Métodos fotônicos inovadores para avaliação da contaminação de ecossistemas aquáticos através da análise de sedimentos

• Autor(a) principal: Morais, Carla Pereira de
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/75/75135/tde-24012022-123842/
• topic: espectroscopia óptica; eutrofização Contaminação.; matéria orgânica; optical spectroscopy; organic matter Eutrophication. Contamination.; river sediment; sedimento fluvial

Os contaminantes presentes nas águas podem ser absorvidos por materiais em suspensão e acumulados em sedimentos. O monitoramento de elementos potencialmente tóxicos (PTEs) e do fósforo (P) em sedimentos permite avaliar respectivamente o nível de contaminação e o grau de eutrofização de rios. As técnicas comumente utilizadas para a determinação elementar em sedimentos exigem o preparo das amostras gerando quantidades consideráveis de resíduos químicos e gasto de tempo. A espectrometria de emissão óptica com plasma induzido por laser (LIBS) é uma alternativa para contornar as desvantagens associadas ao preparo da amostra, entre outros. A baixa sensibilidade da LIBS com pulso único (SP) pode ser aumentada empregando a LIBS com pulso duplo (DP). Considerando a complexidade química dos sedimentos, a matéria orgânica (MO) é um dos parâmetros que deve ser avaliado. A fluorescência no modo matriz excitação-emissão (EEM) combinada com a análise de fatores paralelos (PARAFAC) pode ser empregada para acessar informações sobre a composição e origem da MO extraída. Enquanto a supressão de fluorescência permite compreender a capacidade da MO extraída em complexar ou liberar PTEs. O conteúdo de clorofila a (Chl-a) em sedimentos também reflete a eutrofização dos rios. Sua determinação é feita por meio de técnicas que exigem sua extração com solventes orgânicos. Assim, a avaliação direta da Chl-a nos sedimentos é ideal para avaliar o grau de eutrofização de rios. Algumas técnicas inovadoras baseadas em fluorescência, como a microscopia confocal de varredura a laser (CLSM) e a espectroscopia de fluorescência induzida por laser (LIFS) permitem a análise direta das amostras e se destacam como uma vantagem para os inconvenientes relacionados às extrações químicas. Frente ao exposto, este estudo relata o desenvolvimento de instrumentação e métodos utilizando a LIBS para quantificar P, Cr, Cu e Ni em sedimentos, o emprego da EEM e da supressão de fluorescência para avaliar as propriedades ópticas e a afinidade da MO extraída com o Cu (II), respectivamente, e o desenvolvimento de métodos utilizando CLSM e LIFS para medir Chl-a em sedimentos a fim de avaliar a contaminação de ecossistemas aquático. Os resultados mostraram que as técnicas SP e DP LIBS tem grande potencial para determinação de P em sedimentos, porém para determinação de Cr, Cu e Ni é necessário empregar DP LIBS devido à sua maior sensibilidade. De acordo com a EEM e a supressão de fluorescência, a MO extraída dos sedimentos com NaOH (EOMSed) do Rio Piracicaba é de origem autóctone e alóctone derivada da MO do solo e interage mais com Cu (II) do a EOMSed do Rio Tietê que é predominantemente antropogênica. A CLSM permitiu verificar que a Chl-a tem maior afinidade e é menor oxidada na fração mineral do sedimento. E a LIFS combinada com a primeira derivada dos espectros mostrou ser capaz de semiquantificar a Chl-a em sedimentos. A combinação dos métodos desenvolvidos baseados em técnicas fotônicas mostra ser eficiente para o monitoramento de ecossistemas aquáticos.