica, foi proposta, pela primeira vez, uma metodologia simples e rápida para a determinação de álcoois em amostras reais baseado na oxidação fotoquímica de etanol usando irradiação por LED-UV, em substituição à lâmpada de vapor de mercúrio, e com posterior separação e detecção realizada por CE-UV (indireta). Soluções de etanol 1 mmol L-1 foram irradiadas por 15 minutos em cubetas (vidro ou quartzo) na presença de H2O2 2 % v/v e HCl 10 mmol L-1, e posicionadas sobre uma matriz de LED 3x3 ( λ= 367 nm, E = 10V, i = 700 mA), fixada num dissipador com ventoinha para refrigeração. A eficiência de conversão do etanol em ácido acético foi reprodutível e próxima a 16 %. O eletrólito de corrida (BGE) selecionado para a separação foi composto de His 30 mmol L-1 e ácido benzoico (BA) 15 mmol L-1 na presença de CTAB 0,2 mmol L-1 (inversor de EOF). Aplicando-se um potencial de 30 kV entre as extremidades de um capilar de 50 µm de d.i. e 60 cm de comprimento (50 cm ao detector UV (λ = 214 nm)), o pico do acetato foi obtido em menos de 3 minutos. Para a quantificação do acetato gerado, uma curva de calibração (0,1 a 2 mmol L-1) de etanol irradiado foi construída nas condições selecionadas. O método proposto foi aplicado à análise, em duplicata, de 12 tipos de bebidas alcoólicas, cujo teor de etanol variou de 5% v/v (cerveja) até 53 % v/v (whiskey). Seguindo a crescente tendência de miniaturização de sistemas analíticos, um método rápido, simples e barato para imobilização de TiO2 em PMMA (acrílico) por drop coating foi desenvolvido visando a construção de dispositivos miniaturizados de tratamento de amostra por irradiação LED-UV. Para isso, canais em \"zigzag\" foram gravados em uma peça de acrílico (15x30x3 mm) com uma cortadora a laser de CO2 (100 W) ajustada com potência de 20 %, fora de foco, e a uma velocidade de 10 mm s-1. Um orifício (2 mm diâmetro) foi perfurado em cada extremidade do canal para entrada/saída de solução. Para a etapa de imobilização, 25 mg de TiO2 (P25) foram dispersos em 1 ml de uma mistura 1:1 v/v de acetato de etila e acetona na presença de uma gota de um dispersante comercial (Disperbyk 110) para estabilizar a suspensão. Após 1 hora de secagem à temperatura ambiente, uma fina camada de TiO2 permaneceu fortemente aderida nos canais. Para selagem do chip com uma janela para irradiação, numa abordagem inovadora, utilizou-se película de protetor de tela de smartphone, que consiste de uma fina camada de vidro temperado com uma camada adesiva em uma das faces (T > 80 %, para λmax = 367 nm). O reator miniaturizado foi testado para a avaliação da degradação de EDTA, poluente orgânico reconhecido por ser estável e de baixa biodegradabilidade. Uma solução de EDTA 0,1 mmol L-1 (pH 6) foi bombeada pelos canais em diferentes vazões com o LED ligado ou desligado. As amostras foram reforçadas com a adição de 100 µmol L-1 de MES como padrão interno. As áreas de pico normalizadas obtidas por CE-C4D indicaram uma diminuição de 63,5 % do sinal de EDTA (RSD = 8,4 %, n = 3) durante irradiação com vazão de 192 µL (tresid = 60 s), não sendo observado pico detectável do EDTA remanescente para vazões menores. Os resultados são bastante promissores, vez que nenhum oxidante auxiliar e/ou O2 foi utilizado, e encorajam novos estudos para o aprimoramento e aplicação desses dispositivos. Advanced Oxidative Processes (AOPs), mainly, the systems UV/H2O2 and UV/TiO2 are finding increased use as alternative sample preparation procedures for the decomposition of organic matter, since they offer a cleaner approach compared to conventional ones (e.g. acid digestion and microwave-assisted acid digestion). Aiming toextend this approach, in this thesis the feasibility of combining AOPs-UV with Capillary Electrophoresis was investigated as an auxiliary tool of analysis for the monitoring of photodegradation products as well as for photochemical derivatization purposes. In this sense, the photodegradation products of 1-propanol in aqueous phase were studied by identifying and quantifying by CE-C4D the carboxylic acids formed under off-line irradiation with a mercury lamp. For the described experiments, 1 mmol L-1 1-propanol solutions were dispensed in either quartz or plastic cuvettes (as barrier to block UVB and UVC) and placed inside a photoreactor (10 cm apart from an air-cooled 400 W high pressure UV mercury lamp). The effects of the addition of P25 TiO2 (50 750 mg L-1) and/or H2O2 (0.05 2.0 % w/w) were evaluated as a function of the irradiation time (1 - 60 min). All CE experiments were carried out using a silica capillary of 50 µm i.d. and 55 cm length (10 cm effective). Injection time was 10 s under 5 kPa and the separation voltage was 30 kV. To achieve the separation of the oxidation products, 30 mmol L-1 CHES and 15 mmol L-1 NaOH, pH 9.2, was used as background electrolyte. The photochemical reactions promoted in the UVC and UVB spectral regions were more effective in converting 1-propanol into carboxylic acids than in the UVA-Vis regions in presence of TiO2 as photocatalyst. The addition of H2O2 (0.1% w/w) roughly tripled the generation of carboxylic acids so much so that after just 10 min of irradiation in quartz cuvettes, besides of propionate, acetate and formate, also malonate was determined by CE-C4D at concentrations of 50, 400, 50 and 200 µmol L-1 respectively, thus accounting for 70 % of the initially available 1-propanol (1 mmol L-1). Besides of the environmental significance of all the results attained by CE-C4D, the photochemical double carboxylation of 1-propanol to malonic acid, apparently not previously reported, may deserve further investigation as a cleaner alternative for the production of this important chemical building block. Aiming to use the UV/H2O2 system as an alternative method of photochemical derivatization a fast, simple and clean analytical approach was proposed for the determination of primary alcohols based on the photochemical oxidation of ethanol using UV-LED irradiation in the presence of 2 % (v/v) H2O2 and 10 mmol L-1 HCl, followed by CE separation with UV indirect detection. Standard solutions of 1mmol L-1 ethanol were irradiated for 15 min in a cuvette (glass or quartz) placed on a matrix of 3x3 LEDs ( λ= 367 nm, E = 10V, I = 700 mA) mounted on a aluminum heat sink with cooling fan. The conversion efficiency of ethanol to acetic acid was reproducible and close to 16 %. The electrolyte (BGE) selected for CE was composed of 30 mmol L-1 His and 15 mmol L-1 of benzoic acid in the presence of 0.2 mmol L-1 CTAB (EOF inverter). By applying 30 kV to the ends of a capillary of 50 m of i.d, 60 cm of length with 50 cm to the UV detector (λ = 214 nm), the peak of the acetate was observed in less of 3 min. The linear range extended from 0.1 to 2 mmol L-1 of acetic acid generated after UV irradiation. The proposed method was successfully applied to the analysis, in duplicate, of 12 different types of alcoholic beverages with an alcohol content ranging from 5 % v/v (beer) to 53 % v/v (whiskey). In line with the trend towards miniaturization of analytical systems, a simple, fast and inexpensive method of TiO2-immobilization on PMMA by drop coating was developed for a new microfluidic UV-LED photocatalytic reactor. Firstly, a zigzag micro-channel were engraved in a PMMA chip (15x30x3 mm) with a 100 W CO2 laser set at 20 % of power and out of focus, at a speed of 10 mm s-1. A hole (2 mm of diameter) was drilled at each end of micro-channel for input/output of solution. A dispersion of 25 mg TiO2 (P25 Evonik) in 1 mL of ethyl acetate plus a commercial dispersing additive (Disperbyk 110) was applied to the channels. After one hour of drying at room temperature a thin and strongly adhered TiO2-layer remained in the micro-channels. The innovative window sealed on the microfluidic chip was a smartphone screen protector consisting of a thin tempered glass blade with self-adhesive underside (UV-transmittance > 80 % at the LED peak λ of 367 nm). The photocatalytic reactor chip was tested with a solution of EDTA, a stable and poorly biodegradable water pollutant. A 0.1 mmol L-1 EDTA solution at pH 6 was pumped through the micro-reactor at various flow rates with the LED ON or OFF. Samples of 100 µL of effluent were spiked with 100 µmol L-1 MES solution (internal standard) and injected in a mass spectrometer. The normalized peaks indicated an average decrease of 63.5 % (RSD = 8.4 %, n = 3) of [EDTA] under irradiation at a flow rate of at 192 µL min-1 (60 s residence time in the reactor) and undetectable concentration at lower flow rates. The promising first results (with no auxiliary oxidant other than dissolved oxygen) encourage further studies with the new photocatalytic microfluidic reactor with TiO2 coated channels.

Nesse trabalho de duas partes, colunas monolíticas poliméricas foram aplicadas em extração em fase sólida e em nanocromatografia capilar, duas das suas mais importantes aplicações. Na primeira parte foi desenvolvido um monolito para extração em fase sólida dos metais Cd(II), Pb(II) e Cu(II), que foi acoplada on-line com detecção eletroquímica com o auxílio de instrumentação de análise por injeção sequencial (SIA). A coluna usada como suporte sólido para extração em fase sólida foi obtida com a copolimerização entre formador de ligação cruzada etileno dimetacrilato (EDMA) e monômero funcional glicidil metacrilato (GMA), preparada a partir de uma mistura reacional composta de 30% GMA, 10% EDMA, 5% H2O, 35% n-propanol e 20% 1,4- butanodiol, aquecida durante 24 horas à 60°C. Essa composição e condições de polimerização favoreceram a permeabilidade do monolito, o que foi necessário para o acoplamento no SIA. Após a obtenção do monolito base o mesmo foi modificado pela reação do anel epóxi do grupo GMA com ácido iminodiacético (IDA) para garantir propriedades de quelação de metais e maior capacidade de adsorção para a coluna. O monolito foi caracterizado com imagens de microscopia de varredura eletrônica (MEV) e a capacidade de extração foi de 4,4 ± 0,3 mg Cu(II) m-1 obtida com curvas de breakthrough. O método de determinação on-line dos metais operado por SIA, que executou as etapas de carregamento de amostra, limpeza da coluna, eluição dos analitos e recondicionamento dos sítios ativos teve frequência amostral de 6,8 injeções por hora. Os limites de detecção (LD) e quantificação (LQ) para o método foram, respectivamente, de 1,0 e 3,3 µg L-1 para o Cd(II), 0,7 e 2,2 µg L-1 para o Pb(II) e 0,5 e 1,8 µg L-1 para o Cu(II). O método foi aplicado na determinação dos metais em diferentes matrizes de águas naturais, sendo encontrado Cu(II) em algumas amostras. A exatidão do método foi avaliada com estudos de adição e recuperação nessas águas, obtendo-se valores entre 75,5 e 116,6%. Na segunda parte do trabalho foi utilizada uma coluna polar composta da sulfobetaína zwitteriônica N,N-dimetil-N-metacriloil-oxietil-N-(3-sulfopropil) amônio betaína (MEDSA) e do formador de ligações cruzadas dioxietil dimetacrilato (DiEDMA) em Nanocromatografia de Interação Hidrofílica (HILIC) para fazer a separação de Dopamina, Epinefrina, Norepinefrina, L-DOPA, Tiramina, DOPAC e Ácido Homovanílico, neurotransmissores, alguns de seus metabólitos e precursores, compostos polares de baixa massa molecular. A seletividade cromatográfica da coluna foi altamente dependente da composição da fase móvel aquosa:orgânica, apresentando um mínimo de retenção na transição do mecanismo HILIC para a fase reversa (RP). Ajustando os dados experimentais de fatores de retenção em função da composição da fase móvel com o modelo de retenção duplo foi possível prever qual composição de fase móvel promoveria a separação dos analitos da mistura, que foi atingida em torno de 85% acetonitrila e 15% H2O. A coluna foi modificada com o grupo zwitteriônico 2-metacriloil-oxietil fosforilcolina (MPC) por UV grafting e a modificação da metade do comprimento da coluna durante 30 minutos de exposição UV levou às mudanças na seletividade cromatográfica. In this two parts work, polymeric monolithic columns were applied in solid phase extraction and in capillary nanochromatography, two of their most important applications. In the first part, a monolith for solid phase extraction of Cd(II), Pb(II) and Cu(II) metals was developed and coupled online with electrochemical detection with the aid of sequential injection analysis instrumentation (SIA). The column used as a solid support for solid phase extraction was obtained by copolymerization between the crosslinker ethylene dimethacrylate (EDMA) and the functional monomer glycidyl methacrylate (GMA), prepared from a reaction mixture composed of 30% GMA, 10% EDMA, 5% H2O, 35% n-propanol and 20% 1,4-butanediol, heated at 60 ° C for 24 hours. This composition and polymerization conditions favored monoliths permeability, which was required for the SIA coupling. After obtaining the base monolith, it was modified by reaction of the epoxy ring of the GMA group with the iminodiacetic acid (IDA) to guarantee metals chelating properties and increase adsorption capacity for the column. The monolith was characterized by scanning electron microscopy (SEM) images and extraction capacity was 4.4 ± 0.3 mg Cu(II) m-1, obtained from breakthrough curves. The method for online determination of metals operated by SIA, which performed the steps of sample loading, column cleaning, analyte elution and reconditioning of active sites had a sampling throughput of 6.8 injections per hour. The limits of detection (LD) and quantification (LQ) for the method were, respectively, 1.0 and 3.3 µg L-1 for Cd(II), 0.7 and 2.2 µg L-1 for the Pb(II) and 0.5 and 1.8 µg L-1 for Cu(II). The method was applied for the determination of metals in different natural water matrices, finding Cu(II) in some samples. The accuracy of the method was evaluated with addition and recovery studies in these waters, finding recoveries between 75.5 and 116.6%. In the second part of the work, a polar column composed of the zwitterionic sulfobetaine N,N-dimethyl-N-methacryloyloxyethyl-N-(3-sulfopropyl) ammonium betaine (MEDSA) and the cross-linker dioxyethyl dimethacrylate (DiEDMA) was used in Hydrophilic Interaction Nanocromatography (HILIC) to separate Dopamine, Epinephrine, Norepinephrine, L-DOPA, Tyramine, DOPAC and Homovanilic Acid, neurotransmitters, some of its metabolites and precursors, which are polar compounds of low molecular mass. The chromatographic selectivity of the column was highly dependent on the composition of the aqueous:organic mobile phase, showing a minimum retention at the transition from the HILIC to the reverse phase (RP) mechanism. By adjusting the experimental data of retention factors as a function of mobile phase composition with the double retention model it was possible to predict which mobile phase composition would promote the separation of the mixed analytes, which was achieved around 85% acetonitrile and 15% H2O. The column was modified with the 2-methacryloyl oxyethyl phosphorylcholine (MPC) zwitterionic group by UV grafting and the modification of half columns length during 30 minutes of UV exposure led to changes in the chromatographic selectivity.

