The Use of Hyphenated Spectrometric Techniques for the Environmental Forensic Assessment of Non-Traditional Pollutants and Degradates in the Greater Florida Everglades

A comprehensive investigation of sensitive ecosystems in South Florida with the main goal of determining the identity, spatial distribution, and sources of both organic biocides and trace elements in different environmental compartments is reported. This study presents the development and validation of a fractionation and isolation method of twelve polar acidic herbicides commonly applied in the vicinity of the study areas, including e.g. 2,4-D, MCPA, dichlorprop, mecroprop, picloram in surface water. Solid phase extraction (SPE) was used to isolate the analytes from abiotic matrices containing large amounts of dissolved organic material. Atmospheric-pressure ionization (API) with electrospray ionization in negative mode (ESP-) in a Quadrupole Ion Trap mass spectrometer was used to perform the characterization of the herbicides of interest. The application of Laser Ablation-ICP-MS methodology in the analysis of soils and sediments is reported in this study. The analytical performance of the method was evaluated on certified standards and real soil and sediment samples. Residential soils were analyzed to evaluate feasibility of using the powerful technique as a routine and rapid method to monitor potential contaminated sites. Forty eight sediments were also collected from semi pristine areas in South Florida to conduct screening of baseline levels of bioavailable elements in support of risk evaluation. The LA-ICP-MS data were used to perform a statistical evaluation of the elemental composition as a tool for environmental forensics. A LA-ICP-MS protocol was also developed and optimized for the elemental analysis of a wide range of elements in polymeric filters containing atmospheric dust. A quantitative strategy based on internal and external standards allowed for a rapid determination of airborne trace elements in filters containing both contemporary African dust and local dust emissions. These distributions were used to qualitative and quantitative assess differences of composition and to establish provenance and fluxes to protected regional ecosystems such as coral reefs and national parks.

A study of methods used to analyze total oil and polycyclic aromatic hydrocarbons in produced water: steps towards the validation of molecularly imprinted polymers for use in marine environmetns

Produced water is a by-product of offshore oil and gas production, and is released in large volumes when platforms are actively processing crude oil. Some pollutants are not typically removed by conventional oil/water separation methods and are discharged with produced water. Oil and grease can be found dispersed in produced water in the form of tiny droplets, and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are commonly found dissolved in produced water. Both can have acute and chronic toxic effects in marine environments even at low exposure levels. The analysis of the dissolved and dispersed phases are a priority, but effort is required to meet the necessary detection limits. There are several methods for the analysis of produced water for dispersed oil and dissolved PAHs, all of which have advantages and disadvantages. In this work, EPA Method 1664 and APHA Method 5520 C for the determination of oil and grease will be examined and compared. For the detection of PAHs, EPA Method 525 and PAH MIPs will be compared, and results evaluated. APHA Method 5520 C Partition-Infrared Method is a liquid-liquid extraction procedure with IR determination of oil and grease. For analysis on spiked samples of artificial seawater, extraction efficiency ranged from 85 – 97%. Linearity was achieved in the range of 5 – 500 mg/L. This is a single-wavelength method and is unsuitable for quantification of aromatics and other compounds that lack sp³-hybridized carbon atoms. EPA Method 1664 is the liquid-liquid extraction of oil and grease from water samples followed by gravimetric determination. When distilled water spiked with reference oil was extracted by this procedure, extraction efficiency ranged from 28.4 – 86.2%, and %RSD ranged from 7.68 – 38.0%. EPA Method 525 uses solid phase extraction with analysis by GC-MS, and was performed on distilled water and water from St. John’s Harbour, all spiked with naphthalene, fluorene, phenanthrene, and pyrene. The limits of detection in harbour water were 0.144, 3.82, 0.119, and 0.153 g/L respectively. Linearity was obtained in the range of 0.5-10 g/L, and %RSD ranged from 0.36% (fluorene) to 46% (pyrene). Molecularly imprinted polymers (MIPs) are sorbent materials made selective by polymerizing functional monomers and crosslinkers in the presence of a template molecule, usually the analytes of interest or related compounds. They can adsorb and concentrate PAHs from aqueous environments and are combined with methods of analysis including GC-MS, LC-UV-Vis, and desorption electrospray ionization (DESI)- MS. This work examines MIP-based methods as well as those methods previously mentioned which are currently used by the oil and gas industry and government environmental agencies. MIPs are shown to give results consistent with other methods, and are a low-cost alternative improving ease, throughput, and sensitivity. PAH MIPs were used to determine naphthalene spiked into ASTM artificial seawater, as well as produced water from an offshore oil and gas operation. Linearity was achieved in the range studied (0.5 – 5 mg/L) for both matrices, with R² = 0.936 for seawater and R² = 0.819 for produced water. The %RSD for seawater ranged from 6.58 – 50.5% and for produced water, from 8.19 – 79.6%.