Estudos envolvendo os glicocorticoides merecem destaque devido a serem hormônios responsáveis pela transferência de informações e instruções às células, desta forma regulando o metabolismo, desenvolvimento, crescimento, função imune e também auxiliam no controle das funções tanto reprodutivas quanto tecidual. Estes também são sintetizados e amplamente utilizados com finalidade terapêutica processos alérgicos, tratamento de doenças autoimunes, em transplantes no pré-operatório e/ou pós-operatório-, devido a sua eficiente ação como imunossupressores e anti-inflamatórios. Os dois primeiros capítulos deste trabalho exibem uma revisão da literatura com foco em considerações gerais sobre os glicocorticoides, metodologias empregadas na análise destes hormônios e fundamentos da eletroforese capilar. Na sequência, o quarto capitulo, mostra a otimização da separação de 17 glicocorticoides utilizando cromatografia eletrocinética micelar devido a alto grau hidrofóbico dos analitos. Para tal, a composição do eletrólito consistiu em 20mM de tetraborato de sódio (pH=9.3) e 30 mM de dodecil sulfato de sódio (como surfactante), e a interação soluto-micela e, portanto, retenção do soluto, foi manipulada com a adição (volume/volume) de solventes orgânicos na composição de até 20% acetonitrila (ACN), 20% etanol (EtOH) e 1% tetrahidrofurano (THF), a qual se baseia num modelo de desenho de misturas (totalizando dez diferentes eletrólitos), e através desta abordagem um ótimo de separação foi obtido (13,3% EtOH, 3,3% ACN e 0,17% THF). A melhor condição de separação foi testada qualitativamente numa amostra de urina de um voluntário que faz uso contínuo de prednisona como terapia corticoidal. As misturas de solventes estudadas neste trabalho afetam a solubilidade dos hormônios na fase aquosa e a estrutura micelar também sofre grande impacto,principalmente na camada de solvatação. O quarto capítulo busca racionalizar tais efeitos através da obtenção de descritores, e as informações contidas nos descritores hidrofóbicos e hidrofílicos são sempre relevantes e contribuem nas correlações encontradas. Obteve três grupos de comportamento distinto, onde a capacidade doadora e aceptora de prótons para a realização de ligações de hidrogênios foram as interações consideradas as mais relevantes para o comportamento observado da separação. E o capítulo final, apresenta possibilidades de aproveitamento no controle de qualidade na indústria farmacêutica, métodos baseados na injeção e tensão inversas foram propostos a fim de ganho de tempo de análise (máximo de 5 minutos), estes foram validados seguindo o protocolo preconizado pela ANVISA (Agência Nacional de Vigilância Sanitária) nos parâmetros: precisão, exatidão, seletividade, linearidade, limites de detecção e quantificação e robustez; e aplicados na quantificação de quatro (diferentes formulações comerciais contendo glicocorticoides (prednisona 20 mg, betametasona 4 mg, furoato de mometasona 200 mcg e dipropionato de beclometasona 200 mcg). Studies involving glucocorticoids deserve to be highlighted because they are hormones responsible for the transfer of information and instructions to cells, thus regulating metabolism, development, growth, immune function and also assist in the control of both reproductive and tissue functions. These are also synthesized and widely used for therapeutic purposes - allergic processes, treatment of autoimmune diseases, in preoperative and/or postoperative transplants - due to their efficient action as immunosuppressants and anti-inflammatories. The first two chapters of this paper present a review of the literature focusing on general considerations about glucocorticoids, methodologies used in the analysis of these hormones and fundamentals of capillary electrophoresis. Subsequently, the fourth chapter shows the optimization of the separation of 17 glucocorticoids using micellar electrokinetic chromatography due to the high hydrophobic degree of the analytes. To this end, the electrolyte composition consisted of 20 mM sodium tetraborate (pH = 9.3) and 30 mM sodium dodecyl sulfate (as a surfactant), and the solute-micelle interaction and therefore solute retention was manipulated with organic solvent in the composition of up to 20% acetonitrile (ACN), 20% ethanol (EtOH) and 1% tetrahydrofuran (THF), which is based on a mixture design model (totaling ten different electrolytes), and through this approach an optimal separation was obtained (13.3% EtOH, 3.3% ACN and 0.17% THF). The best separation condition was qualitatively tested in a urine sample from a volunteer who makes continuous use of prednisone as corticosteroid therapy. The solvent mixtures studied in this work affect the solubility of the hormones in the aqueous phase and the micellar structure also has a great impact, especially on the solvation layer. The fourth chapter seeks to rationalize these effects by obtainingdescriptors, and the information contained in the hydrophobic and hydrophilic descriptors is always relevant and contributes to the correlations found. It obtained three groups of distinct behavior, where the donor and acceptor capacity of protons for the realization of hydrogen bonds were the interactions considered the most relevant for the observed behavior of the separation. And the final chapter presents possibilities of use in quality control in the pharmaceutical industry, methods based on injection and reverse voltage were proposed in order to gain analysis time (maximum of 5 minutes), these were validated following the protocol recommended by ANVISA (Brazilian National Agency of Sanitary Surveillance) in the parameters: precision, accuracy, selectivity, linearity, limits of detection and quantification and robustness; and applied in the quantification of four different commercial formulations containing glucocorticoids (prednisone 20 mg, betamethasone 4 mg, mometasone furoate 200 mcg and beclomethasone dipropionate 200 mcg).

As Terras Raras (TRs), particularmente a série dos lantanídios, são consideradas elementos estratégicos da tecnologia moderna devido ao seu papel essencial na catálise petroquímica, lasers, materiais luminescentes, e na fabricação de superimãs necessários para conversão de energia em carros elétricos e geradores eólicos. Atualmente, o comércio internacional de TRs é dominado pela China (> 90%). O Brasil apresenta um enorme potencial em termos de reservas de TRs, mas o país ainda carece de uma tecnologia competitiva para o processamento mineral, incluindo a separação e produção de elementos. Processos hidrometalúrgicos baseados na extração por solvente e troca iônica são normalmente empregados pelos produtores, mas os processos são bastante caros e poluentes, envolvendo centenas de reatores e colunas para superar as propriedades químicas muito similares dos elementos. Esta tese relata uma tecnologia alternativa verde chamada Nanohidrometalurgia Magnética (NHMM), que faz parte dos nossos esforços para introduzir a nanotecnologia na área mineral. A tecnologia é baseada em nanopartículas superparamagnéticas, previamente projetadas com um revestimento protetor e um agente complexante específico, como o DTPA, para sequestrar os elementos estratégicos da solução lixiviada. NHMM permite a captura e processamento de elementos metálicos diretamente a partir de solução aquosa, sem empregar solventes orgânicos. Depois de confinar o elemento com o uso de um ímã externo (Nd2Fe14B), ele pode ser facilmente separado da mistura e liberado pela aplicação de condições ácidas leves, enquanto as nanopartículas magnéticas retornam ao processo, para um novo procedimento em lote. Na escala laboratorial, todo o procedimento pode ser realizado no mesmo reator, cumprindo, além das instalações de processamento e recuperação, os requisitos mais importantes da Química Verde. Esta tese foi concentrada na extração e separação de elementos de lantanídios da monazita. Um estudo detalhado termodinâmico e cinético foi realizado para compreender o processo. O intrigante comportamento magnético das nanopartículas magnéticas revestidas de lantanídios também foi investigado, fornecendo um ensaio crítico de seu comportamento magnetoforético em solução aquosa. O comportamento magnetoforético das nanopartículas superparamagnéticas permitiu monitorar sua interação direta com os íons lantanídeos, ilustrando uma nova perspectiva no processo de separação. Rare earths (RE), particularly the lanthanide series, are considered strategic elements in modern technology because of their essential role in petrochemical catalysis, lasers, luminescent materials, and in the fabrication of strong magnets required for energy conversion in electric cars and aeolic generators. Currently, the international RE commerce is dominated by China (> 90%). Brazil exhibits a huge potential in terms of RE reserves but the country still lacks a competitive technology for mineral processing, including the element separation and production. Hydrometallurgy processes based on solvent extraction and ionic exchange are normally employed by the producers, but the processes are rather expensive and polluting, involving hundred reactors and columns to overcome the challenge of dealing with elements exhibiting very similar chemical properties. This thesis reports an alternative green technology named Magnetic Nanohydrometallurgy (MNHM), reinforcing our attempts and efforts to introduce Nanotechnology in the mineral area. The MNHM technology is based on superparamagnetic nanoparticles, previously engineered with a protecting coating and a specific complexing agent, such as DTPA, for sequestering the strategic elements from the lixivia solution. MNHM allows the capture and processing of metal elements directly from aqueous solution, without employing organic solvents. After confining the element with the use of an external magnet (Nd2Fe14B), it can be easily separated from the mixture, and released by applying mild acidic conditions, while the magnetic nanoparticles return to the process, for a new batch procedure. At the laboratory scale, the entire procedure can be performed in the same reactor, fulfilling, in addition to the processing and recovery facilities, the most important requisites of Green Chemistry. This thesis was concentrated on the extraction and separation of lanthanide elements from monazite. A detailed thermodynamic and kinetic study was carried out to support the ideas, leading to a new separation technology, capable of obtaining and processing the lanthanides under green and sustainable conditions. The magnetophoretic behavior of the superparamagnetic nanoparticles allowed to monitor their direct interaction with the lanthanide ions, illustrating a new perspective in the separation process.

A constante de solubilidade do azoteto de prata, AgN3, foi avaliada por meio da sua solubilidade em água. A concentração de prata foi determinada em solução saturada de azoteto de prata a 25ºC utilizando a técnica de Espectrometria de Absorção Atômica com Chama obtevendo-se um valor de (2,7 ± 0,2) x10-5 mol L-1 com 95% de confiança. A concentração de prata foi também determinada pela técnica Potenciométrica utilizando eletrodo de prata metálica tratado previamente com solução saturada diluída de AgN3 e a solubilidade obtida foi de (2,43 ± 0,09) x10-5 mol L-1 com 95% de confiança. As constantes de solubilidade calculadas pela equação Ks = (solubilidade )2 foram (7,3 ± 0,1) x 10-10 mol2 L-2 por Espectrometria de Absorção Atômica com Chama e (5,9 ± 0,1) x10-10 mol2 L-2 por Potenciometria. Esses valores de constante de solubilidade estão vinculados ao tamanho da partícula do precipitado de (27 ± 2) µm. O grau de hidrólise do ânion azoteto foi avaliado medindo-se a variação de pH da água antes e após a saturação com o precipitado de azoteto de prata. A variação foi avaliada em (1,2 ± 0,6) x10-7 mol L-1 em relação à concentração de hidroxila liberada pela protonação do azoteto, valor este que se situou abaixo da variação da incerteza avaliada na solubilidade, razão pela qual não teve influência significativa (

No presente trabalho são apresentadas análises de amostras de proteínas totais e aminoácidos empregando-se os reagentes p-benzoquinona e tetraamin cobre (II). No caso do reagente p-benzoquinona, as análises foram feitas através de um sistema inédito em fluxo, no qual a mistura reacional passava através de um reator composto de um tubo capilar de aço inoxidável aquecido num banho de glicerina. Os derivados formados passavam através de uma cela de fluxo acoplada a um espectrofotômetro, onde eram feitas as leituras das absorbâncias. Este método se mostrou mais rápido em relação àquele feito em banho-maria. A utilização de um sistema de análise por injeção em fluxo (FIA) com o reagente tetraamin cobre (II), permitiu que as análises fossem feitas de forma rápida, a baixo custo e com a vantagem de não necessitarem de aquecimento, como no caso da p-benzoquinona. Os resultados das análises de amostras de albumina humana obtidos em ambos os métodos acima apresentaram boa concordância quando comparados àqueles obtidos pelo método Kjeldahl para as mesmas amostras. This work describes two methods for analysis of total proteins and aminoacids using both p-benzoquinone (PBQ) and tetraamin copper (II) reagents. With the p-benzoquinone reagent the method was performed by an original flow system made with stainless steel capillary tubing, conveniently heated into a glycerin bath, where the reactional mixture travels in its way to the detector. The derivate products are carried out to a flow cell adjusted to a spectrophotometer where the absorbances are measured. This method was efficient, with a fair cost, and providing results very faster than in the batch mode of operation. The second method, using the tetraamin copper (II) reagent, was performed by a common flow injection system (FIA). When compared with the PBQ method, the FIA tetramin copper (II) method was also rapid, efficient, with a fair cost and with the great advantage of simplicity, once it is performed at room temperature. The results obtained with human albumine samples using both methods are in agreement with those ones obtained by the Kjeldahl method for the same samples.

Introduzido na década de 1970, o glifosato figura entre os herbicidas mais consumidos em todo mundo. Devido a características como baixa toxicidade aguda a organismos não-alvo e alta eficiência na eliminação de plantas daninhas, o herbicida se tornou um sucesso de vendas, com um substancial incremento em sua utilização após o desenvolvimento de culturas geneticamente modificadas para tolerar o ingrediente ativo. O elevado consumo do glifosato vem se tornando uma preocupação para diferentes agências ambientais e de saúde. Consequentemente, métodos eficientes para a determinação e quantificação do herbicida se fazem necessários. Na presente dissertação, aprimorou-se um método que utiliza um sistema de análise de injeção sequencial por cromatografia líquida (SIC) com detecção por fluorescência para a determinação de glifosato e seu principal produto de degradação, o ácido aminometilfosfônico (AMPA), em amostras ambientais. Os limites de detecção (LD) e quantificação (LQ) para o glifosato foram 0,10 e 0,33 ԁmol L-1, respectivamente. Já para o AMPA, LD foi de 0,07 µmol L-1 e LQ de 0,22 µmol L-1. O método foi empregado na determinação das espécies em amostras de água fortificadas e gerou valores de recuperação entre 97,2 a 151,5% para o AMPA e 74,6 a 140,5% para o glifosato. Quando empregado em um estudo de adsorção-dessorção, o método foi capaz de produzir valores dos parâmetros de Freundlich e Langmuir comparáveis aos encontrados na literatura. Com qmax = 2,1 ± 0,1 µmol g-1 e KF = 0,53 ± 0,07 µmol1-1/n L1/n g-1, o Latossolo B se mostrou como o solo com maior capacidade de adsorver o glifosato. Em termos de dessorção, o percentual dessorvido ficou abaixo de 55% da quantidade inicialmente adsorvida para as concentrações trabalhadas. Introduced in the 1970, glyphosate figures among the most used herbicides in the world. Due to characteristics such as low acute toxicity to non-target organisms and high efficiency regarding the elimination of weeds, the herbicide has experienced a huge success in terms of safes. Since genetically modified crops that tolerate the active ingredient have been developed, these safes have continued to increase. Glyphosate\'s high consumption has become a concern to different environmental and health agencies. As a result, efficient methods for the determination of glyphosate and its main metabolite, aminomethylphosphonic acid (AMPA), are necessary. This dissertation describes improvements in a sequential injection chromatography method for the determination of glyphosate and aminomethylphosphonic acid in environmental samples. The limits of detection (LOD) and quantification (LOQ) for glyphosate is 0.10 e 0.33 µmol L-1, respectively. LOD of 0.07 µmol L-1 and LOQ of 0,22 µmol L-1 is registered for AMPA. The method was employed for the determination of both species in spiked water samples and recovery values between 97.2 a 151.5% was obtained for AMPA and between 74.6 a 140.5% for glyphosate. When used in an adsorption-desorption study, the method was capable of generating values for the Freundlich and Langmuir parameters that are similar to those found in the scientific literature. With a qm\" of 2.1 ± 0.1 µmol g-1 and KF = 0.53 ± 0.07 µmol1-1/n L1/n g-1, Latossolo B was the soil sample with the largest glyphosate adsorption capacity. Regarding desorption, the percentages desorbed were beiow 55% of the initial mass of glyphosate adsorbed for the concentrations used.

Os diferentes efeitos que Hg(II), As(III) e Se(IV) causam ao meio ambiente e à saúde dos seres vivos levaram ao desenvolvimento de uma ampla variedade de técnicas analíticas para a determinação destas espécies, com destaque para a voltametria e cronopotenciometria de redissolução. As interações com ligantes heterogêneos de ocorrência natural são fundamentais para o transporte e disponibilidade de Hg(II), As(III) e Se(IV) no meio ambiente. O estudo das interações pode contribuir com tecnologias de remediação mais eficientes, evitando a introdução, ou permitindo a remoção de espécies de Hg(II), As(III) e Se(IV) de meios impactados. Na presente tese foram desenvolvidos métodos controlados por Análise por Injeção Sequencial (SIA) com detecção eletroquímica, especificamente voltametria de onda quadrada (SIA-SWASV) para Hg(II), As(III) e Se(IV) e um método com detecção por cronopotenciometria (SIA-SCP) para Hg(II) visando sua utilização em estudos de interação com vermiculita natural e modificada com tióis, microalga Chlamydomonas reinhardtii e vermiculita modificada com poli-hidróxi-cátions de Fe(III). Em todos os casos foram usados eletrodos de ouro como eletrodo de trabalho. Os limites de detecção (LD) para Hg(II) foram de 0,01 e 0,02 µmol L-1 para os métodos SIA-CSP e SIA-SWASV, respectivamente. Para As(III) e Se(IV) os valores de LD foram de 0,02 e 0,06 µmol L-1, respectivamente. Para a adsorção de Hg(II) em amostras de vermiculita, a amostra modificada com cisteamina foi a que apresentou maior capacidade de adsorção (qmax), 83±30 µmol g-1. A variação da força iônica e do pH não afetou significativamente a adsorção nos materiais modificados com cisteamina, cisteína e (3-mercaptopropil)trimetoxisilano, devido a alta afinidade entre Hg(II) e os grupos tióis. Dessorções em HCl foram sempre < 21%, sugerindo que todos os materiais possuem potencialidade para aplicação in situ em ambientes impactados. A adsorção de Se(IV) na FeOH-VT resultou um qmax = 45±4 µmol g-1, sendo que a capacidade diminui com o aumento da força iônica, indicando que a atração eletrostática exerce papel importante na adsorção. A biossorção de Hg(II) na C. reinhardtii teve seu maior valor de qmax, 3,3±0,8 mmol g-1, em pH 4,0, sendo o Hg(II) concentrado no interior das células. A capacidade de adsorção de Hg(II) em C. reinhardtii foi significativamente maior do que na vermiculita, natural e modificada, sugerindo a elevada potencialidade para biorremediação de águas contaminadas. As medidas cronopotenciométricas feitas na presença das células sugerem que a interação é parcialmente lábil, de modo que essa fração trocável com o ambiente deveria ser considerada nos processos de tratamento. O aumento da força iônica praticamente não afetou a biossorção, indicando pouca influência de atração eletrostática. Estudos preliminares de biossorção de As(III) por C. reinhardii em um tempo de contato de 120 min resultaram em qmax = 41±1 µmol g-1, independente da variação do pH entre 4 e 7, enquanto que o aumento da força iônica aumentou as quantidades de As(III) biossorvido. The different effects that Hg(II), As(III) and Se IV) cause to the environment and to the health of living beings led to the development of a wide range of analytical techniques for the determination of these species, especially stripping voltammetry and chronopotenciometry. Interactions with heterogeneous naturally occurring ligands play a key role in the transport and availability of Hg(II), As(III) and Se(IV) in the environment. The study of these interactions may contribute to more effective remediation technologies, avoiding their loading in environmental compartments, or enabling the removal of Hg(II), As(III) and Se(IV) species from impacted medium. The present thesis describes the development of methods controlled by Sequential Injection Analysis (SIA) with electrochemical detection, specifically square wave voltammetry (SIA-SWASV) for determination of Hg(II), As(III) and Se(IV), and chronopotentiometry (SIA-SCP) for Hg(II) aiming their use in interaction studies with the clay mineral vermiculite (natural and modified with thiols and polyhydroxy cations of Fe(III)) and with the microalgae Chlamydomonas reinhardtii. In all cases gold electrodes were used as working electrode. The limits of detection (LOD) for Hg(II) were 0.01 and 0.02 µmol L-1 for SIA-SCP and SIA-SWASV methods, respectively. For As(III) and Se(IV) the LOD values were 0.02 and 0.06 µmol L-1, respectively. For the adsorption of Hg(II) in vermiculite samples, the sample modified with cysteamine showed the highest adsorption capacity (qmax), 83 ± 30 µmol g-1. As a consequence of the high affinity between Hg(II) and the thiols, the variation of the ionic strength and pH did not significantly affect the adsorption on materials modified with cysteamine, cysteine, and (3-mercaptopropyl) trimethoxysilane. Desorption in HCl was always < 21%, suggesting that all materials have potential for in situ application in impacted environments. Adsorption of Se(IV) in FeOH-VT resulted in a qmax = 45 ± 4 µmol g-1, and the capacity decreased with increasing ionic strength, indicating that the electrostatic attraction played an important role in adsorption. The biosorption of Hg(II) by C. reinhardtii had its greatest value qmax, 3.3 ± 0.8 mmol g-1, at pH 4.0, and Hg(II) concentrated in the cells. The adsorption capacity of Hg(II) in C. reinhardtii was significantly higher than that in vermiculite, natural or modified, suggesting high potential for bioremediation of contaminated water. The chronopotentiometric measurements in the presence of cells suggested that the interaction was partially labile, so that the exchangeable fraction with the environment should be considered for treatment processes. The increase in ionic strength did not affect the biosorption, indicating little influence of electrostatic attraction. Preliminary studies on biosorption of As(III) by C. reinhardii with a contact time of 120 min resulted in qmax = 41 ± 1 µmol g-1, independent of pH variation between 4 and 7, whereas the increase of ionic strength increased amounts of As(III) biosorbed.

Este tese de doutoramento versa sobre o estudo de estabilidade e caracterização de amostras de sedimentos de fundo fluviais de um ambiente contaminado, o Rio Tietê, São Paulo, Brasil. O trecho escolhido é considerado altamente contaminado, entre os reservatórios de Pirapora do Bom Jesus e de Barra Bonita, num total de 260 Km. Dez estações amostrais foram realizadas. As amostras foram mantidas a 4°C, na ausência de luz e sob atmosfera de nitrogênio. O estudo de estabilidade, realizado através de medidas mensais de potencial redox e de pH, durante um período de dois anos, indicou que as condições de estocagem utilizadas reproduzem de modo muito satisfatório as condições originais de amostragem. Os valores de potencial redox mostraram que a maioria das amostras são anóxidas. Foi desenvolvida uma metodologia simples e precisa para a determinação de sulfeto ácido volátil (SAV). Os resultados indicam níveis muito elevados no reservatório de Pirapora (450 µmol/g) e muito menores em Barra Bonita (3,2 µmol/g). Foi observada uma forte correlação entre o potencial redox (EH) e (pS) (0,9930), sugerindo que o par redox Sn2-/S0 controla o potencial redox no trecho anóxido. Os resultados de carbono orgânico indicam um elevado consumo de matéria orgânica nas condições anóxidas. Ácidos húmicos isolados de algumas amostras indicaram uma relação C/H e C/N típica de substâncias húmicas de solo. Com relação à presença de metais pesados, foram encontrados níveis elevados em Pirapora, superiores aos de folhelho médio: (Cu, 167 ppm; Cr, 206 ppm; Pb, 259 ppm; Cd, 7,4 ppm; Zn, 573 ppm; Ni, 130 ppm; Fe, 6,3%; Mn; 167 ppm). Em Barra Bonita os resultados foram semelhantes aos de folhelho médio, não indicando haver contaminação por metais pesados neste ponto. Os resultados percentuais de metais potencialmente biodisponíveis, que indicam contaminação recente, revelaram que Pirapora é uma fonte potencial de contaminação para Cu (73%); Pb(41%); Cd (53%) e Ni (81%). A comparação destes resultados com o método de extração sequencial possibilitam inferir que embora o ambiente seja anóxido e sulfídrico, esses metais estão na forma de complexos lábeis e solúveis, como polissulfetos, contrariando as solubilidades de equilíbrio dadas pelos valores de constantes de solubilidade. As análises granulométricas indicaram a presença de uma elevada fração de silte e argila em Pirapora, sugerindo que o sedimento de Pirapora tem um importante papel na redistribuição dos metais à coluna d\'água. A microscopia eletrônica de varredura sugeriu contaminação nas amostras de Pirapora por metais pesados. O método de extração sequencial indicou que os metais contaminantes estão associados preferencialmente às frações facilmente redutível, moderadamente redutível, e de sulfetos e matéria orgânica. The aim of this doctor thesis is the study of stability and characterization of depth fluvial sediments samples from a contaminated environment, Tietê River, São Paulo, Brazil. The interval choose was the most contaminated one, between Pirapora and Barra Bonita reservoirs, in a distance of 260 Km. Ten sampling stations were done.The samples were keep at 4°C, in the dark and under nitrogen atmosphere, the stability study, carried out under mensal measurements of EH and pH, in the time of 2 years, indicated that sampling conditions adopted reproduced very simillary the original sampling conditions. The EH values showed that the environment is anoxic. It was develop a realibility and simple methodology to the determination of AVS. The results indicates high levels of AVS in the Pirapora reservoir (450 µmol/g) and so smaller in Barra Bonita reservoir (3,2 µmol/g ). A strong correlation was observed between EH and pS (0,9930), suggests that the redox pair Sn2-/ S0 controls the redox potential in the anoxic zone of the river. The organic carbon indicates a strongly consumption of the organic matter in anoxic conditions. Some samples of isolated humic acids indicated a tipical C/H and C/N ratio founded in soils. As despite to heavy metals contamination, high levels were found in Pirapora reservoir, greather as average shale: (Cu, 167 ppm; Cr, 206 ppm; Pb, 259 ppm; Cd, 7,4 ppm; Zn, 573 ppm; Ni, 130 ppm; Mn; 167 ppm; Fe, 6,3%). In the Barra Bonita reservoir, the levels were simmillary as the average shale, and consequently, do not contaminated. the percentual results of bioavailable potentially metals, that represents recent contamination, indicates that Pirapora reservoir is a hot spot to contamination the water column to Cu (73%); Pb(41 %); Cd (53%) e Ni (81 %). The comparison between this results and sequential extraction methods one, can be inferred that although the environment are anoxic and sulfidic, heavy metals are as solubles labile polysulphide complexes, in oppositioning to solubility of sulfide salts given as solubility constants theoretical values. The grain size analysis indicates a significant silte and clay fractions in Pirapora, suggests that the sediments play an important role in redistribuition of heavy metals to the water column. The scanning electronic microscopy shows a heavy metals contamination in Pirapora sediments. The sequential extraction method indicates that metals contaminants are preferentially distribuited in easily reducible, moderately reducible and sulfidic and organic fractions