Métodos de extração de fósforo e micronutrientes em latossolos com uso de energia ultrassônica

Assessing the soil nutrient availability to plants under lab conditions is one of the main challenges to Soil Fertility and Chemistry, due to the complex behavior and the interaction of the soil properties. Many extractant solutions associated with mechanical forms of agitation have been proposed, showing different correlations with plant growth and nutrients absorption. Using ultrasonic energy is a agitation procedure of the soil:extractant solution suspension (based on the cavitation phenomenon). It allows the establishment of relations between the amount of extracted nutrient and the ultrasonic energy level. Thus, this work aims: to evaluate the effect of cavitation intensity on the extraction of P, Zn, Cu, Mn and Fe in soil samples from five Latosols under different uses around Uberlândia and Uberaba, Minas Gerais State; to obtain extracting curves as function of ultrasonic energy levels; and to obtain an index from extracting curves to expresses the nutrient retention by the soil solid phase. A soil-solution suspension (ratio 1:10) was sonicated using a probe ultrasound equipment under different combinations of power and time: i) 30 W for 35, 70, 140 and 280 s; ii) 50 W for 21, 42, 84 and 168 s; and iii) 70 W for 15, 30, 60 and 120 s. The extractant solutions used were Mehlich-1 (for all elements), Olsen and distilled water for P. After each sonication, P concentration was quantified by molybdenum blue colorimetric method and Zn, Cu, Mn and Fe by flame atomic absorption spectrophotometry. The cavitation intensity did not affect the P extraction, only the total energy applied. The P extraction was influenced by extractant solution, decreasing as follows: Mehlich-1>Olsen>water. In cultivated Latosols, the P extraction increased linearly with ultrasonic energy, and the slope of the 1:1 linear regression reflects the P retention in the soil. The Zn and Fe extractions were influenced only by total energy applied. Mn and Cu extractions were influenced by both cavitation intensity and total ultrasonic energy. Soils containing similar amounts of P, Cu, Zn, Mn, and Fe may have a different extraction rate. Likewise, soils containing different amounts of those elements may have the same extraction rate.

Analyse simultanée des hormones stéroïdiennes et leurs formes chimiques dans les matrices d'eau et d'urine par SPE-LC-MS/MS en ligne.

Dans les dernières années, les perturbateurs endocriniens ont été observés dans les rivières qui reçoivent des entrées importantes d’eaux usées. Parmi les perturbateurs endocriniens, les hormones stéroïdiennes naturelles et synthétiques sont des composés dont le potentiel d'imiter ou d'interférer avec les fonctions hormonales normales (développement, croissance et reproduction), est reconnu même au niveau ultra-traces (ng L-1). Bien que les hormones conjuguées soient moins actives que les hormones libres, elles peuvent être clivées et redevenir libres une fois exposées aux processus microbiens avant ou pendant le traitement des eaux usées. En raison de la nécessité d'identifier et de quantifier ces composés dans l'eau, une nouvelle méthode, entièrement automatisée, a été développée pour la détermination simultanée des deux formes de plusieurs hormones stéroïdiennes (conjuguées et libres) dans les matrices d'eau et dans l’urine des femmes. La méthode est basée sur l'extraction en phase solide couplée en ligne à la chromatographie liquide et la spectrométrie de masse en tandem (SPE-LC-MS/MS). Plusieurs paramètres ont été évalués dans le but d'optimiser l'efficacité de la méthode, tels que le type et le débit de la phase mobile, des différentes colonnes de SPE et de chromatographie, ainsi que différentes sources et modes d'ionisation des échantillons pour la MS. La méthode démontre une bonne linéarité (R2 > 0.993), ainsi qu'une précision avec un coefficient de variance inférieure à 10%. Les limites de quantification varient d’un minimum de 3 à 15 ng L-1 pour un volume d'injection entre 1 mL et 5 mL et le recouvrement des composés varie de 72 % à 117 %.