O carbono, em suas muitas formas distintas, tem sido largamente empregado como material adsorvente, do tratamento de água à tecnologia industrial em virtude de sua boa performance, baixo custo e compatibilidades biológica e ambiental. Nesta tese foi verificada a associação sinérgica entre carvão ativo e nanopartículas superparamagnéticas de óxido de ferro ensejando a exploração entre a capacidade adsortiva e o magnetismo para o desenvolvimento de processos de remoção de contaminantes de meios aquosos e melhorando sua análise por meio de concentração magnética. Para este propósito, nanopartículas magnéticas recobertas com ácidos oleico ou esteárico foram especialmente preparadas e combinadas com carvão ativo em proporções variadas (1, 5, 10, 20, 25, 50 % m/m), seguindo rigoroso controle químico. Os materiais de carbono magnetizáveis mantém suas afinidades química e característica porosa do material precursor com alguma diminuição de sua área superficial, embora exibindo uma forte atração por campos magnéticos externos, permitindo sua fácil concentração e remoção. Estes materiais foram extensivamente caracterizados por técnicas como BET, FTIR, XRD, DLS, SEM, TG/DTA, VSM e SQUID. Por conveniência, o compósito a 10 % de nanopartículas de magnetita foi escolhido como o principal a ser utilizado na maioria das aplicações exibindo ampla área superficial (700 m2.g-1), volume e diâmetro médio de poro (0,487 cc.g-1 e 8,5 nm, respectivamente) e uma magnetização de saturação de 5 emu.g-1, com histerese desprezível à temperatura ambiente. Suas características adsorventes foram exploradas com sucesso na captura de corantes orgânicos (pararosanilina e azul de metileno), nitrobenzeno, bisfenol-A e BTEX (benzeno, tolueno, etilbenzeno e o,m,p-xilenos), bem como para íons de metais pesados como Hg(II), Pb(II) e Ag(I) em solução aquosa. Estudos eletroanalíticos foram feitos explorando o efeito de pré-concentração magnética na superfície do eletrodo após realizar estudos de adsorção envolvendo o levantamento de isotermas afim de investigar parâmetros como capacidade adsortiva e constantes de adsorção. Em todos os casos, um elevado aumento de aumento na sensibilidade foi obtido através do confinamento magnético em relação aos métodos convencionais. Desta forma, o emprego do compósito de carbono com nanopartículas de óxido de ferro superparamagnéticas demonstrou ser uma ferramenta poderosa a ser explorada em Química Analítica e Ambiental. Carbon in many distinct forms has been widely employed as absorbing material in industrial and water technology because of its good performance, low cost and bio/environmental compatibility. In this doctoral thesis, a synergistic association of activated carbon with superparamagnetic Fe3O4 nanoparticles was carried out, aiming the exploitation of their combined absorption capability and magnetism, for developing new processes of removing contaminants from water and improving their analysis by means of magnetic concentration effect. For this purpose, magnetite nanoparticles coated with stearic or oleic acids were specially prepared and combined with activated carbon, at several proportions (1, 5, 10, 20, 25, 50 % m/m), following a rigorous chemical and analytical control. The magnetized carbon materials kept the original porous characteristics and molecular affinity of the original absorber, with some decrease of the active surface area, but exhibiting a strong attraction by the magnetic field, allowing their easy concentration and removal. Such materials were extensively characterized by BET, FTIR, XRD, DLS, SEM, TG/DTA, VSM and SQUID techniques. For convenience, the carbon material containing 10 % of magnetite was elected as principal, exhibiting a surface area of 700 m2 g-1, average volume and porous diameter of 0,487 cm3 g-1 and 8,5 nm, respectively, and a saturation magnetization of 5 emu g-1, with null hysteresis at room temperature. Its absorbing characteristics were successfully explored for the capture of organic dyes (pararosaniline, and methylene blue), bisphenol-A, and BTEX (benzene, toluene, ethylbenzene, and o,m,p-xilene), as well as hazardous, heavy metal ions, such as Hg(II), Pb(II) and Ag(I) in aqueous solution. Electroanalytical studies were carried out by exploring the magnetic pre-concentration effect on the electrodes, after performing a detailed adsorption study involving the construction of isotherms, in order to evaluate the equilibrium and mass capacity parameters. In all the cases, a great increase of sensitivity was attained by the magnetic confined method, in relation to the conventional methods. In this way, the use of carbon with superparamagnetic nanoparticles demonstrated a powerful strategy to be explored in environmental and analytical chemistry.

Este trabalho apresenta a aplicação da Cromatografia Líquida de Ultra Performance acoplada à espectrometria de massas (UPLC-MS/MS) como uma técnica analítica em potencial para a determinação de contaminantes orgânicos em amostras de água para consumo humano. A técnica foi aplicada no desenvolvimento de um método analítico para a determinação de 28 praguicidas listados na Portaria 2914/11 como indicadores da qualidade de águas para o consumo humano. O método analítico apresentou limite de quantificação (LQ) (entre 0,2 e 50 g L-1, considerando todas as substâncias investigadas) capaz de monitorar as substâncias de interesse em concentrações inferiores aos limites máximos permitidos pela legislação, com taxas de recuperação superiores a 80% e coeficiente de variação (CV) menor do que 15% no nível de µg L-1. A filtração da amostra, empregando filtros de seringa de 0,22µm de diâmetro de poro, foi empregada como etapa de preparo de amostra, não sendo necessário o emprego de métodos de extração e concentração da amostra previamente à análise. O método analítico proposto foi aplicado em duas amostras de água potável coletadas na cidade de Paulínia-SP; entretanto, os praguicidas investigados não foram detectados em ambas as amostras analisadas. Adições de padrão foram realizadas sobre as amostras no nível de concentração do Valor Máximo Permitido (VMP) e três vezes o VMP pela Portaria 2914/11. Valores de recuperação entre 80 e 120% foram obtidos, demostrando a aplicabilidade e exatidão do método proposto. This work describes the application of Ultra Performance Liquid Chromatography tandem mass spectrometry (UPLC-MS/MS) for determination of organic contaminants in drinking water. The tecnique was used for the development of an analytical method for the determination of 28 pesticides, listed in the Brazilian Administrative Rule 2914/11, these compounds are considered as quality indicators for drinking waters. The limit of quantification (LQ) of the analytical method was between 0,1 e 5 µg L-1 for all target substances, being able to quantify the target substances at concentrations lower than the maximum levels of contamination (MLC) established by the Rule, with accuracy above 80% and relative standard deviation below 15%, at g L-1 level. The filtration of the sample, using 0.22 µm syringe filters, was applied as sample preparation step. The analytical method based on UPLCMS/MS was used to analyze two drinking water samples collected in Paulínia-SP city. The target pesticides were not detected in any samples. The two samples were then enriched with analytical standards of the pesticides at the MLC and 3 times the MLC levels and analyzed by the proposed method. Recoveries ranged from 80 to 120%, showing the applicability and efficiency of the proposed analytical method.

Fertilizantes minerais derivados de rochas fosfáticas podem ser uma fonte de contaminantes, como As, Cd, Cr, Pb e Hg. Além disso, resíduos de indústrias metalúrgicas e químicas podem ser adicionados à composição de fertilizantes para fornecer micronutrientes, atuando como uma fonte adicional de contaminantes. Desta forma, o controle de qualidade de fertilizantes e matérias-primas é importante para evitar danos ao meio ambiente e garantir uma produção segura de alimentos. Neste trabalho, procedimentos de digestão assistida por radiação micro-ondas de um fertilizante mineral formulado e uma mistura de micronutrientes foram desenvolvidos para a determinação simultânea de Al, As, Ca, Cd, Cr, Cu, Fe, Mg, Mn, Ni, P, Pb e Zn por ICP OES, avaliando doze misturas ácidas contendo HNO3, HCl, H3PO4, HF e H3BO3. A PCA foi aplicada para auxiliar a escolha de três procedimentos de digestão que exibiram os resultados com maior exatidão. O protocolo de extração sequencial do BCR foi aplicado para investigar a mobilidade e a bioacessibilidade dos elementos. As e Cd foram extraídos principalmente na primeira etapa, portanto estão fracamente ligados à matriz e, consequentemente, estão mais móveis e bioacessíveis. O Cr permaneceu quase que completamente na fração residual. O Pb apresentou maior mobilidade e bioacessibilidade na mistura de micronutrientes do que no fertilizante mineral formulado, possivelmente, devido a precipitação de Pb3(PO4)2, causado pela alta concentração de P no fertilizante. Os nutrientes (P, Ca, Mg, Cu, Mn e Zn) apresentaram boa bioacessibilidade, exceto Fe, que permaneceu quase totalmente na fração residual. Além disso, análises por DRX e MEV-EDS foram empregadas para caracterizar os resíduos sólidos das extrações, mostrando que os elementos podem ser cobertos por estruturas cristalinas (quartzo), que inibem a sua lixiviação e os tornam menos móveis e bioacessíveis. Um sistema de extração em fluxo foi proposto para avaliar a mobilidade e a bioacessibilidade de As, Cd, Cr e Pb em fertilizantes, que foi mais eficiente que os procedimentos em batelada, pois o sistema em fluxo simula a constante lixiviação que ocorre no solo, com a infiltração das águas de chuva ou irrigação das plantações. Além disso, essas análises foram realizadas no modo transiente do ICP OES, que permitiu avaliar a cinética de extração dos elementos. O procedimento foi empregado para misturas de fertilizante com solo, onde foram observados sinais que demoravam a retornar a linha base, demonstrando a interação dos elementos com a matriz do solo. Um estudo de especiação por XANES também foi realizado e possibilitou a identificação das espécies As(V), Fe2-xCrxO3 e PbCl2 no fertilizante e na mistura de micronutrientes. Ensaios realizados com brotos de milho foram realizados para avaliar a translocação de As, Cd, Cr e Pb. Além disso, a partir das análises de especiação de As por HPLC-ICP-MS, foi observado que exsudatos promoveram a redução do As(V) para As(III), sendo esta a espécie absorvida e translocada pela planta. Mineral fertilizers derived from phosphate rocks can be a source of contaminants, such as As, Cd, Cr, Pb and Hg. In addition, metallurgical and chemical industry residues can be added to the fertilizer composition to provide micronutrients, acting as an additional source of contaminants. In this way, the quality control of fertilizers and raw materials is important to avoid damages to the environment and ensure a safe food production. In this work, microwave-assisted digestion procedures of a formulated mineral fertilizer and a mixture of micronutrients were developed for simultaneous determination of Al, As, Ca, Cd, Cr, Cu, Fe, Mg, Mn, Ni, P, Pb and Zn by ICP OES, evaluating twelve acidic mixtures containing HNO3, HCl, H3PO4, HF and H3BO3. PCA was applied to assist in the choice of three digestion procedures that exhibited the more accurate results more. The BCR sequential extraction protocol was applied to investigate the elements mobility and bioaccessibility. As and Cd were extracted mainly in the first step, thus they are weakly bound to the matrix and, consequently, are more mobile and bioaccessible. The Cr remained almost completely in the residual fraction. Pb presented higher mobility and bioaccessibility in the mixture of micronutrients than in the formulated mineral fertilizer, possibly due to the precipitation of Pb3(PO4)2 caused by the high concentration of P in the fertilizer. The nutrients (P, Ca, Mg, Cu, Mn and Zn) presented good bioaccessibility, except Fe, which remained almost totally in the residual fraction. In addition, XRD and SEM-EDS analyzes were employed to characterize the solid residue from extractions, showing that the elements can be covered by crystalline structures (quartz), which inhibit their leaching and make them less mobile and bioaccessible. A flow extraction system was proposed to evaluate the mobility and bioaccessibility of As, Cd, Cr and Pb in fertilizers, which was more efficient than batch procedures, because the flow system simulates the constant leaching occurring in soil, with infiltration of rainwater or irrigation of plantations. In addition, these analyses were performed in the transient mode of ICP OES, which allowed evaluating the kinetics of elements extraction. The procedure was applied to mixtures of fertilizer with soil, where a slow return to baseline of signal was observed, demonstrating the interaction of the elements with the soil matrix. XANES speciation study was also carried and allowed the identification of the species As(V), Fe2-xCrxO3 and PbCl2 in the fertilizer and mixture of micronutrients samples. Bioassays performed with maize sprouts were carried out to evaluate the translocation of As, Cd, Cr and Pb. In addition, from As speciation analysis by HPLC-ICP-MS, it was observed that exudates promoted the reduction of As (V) to As (III), being this the species absorbed and translocated by the plant.

O refluxo vésico-ureteral (RVU) é uma das condições urológicas comumente diagnosticada entre crianças. Altos graus dessa condição podem causar cicatrização renal, insuficiência renal e hipertensão arterial. A uretrocistografia miccional é o método mais comumente utilizado para o diagnóstico, no entanto, esse procedimento envolve sedação, cateterismo vesical e expõe a criança a uma quantidade significativa de radiação. A investigação metabolômica pode fornecer novos entendimentos sobre a doença e visa a descoberta de metabólitos específicos associados a ela. Assim, existe um potencial considerável para a implementação de perfil metabólico em análises clínicas. Dessa forma, buscou-se estabelecer uma alternativa não invasiva para identificar crianças com o RVU através da metabolômica. Para a investigação metabolômica alvo um método por eletroforese capilar acoplada ao espectrômetro de massas (CE-MS) com analisador to tipo ion trap foi desenvolvido e validado para a determinação de 27 aminoácidos em urina. Os parâmetros experimentais relacionados às configurações da interface CE-MS, eletrólito (BGE) e espectrômetro de de massas (MS) foram otimizados, proporcionando uma boa separação dos 27 aminoácidos, incluindo os isômeros L-leucina, L-isoleucina e L-alloisoleucina, em menos de 30 min. O líquido auxiliar (SHL) foi composto de 0,5% (v/v) ácido fórmico em 60% (v/v) água/metanol à uma vazão de 5 µL min-1. O BGE consistiu de 0,80 mol L-1 de ácido fórmico e 15% (v/v) de metanol. Um procedimento de stacking por pH foi implementado para aumentar a detectabilidade (uma solução de NH4OH a 12,5% (v/v) foi injetada a 0,5 psi/9 s antes das amostras). O método foi validado de acordo com os protocolos FDA e ICH, exibindo parâmetros aceitáveis. A quantificação bem sucedida dos aminoácidos em amostras de urina de um estudo piloto do RVU foi alcançada. A avaliação estatística dos resultados mostrou que alguns dos aminoácidos avaliados podem carregar informações que possibilitam discriminar as amostras de urina entre os grupos teste e controle. Para a análise metabolômica global urinária, métodos por RPLC-MS e HILIC-MS foram otimizados. Cinco colunas com diferentes propriedades foram investigadas para RPLC e quatro colunas para HILIC; adicionalmente, foram investigados a influência dos aditivos e pH da fase móvel. As condições ótimas foram determinadas avaliando o formato de pico, a relação sinal-ruído, o tempo de retenção, o número de molecular features detectados e sua distribuição durante o gradiente de eluição. A melhor condição obtida para RPLC utiliza a coluna CSH C18 e fase móvel composta por 0,1% (v/v) ácido fórmico em água (A) e 0,1% (v/v) ácido fórmico em acetonitrila (B). Para HILIC, o melhor desempenho foi obtido com a coluna zwitteriônica ZIC-HILIC e fase móvel composta por 10 mmol L-1 acetato de amônio pH 6,8 (B) e 95% (v/v) acetonitrila e 5% 200 mmol L-1 acetato de amônio pH 6,8 (A). As amostras de urina dos grupos controle e teste foram submetidas à análise metabolômica global por RPLC-MS usando o método otimizado e por CESI-MS. Os resultados indicaram que diversas rotas metabólicas podem ter sido alteradas pelo RVU. Alteração dos níveis de carnitinas e acilcarnitinas, aminoácidos e derivados, purinas e outros foi observada. Ainda, a presença de acilcarnitinas na urina podem indicar danos mitocondriais e a diminuição de triptofano e aumento do ácido quinurênico indicam uma alteração no metabolismo do triptofano. Vesicoureteral reflux (VUR) is one of the most commonly urologic conditions diagnosed among children. A high degree of this condition can cause kidney scarring, kidney failure and high blood pressure. Voiding cystourethrography is the standard method for diagnosis; however, this procedure involves sedation, bladder catheterization and exposes the child to a significant amount of radiation. Metabolomics has provided new insights about the disease and aims to discover specific metabolites associated with it. Thus, there is a considerable potential for the implementation of metabolic profile in clinical analyses. Thus, we attempted to establish a noninvasive alternative to identify children with VUR through metabolomics approach. For target metabolomics, a CE-MS method was developed and validated for the separation and quantitative analysis of 27 amino acids in urine. Experimental parameters related to the CE-MS interface (based on co-axial sheath liquid, SHL), background electrolyte (BGE) and mass spectrometer (MS) settings were optimized providing a good separation of 27 amino acids, including the isomers L-leucine, L-isoleucine and L-alloisoleucine, in less than 30 min. The SHL was composed of 0.50% (v/v) formic acid in 60% (v/v) methanol-water delivered at a flow rate of 5 µL min-1. The BGE consisted of 0.80 mol L-1 formic acid and 15% (v/v) methanol. A pH stacking procedure was implemented to enhance sensitivity (a 12.5% (v/v) NH4OH solution was injected at 0.5 psi/9 s prior to samples). The proposed method was thoroughly validated according to FDA and ICH protocols exhibiting acceptable parameters. A successful quantification of amino acids in urine samples from the VUR cohort was achieved. The statistical evaluation of the results showed that some of the amino acids may carry information for the discrimination of the urine samples between the test and control groups. For untargeted metabolomics analysis, methods by RPLC-MS and HILIC-MS were optimized. Five columns with different properties were investigated for RPLC and four columns for HILIC; additionally, the influence of additives and pH of the mobile phase were investigated. The optimum conditions were determined assessing the peak shape, signal-to-noise ratio, retention time, number of molecular features detected and their distribution during the elution gradient. The best condition obtained for RPLC uses CSH C18 column and mobile phase composed by 0.1% (v/v) formic acid in water (A) and 0.1% (v/v) formic acid in acetonitrile (B). For HILIC, the best performance was obtained with the zwitterionic ZIC-HILIC column and mobile phase composed by 10 mmol L-1 ammonium acetate pH 6.8 (B) and 95% (v/v) acetonitrile and 5% (v/v) 200 mmol L-1 ammonium acetate pH 6.8 (A). Urine samples from the control and test groups were submitted to global metabolomics analysis by RPLC-MS using the optimized method and by CESI-MS. The results indicated that several metabolic pathways may have been altered by VUR. Changes of carnitine and acylcarnitine levels, amino acids and derivatives, purines and others was observed. Furthermore, the presence of acylcarnitines in the urine may indicate mitochondrial damage and the decrease of tryptophan and increase of the kynurenic acid indicate a change in the metabolism of tryptophan.

Em regiões altamente contaminadas como a região da Baixada Santista, é importante estabelecer metas para a recuperação do ambiente. Apesar da ausência da contaminação ser a meta ideal, as implicações e os custos associados a esse objetivo, demanda o estabelecimento de metas de recuperação realistas em relação aos contaminantes presentes na região. Com o objetivo de caracterizar valores de referência de qualidade de sedimentos para compostos orgânicos na região da Baixada Santista, o Canal de Bertioga foi escolhido como local de referência por ser uma região sem fontes industrais ou outras fontes pontuais relativas aos compostos analisados. Amostras de água, sedimento e ostras foram coletadas e os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (PAHs), bifenilos policlorados (PCBs) e pesticidas organoclorados (OCPs) foram determinados por técnicas cromatográficas. A avaliação dos resultados de análises de PAHs, permite afirmar com alguma segurança, que os valores da somatória de PAHs das amostras sedimentos são, na sua grande maioria, inferiores a 1.000 µg/kg, não superando 1.600 µg/kg, concentrações abaixo dos limites estabelecidos na Resolução CONAMA 344/04 e abaixo dos valores que possam causar algum efeito adverso à biota, conforme valores descritos na literatura. Resultados de análise de PCBs, OCPs, compostos fenólicos e compostos orgânicos voláteis (VOCs) em amostras de sedimento, indicaram concentrações destes compostos abaixo dos limites de quantificação, exceto DDE (5,30 g/kg) e HCB (2,34 g/kg), que foram detectados em apenas um ii sítio de amostragem. Não houve evidências de possíveis fontes de emissão próximas à região de referência para PCBs, OCPs, compostos fenólicos e VOCs. Finalizando, espera-se que os resultados obtidos neste estudo possam fornecer subsídios para futuramente estabelecer uma área de referência para qualidade de sedimento na região da Baixada Santista, ou ainda serem utilizados em conjunto com as avaliações de contaminantes inorgânicos, testes ecotoxicológicos e indicadores biológicos, como ferramenta para avaliação da qualidade de sedimento e/ou para a classificação de material a ser dragado na região da Baixada Santista. In highly contaminated places like Baixada Santista region, it is important to establish goals for cleaning the environment. Although the absence of contamination would be the ideal goal, the implications and costs related to this goal, demand the establishment of realistic recovery goals for the contaminants presents in the region. Aiming to characterize sediment quality reference values for organic compounds in Baixada Santista region, Bertioga´s Channel was chosen as reference site because there is no direct industrial sources related to the compounds of interest in that region. Water, sediment and oister samples were collected and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), polychlorinated biphenyls (PCBs) and organochlorinated pesticides (OCPs) were determined by chromatographic techniques. From the PAHs results evaluation, is possible to conclude with some degree of confidence, that the sum of PAHs of sediment samples are in the majority lower than 1,000 µg/kg and not higher than 1,600 µg/kg, and these values are below the regulated value (CONAMA 344/04) and lower than those values that may cause any adverse effects for the biota as indicated in the literature. Results of PCBs, OCPs, phenols and VOCs analysis in sediment samples, were below the quantitation limits of the specific methods, except for DDE (5.30 µg/kg) and HCB (2.34 µg/kg) each, detected only in one sampling site. There was no evidence of possible emission source near the reference site for PCBs, OCPs, phenolic compounds and VOCs. Finally, the results obtained in this study may be used as subsidy for the establishment of a reference area for sediment quality in the Baixada Santista region, or still be used together with inorganic contamints, ecotoxicological and biological indicators evaluations as tool for the sediment quality evaluation and/or for dredged material classification in the Baixada Santista region. For the compounds not detected, the suggestion is to use the quantitation limits as the reference value.

Um método rápido utilizando cromatografia liquida (LC) foi desenvolvido para determinação simultânea de 7 pesticidas piretróides (bifentrina, cipermetrina, fenpropatrina, fenvalerato, permetrina, lambda-cialotrina, e deltametrina). Os resíduos são extraídos com acetona e a partição realizada de acordo com o método multi-resíduos DFG-S19, substituindo diclorometano por acetato de etila/ciclohexano (1+1) e purificação usando cromatografia de permeação a gel com uma coluna Biobeads SX3 e acetato de etila/ciclohexano (1+1) como eluente. A separação por LC é realizada com uma coluna LiChrospher 100 RP-18 e acetonitrila/água (8+2) como fase móvel. Os pesticidas são detectados em 212nm. As recuperações dos 7 pesticidas piretróides em amostras de feijão fortificadas em 0,010; 0,100; e 1,000 mg/kg ficaram entre 71-105%. A diferença particular deste método é o limite de quantificação, os quais ficaram entre 0,004-0,011 mg/kg, abaixo de muitos outros métodos de LC descritos na literatura. A cromatografia a gás (GC) com detector de captura de elétrons é mais sensível que a LC, mas o método com LC facilita a identificação dos picos. A GC apresenta muitos picos enquanto a LC apresenta apenas um para a maioria dos piretróides. A análise com LC é uma boa alternativa para a determinação de resíduos de piretróides em feijão. Durante o ano de 2005, um total de 48 amostras de feijão comercializadas na cidade de São Paulo, foram analisadas. Nenhum resíduo de pesticida piretróide foi detectado nas amostras. A rapid liquid chromatographic (LC) method has been developed for simultaneous determination of 7 pyrethroid insecticides (bifenthrin, cypermethrin, fenpropathrin, fenvalerate, permethrin, lambda-cyhalothrin and deltamethrin) in beans. Residues are extracted from beans with acetone and the partition realized according to the multi-residue method DFG-S19, replacing dichloromethane by ethyl acetate/cyclohexane (1+1) and cleaned up using gel-permeation with a Biobeads SX3 column and ethyl acetate/cyclohexane (1+1) as eluant. LC separation is performed on a LiChrospher 100 RP-18 column with acetonitrile/water (8+2) as mobile phase. The pesticides are detected at 212 nm. Recoveries of 7 pyrethroid insecticides from beans fortified at 0.010; 0.100; 1.000 mg/kg levels were 71-105 %. The particular differential of this method is the quantification limits, which were between 0.004-0.011 mg/kg, lower than most of the limits reported for LC methods described in the literature. The gas chromatographic (GC) with electron capture detection is more sensitive than LC, but the LC method facilitates the identification of the peaks. Analysis of pyrethroids by GC shows several peaks, but LC shows only one for most pyrethroids. The analysis by LC was a good alternative for determination pyrethroid residues in beans. During 2005 year, a total of 48 bean samples commercialized in Sao Paulo City were analyzed. No residues of pyrethroids pesticides were detected in the samples.

Processos de fotodegradação de compostos orgânicos tóxicos têm sido bastante estudados. Este trabalho trata da aplicação do processo foto-Fenton para a degradação de atrazina em água (composto modelo). O efeito das concentrações dos seguintes compostos foi avaliado: peróxido de hidrogênio (2 a 6 mmol L-1) e ferrioxalato de potássio (0,2 a 1 mmol L-1). Os experimentos foram realizados em um reator com lâmpada UV - 8W (254nm). O processo de fotodegradação foi monitorado por medidas de espectrofotometria de absorção molecular automatizada por injeção seqüencial (SIA) para determinação de peróxido de hidrogênio e por cromatografia a líquido de alta eficiência (CLAE) para determinação de atrazina e metabólitos. Os experimentos demonstram que o processo de foto-Fenton é viável para o tratamento de atrazina em água. Photo-degradation processes of toxic organic compounds have been widely studied. This work describes the application of the photo-Fenton process for degradation of atrazine in water. Atrazine was used as a model compound. The effects of the concentration of the following substances were evaluated: hydrogen peroxide (1 to 6 mmol L-1) and potassium ferrioxalate (0.2 to 1 mmol L-1). The experiments were accomplished in a reactor with an 8W UV lamp at 254 nm. The photo-degradation was monitored by molecular absorption spectrophotometry automated by sequential injection analysis (SIA) for determination of hydrogen peroxide and by high performance liquid chromatography (HPLC) for determínation of atrazine and its metabolites. Experimental results demonstrated that the photo-Fenton process is feasíble for the treatment of atrazine.