Synthesis, Modification, and Application of Siloxane Materials for Environmental Sensing

As human populations and resource consumption increase, it is increasingly important to monitor the quality of our environment. While laboratory instruments offer useful information, portable, easy to use sensors would allow environmental analysis to occur on-site, at lower cost, and with minimal operator training. We explore the synthesis, modification, and applications of modified polysiloxane in environmental sensing. Multiple methods of producing modified siloxanes were investigated. Oligomers were formed by using functionalized monomers, producing siloxane materials containing silicon hydride, methyl, and phenyl side chains. Silicon hydride-functionalized oligomers were further modified by hydrosilylation to incorporate methyl ester and naphthyl side chains. Modifications to the siloxane materials were also carried out using post-curing treatments. Methyl ester-functionalized siloxane was incorporated into the surface of a cured poly(dimethylsiloxane) film by siloxane equilibration. The materials containing methyl esters were hydrolyzed to reveal carboxylic acids, which could later be used for covalent protein immobilization. Finally, the siloxane surfaces were modified to incorporate antibodies by covalent, affinity, and adsorption-based attachment. These modifications were characterized by a variety of methods, including contact angle, attenuated total reflectance Fourier transform infrared spectroscopy, dye labels, and 1H nuclear magnetic resonance spectroscopy. The modified siloxane materials were employed in a variety of sensing schemes. Volatile organic compounds were detected using methyl, phenyl, and naphthyl-functionalized materials on a Fabry-Perot interferometer and a refractometer. The Fabry-Perot interferometer was found to detect the analytes upon siloxane extraction by deformation of the Bragg reflectors. The refractometer was used to determine that naphthyl-functionalized siloxanes had elevated refractive indices, rendering these materials more sensitive to some analytes. Antibody-modified siloxanes were used to detect biological analytes through a solid phase microextraction-mediated enzyme linked immunosorbent assay (SPME ELISA). The SPME ELISA was found to have higher analyte sensitivity compared to a conventional ELISA system. The detection scheme was used to detect Escherichia coli at 8500 CFU/mL. These results demonstrate the variety of methods that can be used to modify siloxanes and the wide range of applications of modified siloxanes has been demonstrated through chemical and biological sensing schemes.

The analysis and detection of new psychoactive substances in biological matrices

New psychoactive substances (NPSs) have appeared on the recreational drug market at an unprecedented rate in recent years. Many are not new drugs but failed products of the pharmaceutical industry. The speed and variety of drugs entering the market poses a new complex challenge for the forensic toxicology community. The detection of these substances in biological matrices can be difficult as the exact compounds of interest may not be known. Many NPS are sold under the same brand name and therefore users themselves may not know what substances they have ingested. The majority of analytical methods for the detection of NPSs tend to focus on a specific class of compounds rather than a wide variety. In response to this, a robust and sensitive method was developed for the analysis of various NPS by solid phase extraction (SPE) with gas chromatography mass spectrometry (GCMS). Sample preparation and derivatisation were optimised testing a range of SPE cartridges and derivatising agents, as well as derivatisation incubation time and temperature. The final gas chromatography mass spectrometry method was validated in accordance with SWGTOX 2013 guidelines over a wide concentration range for both blood and urine for 23 and 25 analytes respectively. This included the validation of 8 NBOMe compounds in blood and 10 NBOMe compounds in urine. This GC-MS method was then applied to 8 authentic samples with concentrations compared to those originally identified by NMS laboratories. The rapid influx of NPSs has resulted in the re-analysis of samples and thus, the stability of these substances is crucial information. The stability of mephedrone was investigated, examining the effect that storage temperatures and preservatives had on analyte stability daily for 1 week and then weekly for 10 weeks. Several laboratories identified NPSs use through the cross-reactivity of these substances with existing screening protocols such as ELISA. The application of Immunalysis ketamine, methamphetamine and amphetamine ELISA kits for the detection of NPS was evaluated. The aim of this work was to determine if any cross-reactivity from NPS substances was observed, and to determine whether these existing kits would identify NPS use within biological samples. The cross- reactivity of methoxetamine, 3-MeO-PCE and 3-MeO-PCP for different commercially point of care test (POCT) was also assessed for urine. One of the newest groups of compounds to appear on the NPS market is the NBOMe series. These drugs pose a serious threat to public health due to their high potency, with fatalities already reported in the literature. These compounds are falsely marketed as LSD which increases the chance of adverse effects due to the potency differences between these 2 substances. A liquid chromatography tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) method was validated in accordance with SWGTOX 2013 guidelines for the detection for 25B, 25C and 25I-NBOMe in urine and hair. Long-Evans rats were administered 25B-, 25C- and 25I-NBOMe at doses ranging from 30-300 µg/kg over a period of 10 days. Tail flick tests were then carried out on the rats in order to determine whether any analgesic effects were observed as a result of dosing. Rats were also shaved prior to their first dose and reshaved after the 10-day period. Hair was separated by colour (black and white) and analysed using the validated LC-MS/MS method, assessing the impact hair colour has on the incorporation of these drugs. Urine was collected from the rats, analysed using the validated LC-MS/MS method and screened for potential metabolites using both LC-MS/MS and quadrupole time of flight (QToF) instrumentation.