A sobrecarga de ferro é uma condição desfavorável tanto para humanos (portadores de disfunções no metabolismo desse metal, ou submetidos a intensos regimes de transfusão) como, possivelmente, para os organismos aquáticos. Metalofármacos de ferro compreendem agentes anti-hipertensivos, anti-microbianos e suplementos minerais; mais recentemente, o uso de nanomateriais magnéticos à base de ferro vem sendo proposto para diversas aplicações clínicas ou farmacológicas. Contudo, os possíveis danos por sobrecarga induzida desses compostos não são totalmente compreendidos tanto para humanos e no ambiente aquático. Neste trabalho se usaram fármacos comerciais com diferentes revestimentos, de uso animal e humano, obtidos de diferentes indústrias brasileiras. Também se sintetizaram derivados de ferroceno (Fc) (TMH-Fc, TMH2-Fc), e nanopartículas magnéticas solúveis em água de três tamanhos (5,8,12 nm) pelo método de decomposição térmica a partir do Fe(acac)3. Em seguida, se avaliou a estabilidade dos metalofármacos de ferro em meios fisiologicamente relevantes, frente a sideróforos e/ou moléculas envolvidas no transporte do metal (CAL, Fl-Tf, Fl-DFO), mostrando disponibilidade de ferro só para os derivados de Fc a pH 7,4. A capacidade de geração de espécies reativas de oxigênio, medida por oxidação da DHR, foi detectada só para os derivados de Fc e nanomaterias. Um teste de toxicidade em Artemia salina de primeiro estágio foi positivo para o TMH-Fc (LC50 76,7 µM). Finalmente se estudou a capacidade de estocagem de ferro em células epiteliais de hepatopâncreas do caranguejo de mangue Ucides cordatus, em diferentes etapas de desenvolvimento (E, R, F e B). Todas mostraram transporte de metalofármacos e nanomaterias, e só os tipos celulares F e B incorporaram os derivados de Fc. Vários dos compostos de ferro estudados, com aplicações principalmente farmacológicas, poderiam ser disponibilizados no meio ambiente, principalmente no aquático. Os nossos resultados mostram que a capacidade de disponibilizar ferro e de gerar EROs podem ser quantificadas eficazmente por métodos de fluorescência. Além disso, sua possível toxicidade pode ser monitorada no meio marinho por bioindicadores de toxicidade e de acúmulo de metais. Iron overload is an unfavorable condition for both humans (patients with disorders in the metabolism of the metal, or subjected to intense transfusion) and possibly to aquatic organisms. Iron metallodrugs include antihypertensive agents, antimicrobial and mineral supplements. More recently, the use of magnetic iron based nanomaterials has been proposed for various clinical or pharmacological applications. However, possible overload damage induced by these compounds is not fully understood for both humans and aquatic organisms. For this work, we used commercial drugs with different coatings, for animal and human use, obtained from different Brazilian industries. Also we synthesized ferrocene (Fc) derivatives (TMH-Fc TMH2-Fc) and water soluble magnetic nanoparticles in three different sizes (5,8,12 nm) by the thermal decomposition method from Fe(acac)3. We evaluated the stability of iron metallodrugs in physiologically relevant medium against siderophores and/or molecules involved in metal transport (CAL, Fl-Tf, Fl-DFO), where we found iron availability only for ferrocene derivatives at pH 7.4. The ability to generate reactive oxygen species was measured by oxidation of DHR, and was present in the ferrocene derivative and nanomaterials. A toxicity assay on first stage Artemia salina was positive for TMH-Fc (LC50 76.7 µM). Finally, we studied the iron storage capacity of hepatopancreatic cells of a mangrove crab, Ucides cordatus, at different stages of development (E, R, F and B). All displayed transport of metallodrugs and nanomaterials, and only the cell types F and B incorporated ferrocene derivatives. Several of the iron compounds studied, particularly of pharmaceutical application, could be made available in the environment, especially in water. Our results show that the ability to supply iron and to generate ROS can be effectively quantified by fluorescence methods. In addition, their possible toxicity can be monitored in the marine environment with biomarkers of toxicity and accumulation of metals.

Neste trabalho é reportado o estudo de degradação do fenol via processo de fotocatálise heterogênea pelo uso de radiação eletromagnética visível em duas classes de fotocatalisadores: os baseados no TiO2 e os baseados na Ag. Os materiais baseados no TiO2 foram modificados com Ag2O e Ag3PO4 e foram preparados por meio do tratamento hidrotérmico de TiO2 comercial em meio altamente alcalino. Já os materiais baseados na Ag foram obtidos via reações de precipitação química, tendo sido preparados os seguintes compostos: Ag2O, Ag2CO3, Ag3PO4 e Ag2CrO4. A caracterização dos fotocatalisadores obtidos foi feita por meio das técnicas de microscopia eletrônica de varredura (MEV), difração de raios −X, DRX, fisissorção de N2, espectroscopias no ultravioleta − visível por refletância difusa, UV-Vis e no infravermelho, IV. Os resultados mostraram a obtenção de estruturas com morfologia associada a fios de TiO2 anatase modificados superficialmente com partículas esféricas de Ag2O e Ag3PO4, com elevado grau de cristalinidade e pureza de fase. O estudo fotocatalítico revelou que os materiais modificados com Ag2O e Ag3PO4 apresentaram melhor desempenho na fotodegradação do fenol em comparação com TiO2 puro, com eficiência de 60% de degradação em 5 horas de irradiação de fótons na região do visível. Em relação aos fotocatalisadores a base de Ag, foram obtidas partículas com boa distribuição de tamanho e morfologias associadas a cristais octaédricos de Ag2O, bastões de Ag2CO3, poliedros de Ag3PO4, bem como partículas multifacetas de Ag2CrO4. Os resultados indicaram que estes fotocatalisadores apresentaram elevada eficiência na fotodecomposição do fenol. Dentre eles, o Ag2O e o Ag3PO4 foram mais efetivos na remoção do poluente, com eficiência de 90% em apenas 2 horas de tratamento. Adicionalmente, avaliou-se a formação de radicais hidroxila durante a reação de oxidação, por meio da técnica da fotoluminescência utilizando a cumarina (COU) como uma molécula sonda. Como resultado foi observado que, com exceção do TiO2 puro,não houve formação da 7-hidroxicumarina (7HC) como produto fluorescente da reação da cumarina com os radicais •OH. Além disso, estes fotocatalisadores foram avaliados em relação à estabilidade e desempenho catalítico no reuso. A análise dos resultados obtidos por DRX e MEV dos fotocatalisadores após o uso em estudo fotocatalítico de degradação mostrou que houve a formação de prata metálica na estrutura dos mesmos. No entanto, os fotocatalisadores Ag2O e Ag2CO3 revelaram um aumento na atividade fotocatalítica após o reciclo catalítico, sugerindo que a modificação da estrutura contribuiu positivamente na eficiência da degradação do fenol. In this, work it is reported the study of phenol degradation by heterogeneous photocatalysis process using TiO2-based and Ag-based photocatalysts materials, irradiated by visible light. TiO2-based catalysts were modified with Ag2O and Ag3PO4 and prepared by the alkaline hydrothermal treatment of commercial TiO2, while the Ag-based materials were obtained by chemical precipitation. It was prepared the following compounds: Ag2O, Ag2CO3

Este estudo empregou anticorpos que podem ser peças chaves no eventual desenvolvimento de imunossensores, devido as suas características de seletividade e consequente determinação de espécies de interesse em análises clínicas, ambiental, saúde publica, entre outros. Para isto, foram feitos estudos de espectros Raman e SERS de anticorpos inteiros e/ou fragmentados (IgG humana, anti-IgG humana (H+L) e anti-IgG humana (Fab2)). Com isto, foram conhecidos os principais modos vibracionais destas biomoléculas que são úteis para a proposta de se construir imunossensores. Ambas as técnicas fornecem informações a respeito da estrutura secundária de proteínas. Quando há a imobilização dessas biomoléculas sobre superfícies SERS-ativas, é possível determinar a sua orientação. Considerando-se que na técnica SERS existe a possibilidade de se detectar uma molécula, por meio de hot spots, é importante que as imunoglobulinas estejam sem impurezas como, por exemplo, a albumina e transferrina no caso de anticorpos provenientes do soro humano. Assim, foram feitos experimentos de purificação dos anticorpos por meio de colunas de afinidade contendo proteína A, G ou uma mistura de A e G imobilizadas e, também, separação baseada no ponto isoelétrico. Testou-se a capacidade de ligação (quimissorção) de IgG humana ou de seus fragmentos F(ab)\' sobre superfícies de ouro por meio da técnica QCM-D. Para o estudo de superfícies SERS-ativas foram sintetizadas nanopartículas de ouro (NP-Au), com a aquisição de espectros de extinção no UV-Vis e obtenção de imagens MEV para caracterizá-las. Também, foram feitas variações no preparo de nanocubos de ouro (NC-Au) para obtenção de nanobastões de ouro (NB-Au), tendo-se em vista que estruturas com pontas favorecem a intensificação do sinal Raman em superfícies SERS-ativas. Por fim, considerando-se a existência de diversas ligações S-S, principalmente na região denominada dobradiça, no espectro SERS de IgGh diluída e do fragmento F(ab)\' constatou-se o surgimento de uma banda característica de C-S em 679 cm-1. Por isso, foi feita uma proposta da possível orientação desses anticorpos não fragmentados para que assumissem uma orientação sobre as superfícies SERS-ativas com características semelhantes às dos fragmentos F(ab)\'. This study used antibodies that can be key elements in the possible evelopment of immunosensors, due to its selectivity and the consequent determination of species of interest in clinical analysis, environmental, public health, among others. For this, Raman and SERS spectra studies were made of whole and/or fragmented antibodies (human IgG, anti-human IgG (H + L) and anti-human IgG (Fab2)). With this, it were known the main vibrational modes of these biomolecules, useful for the proposal to assemble immunosensors. Both techniques provide information on the secondary structure of proteins. When these biomolecules are immobilized on SERS-active surfaces, it is possible to determine their orientation. Considering that, in the SERS technique, it is possible to detect a molecule through hot spots, it is important that the immunoglobulins are free of impurities, such as albumin and transferrin in the case of antibodies from human serum. Thus, purification experiments of antibodies were made via affinity columns containing protein A, G or a mixture of A and G immobilized and also separation based on isoelectric point. It was tested the binding capacity (chemisorption) of human IgG or its F(ab)\' on gold surfaces by means of QCM-D technique. For the study of SERS-active surfaces of gold nanoparticles were synthesized (Au-NP), with the acquisition of extinction spectra in the UV-Vis and obtaining SEM images to characterize them. Also, changes were made in the preparation of nanocubes gold (Au-NC) to obtain gold nanorods (Au-NR), having in view that ends with structures favor the enhancement of Raman signal on SERS-active surfaces. Finally, considering the existence of various S-S links, particularly in the region called hinge, in the SERS spectrum of diluted hIgG and F(ab)\', it was found the display of a characteristic band C-S 679 cm-1. Therefore, a proposal was made about the possible direction of these non-fragmented antibodies to assume an orientation on the SERS-active surfaces with similar characteristics to the F(ab)\'

Os fungos são decompositores primários e, portanto, ocupam uma posição estratégica na base da cadeia alimentar em diversos ecossistemas, incluindo os terrestres. Por tais características, estes organismos são de especial interesse na aplicação em bioensaios de toxicidade. As metodologias com espécies bioluminescentes são geralmente práticas, economicamente viáveis e de fácil aplicação. Ainda assim, os fungos naturalmente bioluminescentes são ainda pouco estudados para este propósito, em comparação com os organismos aquáticos, como as bactérias. Neste cenário, o presente trabalho apresenta os efeitos de diferentes condições de cultivo sobre o perfil de bioluminescência do fungo Neonothopanus gardneri, buscando o desenvolvimento de um bioensaio de toxicidade utilizando esta espécie. Estudos preliminares foram destinados à redução da variação experimental, à identificação de algumas das características intrínsecas do organismo em cultura e, ainda, à definição de procedimentos de análise e de inoculação do micélio. Em seguida, a emissão de luz foi monitorada variando as temperaturas de incubação, o pH dos meios de cultura e as concentrações das fontes de carbono e de nitrogênio, adotadas como nutrientes. Identificou-se que a incubação a 30ºC em meios com 2% de ágar, 1% de melaço de cana de açúcar, 0,02% de extrato de levedura e pH 6 resultou em um perfil de bioluminescência mais adequado ao propósito de interesse, apesar de não ter resultado na maior emissão de luz possível. Nestas condições de cultivo, foi possível desenvolver um bioensaio de toxicidade. Para isso, foi necessário avaliar o comportamento da luz emitida pelo micélio em contato tanto com ar atmosférico quanto com alguns potenciais diluentes, estabelecendo-se também o tempo de exposição necessário para uma resposta máxima do fungo N. gardneri em contato com soluções de Cu+2 (50 mM) e fenol (10 mM). Neste caso, uma solução aquosa de Triton X-100 na concentração de 0,01% (m:v) tamponada com ácido 2-(N-morfolino)etano sulfônico (MES, 50 mM, pH 5,7) foi adotada para diluir os agentes tóxicos, aos quais o micélio foi exposto durante 24 horas. Posteriormente, a metodologia foi aplicada para testar a toxicidade de dois metais e dois fenóis (Cu+2, Cd+2, fenol e 4-nitrofenol), obtendo-se respectivos valores de EC50 (concentração mediana efetiva) iguais a (0,53 ± 0,09) mM; (8,0 ± 0,5).10-3 mM; (1,7 ± 0,3) mM e (0,34 ± 0,04) mM. Entretanto, em experimentos paralelos, a quantificação espectrofotométrica de fenóis nos meios de cultura indicou que os mesmos são difundidos homogeneamente pelo ágar. Neste caso, os valores de EC50 seriam divididos por 6, para considerar a diluição dos compostos pelos meios. O bioensaio com a espécie N. gardneri possui vantagens, principalmente em relação ao comportamento reprodutível da emissão de luz, à alta intensidade da bioluminescência, ao crescimento rápido do micélio e à sensibilidade aos agentes tóxicos testados. Considerando tais características, a metodologia desenvolvida representa um procedimento viável em bioensaios de toxicidade. Assim, a mesma pode ser aperfeiçoada em trabalhos futuros e aplicada em complemento com outros métodos já desenvolvidos para outros organismos terrestres ou aquáticos. Fungi are primary decomposers, thus occupying a strategic position at the base of the food chain in many ecosystems, including terrestrial ones. Due to such characteristics, these organisms are of special interest to toxicity bioassays. Bioluminescent-based methods are usually practical, economically viable and easy to perform. Nevertheless, naturally bioluminscent fungi are still poorly studied in this respect, compared to aquatic organisms like bacteria. In the above mentioned scenario, this work presents the effects of different culture conditions on the bioluminescence profile of the fungus Neonothopanus gardneri, aiming at the development of a toxicity bioassay using this species. Preliminary studies were intended to reduce experimental variation, identify some of the intrinsic characteristics of the organism in culture, and also to define the procedures for analysis and mycelium inoculation. Following this, light emission was monitored varying the incubation temperatures; the culture media pH and the concentrations of carbon and nitrogen nutrient sources. It was identified that the incubation at 30ºC in culture media containing 2% agar, 1% sugar cane molasses, 0.02% yeast extract and pH 6 resulted in the most appropriate bioluminescence profile for the purpose of interest, although it has not resulted in the higher light emission. Under these culturing conditions, it was possible to develop a toxicity bioassay. To this end, it was necessary to assess the behavior of light emission from the mycelium in contact with both atmospheric air and some potential diluents, also establishing the exposure time required for a maximum response of N. gardneri in contact with Cu+2 (50 mM) and phenol (10 mM) solutions. In this case, an aqueous solution of Triton X-100 in the concentration of 0.01% (w:v) buffered with 2-(N-Morpholino)ethanesulfonic acid (MES, 50 mM) was chosen to dilute the toxic agents, to which the mycelium was exposed for 24 hours. Thereafter, the methodology was applied to test the toxicity of two metals and two phenols (Cu+2, Cd+2, phenol and 4-nitrophenol), obtaining respective EC50 values (median effective concentration) equal to (0,53 ± 0,09) mM; (8,0 ± 0,5).10-3 mM; (1,7 ± 0,3) mM e (0,34 ± 0,04) mM. Meanwhile, in parallel experiments, the spectrophotometric quantification of phenols in culture media indicated that they are evenly diffused through agar. In this case, the EC50 values would be divided by 6, in order to consider the dilution of compounds by the media. The toxicity bioassay with N. gardneri species has advantages, manly in relation to the reproducible behavior of light emission, high intensity of bioluminescence, rapid growth of mycelium and sensitivity to the tested toxic agents. Considering these characteristics, the developed methodology represents a viable procedure for a toxicological bioassay. Accordingly, it can be improved in future work and performed in addition to other methods already developed for other terrestrial or aquatic organisms.

Um sistema completo foi desenvolvido para o novo acoplamento de uma célula eletroquímica em fluxo com um eletroforese capilar equipado com detector condutométrico sem contato (EC-CE-C4D). Este acoplamento compreendeu o design da interface EC-CE, um potenciostato protegido contra fuga de alta tensão, subsistema de controle de fluxo por bombas solenóide e um equipamento CE-C4D adaptado para a aplicação. Um software dedicado para aquisição de dados, controle e operação do sistema foi desenvolvido na ferramenta gráfica de programação LabView. O sistema foi inicialmente aplicado na eletrodeposição de traços dos metais Cd2+, Pb2+, Cu2+, Zn2+ e Tl+, seguida pela redissolução e separação destes por CE, o que resultou em fator de pré-concentração de até 55 vezes para todos os metais, exceto Zn2+. Os metais acumulados foram redissolvidos na matriz original da amostra para permitir a separação e determinação conjunta com cátions majoritários (p. ex. alcalinos e alcalinos terrosos e amônio, se acima do LD). Para amostras cuja matriz possa causar interferência, pouco antes da injeção no CE, foi realizado processo de cleanup pela redissolução dos metais no eletrólito de separação. Experimentos pra separação bidimensional com o potencial de deposição ou redissolução voltamétrica como primeira dimensão e o tempo de eletromigração como segunda dimensão foram propostos e demonstrados. A oxidação eletroquímica de espécies orgânicas na interface EC-CE surgiu como um segundo campo de aplicação para: a) derivatização de analitos neutros tornando-os carregados ou ionizaveis, p. ex., conversão de álcoois alifáticos de cadeia curta em carboxilatos que possam ser separados e quantificados por CE-C4D; b) investigação/monitoramento de processos de eletrodo pela detecção de produtos carregados ou ionizáveis de reação de eletrodo, p. ex., investigação de condições experimentais para eletrooxidação de glicerol objetivando-se a síntese de produtos com maior valor comercial. A complete instrumental system was developed for the new coupling of an electrochemical flow cell to capillary electrophoresis with contactless conductivity detection (EC-CE-C4D) and comprising an innovative design of the EC-CE interface, a potentiostat circuit protected from high voltage leakages, a solenoid pump based flow management subsystem, and a CE-C4D equipment tailored for this application. Dedicated software for data acquisition, devices control and operation automation was developed in LabVIEW graphical programming tool. The system was first applied to the electrodeposition of traces of Cd2+, Pb2+, Cu2+, Zn2+ and Tl+ , followed by stripping and separation by CE, allowing a 55-fold preconcentration factor in 6 min for all metals but Zn2+. The accumulated metals were stripped into the original sample matrix to allow their separation together with the sample\'s major cations (e.g. alkaline and alkaline earth metals and ammonium, if above LOQ). For samples with a matrix that originates interferences, cleanup was achieved by stripping the metals into background electrolyte shortly before injection in the capillary. Two-dimensional separations with voltammetric deposition or stripping potential as one dimension and electromigration time as the second one were proposed and demonstrated. Electrochemical oxidation of organic species in the EC-CE interface emerged as a second field of application for: a) derivatization of neutral analytes into charged or ionizable species, e.g., conversion of short chain aliphatic alcohols into carboxylates that can been determined by CE-C4D; b) investigation/monitoring of electrode processes by detection of charged or ionizable reaction products of electrode reactions, e.g., investigation of experimental conditions for glycerol electro-oxidation aiming the synthesis of commercially valuable products.

Neste trabalho, 2 diferentes procedimentosforam utilizados para a extração de lignina a partir do licor negro, caracterizando-se quimicamente as amostras de lignina obtidas em relação a umalignina comercial, visando a aplicação no desenvolvimento de sensores voltamétricos. A análise elementar, espectroscopia na região do infravermelho, análise térmica e caracterização eletroquímica do material mostraram que, tanto a origem da lignina quanto a metodologia de obtenção da mesma, a partir do licor negro, podem fornecer materiais com propriedades químicas distintas, embora possuam comportamento eletroquímico similar. Observou-se, também, que a lignina só pode ser armazenada na forma sólida,devido à oxidação pelo oxigênio dissolvidodurante o tempo em que a solução mãe é armazenada.No entanto, a oxidação dalignina é necessária quando se tem por objetivo o desenvolvimento de sensores voltamétricos, devido a predominância de carbonos sp2na estrutura químicaoxidada, condição em que se obtém maior condutividade. Constatou-se também a necessidade de utilizar um transdutor metálico para o desenvolvimento de eletrodos qumicamente modificados com este material, visto que os eletrodos de carbono modificados com lignina oxidada ou não oxidada não apresentaram atividade eletroquímica. Devido à pequena porcentagem de enxofre existente na estrutura química, a lignina oxidada tende a se organizar pelos grupamentos SH quando na presença de ouro, expondo os grupamentos quinônicos eletroativos. A lignina oxidada ainda foi utilizada no preparo de eletrodo de pasta de carbono com nanopartículas de ouro, na qual a lignina oxidada impregnada no grafite atua como redutor \"in-situ\" do ouro, permitindo o preparo de um sensor voltamétrico versátil, capaz de realizar a determinação de ácido ascórbico, dopamina, nitrito e iodato. No que tange ao comportamento eletroquímico de fármacos e estudos de interação fármaco-DNA, eletrodos de carbono foram modificados com DNAdupla fita com a finalidade de monitorar a interação DNA-Gemcitabina.O fármaco não apresentou atividade eletroquímica tanto na região positiva quanto na região negativa de potencial. A interação do mesmo com o DNA promove a condensação/agregação das duplas fitas do DNA em uma primeiraetapa, seguida da clivagem do nucleosídeo guanosina, formando guanina livre. O comportamento eletroquímico de leflunomida e sulfasalazina, dois fármacos aplicados ao tratamento da artrite reumatóide, foi estudado e mecanismos de oxidação foram propostos para cada fármaco. The chemical properties of samples of lignin, which were precipitated from black liquor using two different methodologies (precipitation with CO2 and H2SO4), were studied and the results compared to those obtained from a commercial lignin sample in order to prepare voltammetric sensors. The elementary analysis, infrared spectroscopy, thermal analysis and electrochemical characterization of the material demonstrated that both, the source of lignin and the precipitation method from the black liquor, can provide lignin samples with different chemical properties, although the electrochemical behavior of all samples has been the same. Lignin could only be stored in solid form as lignin in the black liquor is slowly and quantitatively oxidized by dissolved oxygen, preventing the extraction procedures. However, the lignin as extracted from black liquor cannot be used to modify solid electrodes due its high resistivity. The previous oxidation of the all material was necessary when the aim was its application on the sensors development. The electrical conductivity in the oxidized lignin was achieved, probably due to the predominance of sp2 hybridized carbon atoms, which improved orbital overlapping in the material. In addition, it was necessary to use a metallic transducer to produce electrodes modified with films of lignin with good electrochemical activity. The films drying time was also important parameter, which suggested a specific organization of lignin macromolecules over the electrode surface. Due to the small percentage of sulfur in the material, the oxidized lignin tended to be organized by the SH groups in the presence of metallic substrates, exposing its electroactive quinone groups. The oxidized lignin was further used to prepare carbon paste electrodes modified with gold nanoparticles, in which the impregnated oxidized lignin on graphite acted as an \"in situ\" reducing agent towards HAuCl4.The resulting composite allowed the preparation of a versatile voltammetric sensor, capable of detecting ascorbic acid, dopamine, nitrite and iodate. Regarding the electrochemical behavior and drug interaction studies DNA-molecule, carbon electrodes were modified with double strand DNA with the purpose of monitoring Gemcitabine-DNA interaction. The drug showed no electrochemical activity both, in the positive and the negative potential. The Gemcitabine-DNA interaction promoted condensation / aggregation of the double strand DNA in a first step, followed by cleavage of the nucleoside guanosine in the form of free guanine. In addition, the electrochemical behavior of sulfasalazine and leflunomide, two pharmacological compounds applied to the treatment of rheumathoid arthritis, were studied and their oxidation mechanisms were proposed.

O rio Embu-Mirim representa um dos principais tributários que formam a bacia hidrográfica do Reservatório de Guarapiranga, que abastece grande parte da população da Região Metropolitana da Grande São Paulo. Esta área serviu para o desenvolvimento dessa dissertação de mestrado que estudou os metais pesados Cromo (CR), Cobre (CU), Níquel (NI) e Zinco (ZN), nos sedimentos de fundo deste rio. Tal estudo considerou a concentração total dos metais pesados ao longo da drenagem para cada subamostra de topo e base do core de sedimentos e a influência que as propriedades físico-químicas, a granulometria dos sedimentos e os teores de matéria orgânica, exercem no comportamento químico e na distribuição desses metais. Os 10 pontos de amostragem foram locados de montante para jusante desta drenagem, até seu deságüe no Reservatório de Guarapiranga. Cada amostra, coletada em períodos de maior e menor pluviosidade, foi subdividida em amostra de topo (os três primeiros centímetros do core de sedimentos) e amostra de base (os três últimos centímetros do core de sedimentos). Para cada subamostra, determinaram-se os valores pH e Eh, no próprio campo, teores de matéria orgânica, teores totais dos metais pesados e a granulometria dos sedimentos. Os resultados obtidos sugerem que a granulometria dos sedimentos possam estar influenciando o comportamento químico dos metais CR e NI, para os períodos úmido e seco de coleta, e o metal CU apenas no período seco. Em ambos os períodos de coleta, os teores de matéria orgânica apresentaram grande tendência a influenciar o comportamento químico do metal CR, bem como para os metais CU e NI, no período úmido. Quanto aos parâmetros físico-químicos, os valores de pH obtidos para os sedimentos de fundo coletados revelaram estar influenciando na distribuição dos metais pesados CR, CU e ZN. O metal ZN mostrou também forte tendência de alterar seu comportamento químico em função dos valores obtidos para o Eh dos sedimentos. Verificou-se que o ZN exibe uma relação numérica inversa para os valores obtidos de pH e Eh. Os metais pesados apresentaram-se na ordem decrescente de contaminação, NI > CR > CU > ZN, segundo os limites atribuídos para qualidade de sedimentos ISQG (Ínterim Sediment Quality Guideline) e PEL (Probable Effect Level), utilizados pela falta de um padrão próprio para os sedimentos coletados para realização desta dissertação. Estes dados indicam que a área em estudo deva merecer cuidados especiais quanto da atenção dos teores de metais pesados analisados, para que a qualidade dos sedimentos de fundo deste rio não seja totalmente comprometida, desencadeando uma série de danos a outros recursos hídricos que possam ser comprometidos pela qualidade dos sedimentos de fundo do rio Embu-Mirim The Embu-Mirim River is one of the main tributary streams which constitutes the basin hydrographic of the Guarapiranga Reservoir which is the water supply of most population in the Metropolitan Region of São Paulo State. This place was used for the development of my research based on heavy metals, such as Cr (Chromium), Cu (Copper), Ni (Nickel) and Zn (Zinc), found on the bottom sediments of this very river. Such study considered the total amount of the heavy metals along this basin for each subsample (the top and the basin of core sediments) and the influence of the physicochemical properties, the organic matter content and the granulometric content have on the chemical behavior and in the distribution of those metals. The ten sampling points were collected from the upstream to the downstream of the basin until its discharge into the Guarapiranga Reservoir. Each sample, collected during the rainy and dry period, were subdivided in top sample (the first three centimeters of the core sediments) and base sample (The last three centimeters of the core sediments). For each subsample, were defined the values of pH and Eh, and in the same field, the organic matter content, the heavy metals total content and the granulometric sediments. The results obtained so far suggest the granulometric of the sediments influence the chemical behavior of the metals Cr and Ni, over the dry and rainy season, and Cu only in the dry season. During both collection periods the organic matter contents showed a strong tendency of influencing the chemical behavior of Cr as well as Cu and Ni over the rainy season. For the physicochemical parameters, the pH results, obtained from the collection of the bottom sediments, showed an influence on the distribution of the heavy metals such as Cr, Cu and Zn also showed a strong tendency to change its chemical behavior due to the values obtained from the Eh of the sediments. In addition Zn has numerical inversion between the pH value and Eh value. According to the contamination level we have, in decreasing order Ni > Cr > Cu > Zn, what were based regarding the quality limits attributed by ISQS (Interim Sediment Quality Guideline) and PEL (Probable Effect Level) sediments, since there was no other pattern available to evaluated the sediments collected, for the conclusion of this essay. This data suggests that the studying area deserve a special care for the heavy metal contents analysis, so the quality of the bottom sediment won\'t present considerable decline, trigging a series of problems to the others hydric resources which can be jeopardized by the low quality of the bottom sediments of the Embu-Mirim River.

No Município de Itaquaquecetuba (São Paulo, Brasil) encontra-se grande número de empresas que recuperam alumínio metálico a partir de escórias provenientes de indústrias de reciclagem (fundições). O processo é ainda muito rudimentar e consiste basicamente na moagem, lavagem e peneiramento da escória. Apesar de simples, durante o processamento das escórias podem ocorrer reações químicas bastante complexas produzindo gases tóxicos como metano e amônia, além de grande quantidade de resíduos líquidos e sólidos. Os efeitos causados pelas atividades destas pequenas empresas foram estudados visando determinar o comportamento dos principais constituintes químicos provenientes das escórias e dos resíduos que são liberados para o meio. A empresa RPN - Moagem de Resíduos Metálicos Ltda., onde se desenvolveram os estudos, localiza-se próxima a uma lagoa da qual são retiradas águas utilizadas em seus processos de lavagem. Amostras representativas de solos, sedimentos, águas (da lagoa, zona saturada e de chuva) e materiais envolvidos no processo de reciclagem (escórias e rejeitos) foram coletadas e analisadas física, química e mineralogicamente. As escórias são quimicamente constituídas por Al, Mg, Na e K, além de Cu, Pb, Zn, Ni e Mn em menores quantidades. Todos os metais presentes, exceto Al, Na e K são provenientes das ligas que originaram as sucatas de alumínio que são fundidas em fornos rotativos. O rejeito sólido produzido durante a lavagem da escória é composto predominantemente de óxidos de alumínio e magnésio, de hidróxidos de alumínio, além de metais-pesados em quantidade-traço. O \'Na\'\'Cl\' - presente em grande quantidade na escória - por tratar-se de composto muito solúvel, tem seus íons como principais componentes do rejeito líquido. Outros compostos solúveis acham-se na forma de complexos como [Al\'(OH) IND.4], [Pb\'(OH IND.4]\'\'POT.2-\' etc. Durante o processo de reciclagem ocorre intensa liberação de íons para o meio ambiente, uma vez que tanto a escória como os rejeitos são estocados a céu aberto e, por isso sofrem constantes lixiviações gerando soluções com mesma composição química do resíduo líquido e pH em torno de 10. Os íons lixiviados reagem sob novas condições do meio e dependendo de suas características algumas precipitam formando hidróxidos com Al(\'OH IND.3\'). Outros como o \'Na POT.+\', por se encontrar em elevadas concentrações, são adsorvidas pelas superfícies dos minerais, e acabam liberando íons originalmente presentes no meio, principalmente \'Al POT.3+\'e \'Fe POT.2+\', cujas hidrólises promovem o aumento do conteúdo hidrogeniônico na solução e consequentemente a solubilização de íons como \'Ni POT.2+\', \'Cu POT.2+\', \'Pb POT.2+\', \'ZnPOT.2+\'. A textura arenosa e os minerais como caulinita, quartzo, feldspatos e micas, predominantes no meio, pouco ou quase nada influi na retenção dos íons. Assim sendo, os elementos móveis atingem facilmente o aquífero freático cujas características acabam sendo alteradas, como composição química e pH. As características químicas da lagoa, que recebe os rejeitos descartados pela empresa, também são modificadas pela entrada de novos elementos, principalmente nas regiões mais profundas onde se acumulam os rejeitos e, em consequência, há aumento nas concentrações em amônio, alumínio e alguns metais-pesados, em forma de complexo. Estes elementos em solução são altamente tóxicos para a vida aquática. Os dados obtidos levaram, além da detecção dos agentes poluidores gerados pela empresa, a apresentação de alternativas em suas técnicas a fim de minimizar a contaminação da área. In Itaquaquecetuba municipality (São Paulo, Brazil) there are a great number of companies that recover metallic aluminum from dross produced in foundries of industries that recycle aluminum. The process is very rudimentary and consists basically of crushing, washing and sieving the dross. These simple processes produce complex chemical reactions that generate toxic gases, such as metane and ammonia, as well as a great amount of liquid and solid residues. This thesis examines the geochemical behavior and effects of the principal elements released from the dross and the residues into the environment. The RPN - Moagem de Resíduos Metálicos Ltda company, where this study was carried out, uses water from a nearby pond for washing the dross. Samples of soils, sediments, water (from the pond, saturated zone and rain) and materials involved in the recovery process (dross and residues) were collected for physical, chemical and mineralogical analyses. The main metallic ions in the dross are Al, Mg, Na and K, with smaller amounts of Cu, Pb, Zn, Ni and Mn. All these constituents, except Al, Na and K, are derived from alloys in the scraps that are melted in the rotary foundries. The solid residue produced during washing consists predominantly of aluminum and magnesium oxides, aluminum hydroxides and heavy metals in trace concentrations. NaCl is present in great amounts in the dross. Being quite soluble in water, it dominates the liquid residue. Other soluble components are complex forms, such as \'[\'Al(OH) IND.4\'] POT.-\', \'[\'Pb(OH) IND.4\'] POT.2-\', etc. During the recovery process, ions are released into the environment because both the dross and the residues are stored openly above ground without any kind of protection. Consequently, they are constantly subjected to leaching by weathering, resulting in solutions with the same chemical composition as the liquid residue and a pH almost 10. When the leached ions reach new environments they react and some precipitate as hydroxides (for example, \'Al(OH) IND.3\'). Others, like \'Na POT.+\', present in great amount in solution, may be absorbed on mineral surfaces, dislocating other ions, mainly \'Al POT.3+\' and \'Fe POT.2+\' which hydrolyze, thereby increasing the amount of hydrogen in solution which, in turn, increases the solubility of \'Ni POT.2+\', \'Cu POT.2+\', \'Pb POT 2+\' and \'Zn POT.2+\'. Ion fixation is not favored by the sandy texture and mineral composition (predominantly kaolinite, quartz, feldspars and micas) in the local soils. Hence, the most mobile elements easily reach the phreatic aquifer and modify the chemical composition and pH of the immediate environment. Likewise, the characteristics of the pond that receive the residues discharged by the company are modified by the introduction of new elements, especially in its deeper parts, where the residues accumulate and the concentration of the ammonium, aluminum and some heavy metals in complex forms increases. These elements in solution are very toxic for aquatic life. Besides identifying the main pollutants generated by the aluminum recovery industry, this study also suggests several alternatives to present techniques that may help to diminish this sort of contamination.

Neste trabalho, anticorpos anti-IgGh foram conjugados às nanopartículas de prata (NPAg) para detectar imunoglobulina G humana (IgGh). Um imunoensaio colorimétrico baseado na diminuição da agregação devido ao aumento da repulsão eletrostática após a interação ligante-alvo. A agregação é induzida pela variação da força iônica e uma mudança da coloração da suspensão coloidal de amarelo para vermelho pode ser observada. Na presença de IgGh, a agregação é inibida e a coloração da suspensão coloidal não se altera. As nanopartículas foram obtidas por meio de cinco procedimentos diferentes e caracterizadas por espectroscopia UV-Vis, espalhamento dinâmico de luz, difração de raios-X e microscopia eletrônica. Glicose e borohidreto de sódio foram utilizados como agentes redutores, enquanto CTAB e β-ciclodextrina foram utilizados como estabilizantes. Citrato de sódio foi utilizado como agente redutor e/ou estabilizante. Nanoesferas de carbono foram obtidas por tratamento hidrotérmico de uma solução aquosa de glicose e também foram utilizadas no preparo das nanopartículas. As nanopartículas foram funcionalizadas com ácido mercaptossuccínico e a conjugação ocorreu devido à interação entre grupos aminas e grupos carboxílicos ionizados, presentes no anticorpo e agente de acoplamento, respectivamente. A estabilidade dos conjugados e o efeito da adição de IgGh foram avaliados para todos os sistemas preparados. As nanopartículas de prata preparadas com borohidreto de sódio e citrato de sódio foram selecionadas para serem aplicadas no desenvolvimento do imunoensaio e as condições experimentais foram avaliadas. Em condições ótimas, observou-se uma correlação linear entre a diminuição da agregação do sistema (NPAg-anti-IgGh) e a concentração de IgGh (0 a 200 ng mL-1). O limite de detecção foi estimado em 25 ng mL-1. O método colorimétrico apresentou boa seletividade para a detecção de IgGh. Além disso, foi obtido um resultado satisfatório ao aplicar o método para determinação do fator IX de coagulação. Foi desenvolvido também um método para determinação de ATP baseado na agregação de nanopartículas de ouro. Aptâmeros foram utilizados como elemento de reconhecimento. Em princípio, o método pode ser aplicável à determinação de outros analitos, por meio da substituição do aptâmero utilizado neste trabalho pelo oligonucleotídeo específico para o alvo de interesse. In this work, antibodies to human immunoglobulin G (anti-IgGh) were used in combination with silver nanoparticle (NPAg) to detect IgGh. A colorimetric immunoassay based on the decrease of aggregation due to increased electrostatic repulsion upon ligand-target interaction. Aggregation was induced by varying the ionic strength and the solution of NPAg-anti-IgGh shows obvious visible color change from yellow to red. In the presence of IgGh aggregation the nanoparticle is inhibited and coloration of the colloidal solution does not change. The nanoparticles were obtained using five different procedures and they were characterized by UV-Vis spectroscopy, dynamic light scattering, X-ray diffraction and electron microscopy. Glucose and sodium borohydride were used as reducing agent, as CTAB and β-cyclodextrin reagents were used as stabilizers. Sodium citrate was used as reducing and stabilizing agent. Carbon nanospheres were prepared by hydrothermal treatment of glucose and used in the preparation of NPAg. The nanoparticles were functionalized with dimercaptosuccinic acid and their conjugation occurred due to the interaction of positively charged amine groups and anionic groups (-COO-) present on the antibody and coupling agent. The stability of conjugates and the variation of aggregation in the presence of IgGh were evaluated for all systems. The NPAg prepared by sodium borohydride were selected for use in the immunoassay and the optimum conditions of the assay were investigated. Under the optimal conditions, the ration between the absorbance at 396 nm and 564 nm was linearly proportional to the IgGh concentration on a range from 0 to 200 ng mL-1, with a detection limit of 25 ng mL-1. The colorimetric method showed good selectivity for IgGh detection. It was possible to adapt the method to the determination of other proteins, such as factor IX. In another approach, anti-aptamer ATP was used to develop a colorimetric method for the determination of ATP based on stabilization of gold nanoparticles provided by strands of DNA.The strategy was based on stabilization of nanoparticles due to interaction with single strands of DNA, and the change of the stability of the nanoparticles provided by the conformational change of the aptamer following recognition. This method could in principle be used to detect analytes by substituting the aptamer used in this study by the specific aptamer for the target of interest