Remoção de hidrocarbonetos aromáticos policíclicos em águas utilizando subprodutos da indústria da cortiça

Os Hidrocarbonetos Aromáticos Policíclicos (HAPs) são contaminantes persistentes em meio aquoso. Estes compostos são conhecidos pelas suas propriedades carcinogénicas, mutagénicas e genotóxicas. O principal objetivo deste trabalho consistiu na avaliação das potencialidades de subprodutos da indústria corticeira, como adsorventes alternativos para a remoção de cinco HAPs em meio aquoso: benzo(a)pireno, benzo(ghi)perileno, benzo(b)fluoranteno, benzo(k)fluoranteno e indeno(1,2,3-cd)pireno. A metodologia analítica para quantificar os HAPs envolveu a preparação das amostras, através da técnica de extração em fase sólida (SPE), e a quantificação dos compostos analisados por cromatografia líquida com detetor de fluorescência (LC-FLD). O método foi otimizado e validado, obtendo-se limites de quantificação de 0,004 μg/L para todos os HAPs. Os estudos incidiram na utilização de uma amostra de cortiça, pó de aglomerado de cortiça expandida (PACE), obtida por aglutinação de cortiça em condições hidrotérmicas, a qual nos estudos preliminares revelou desempenho semelhante aos carvões ativados. Com exceção do benzo(ghi)perileno, os resultados mostram que o processo de adsorção dos HAPs na amostra PACE segue uma cinética de pseudo-segunda ordem e as isotérmicas ajustam-se ao modelo de Langmuir.

Otimização e validação de metodologia analítica empregando SPE e LC-ESI-MS/MS para determinação de multiclasses de agrotóxicos e metabólitos em água de superfície e de abastecimento público

A aplicação de agrotóxicos nas práticas agrícolas aumentou muito nos últimos anos. Isto vem ocorrendo devido ao crescimento populacional, demandando maior produção de alimentos. O uso de agrotóxicos e seus resíduos tornaram-se um problema devido a possível contaminação das águas de superfície e subterrânea, podendo impactar o meio ambiente e causar danos à saúde pública. Na cidade de Rio Grande, RS, Brasil, o suprimento de água potável é realizado pela CORSAN (Companhia Riograndense de Saneamento), que capta a água do Canal São Gonçalo, o qual estabelece uma ligação entre as duas lagoas: Lagoa dos Patos e Lagoa Mirim. Em suas margens há também a captação de água para irrigação das culturas agrícolas. Esta interação entre o uso da água das lagoas e a agricultura, pode resultar na contaminação das águas que são captadas para abastecimento dos municípios situados na região. Uma metodologia analítica empregando Extração em Fase Sólida (SPE) e Cromatografia Líquida acoplada a uma fonte de ionização por Electrospray tandem Espectrometria de Massas (LCESI-MS/MS) foi desenvolvida e validada para a determinação de dezoito agrotóxicos multiclasses (herbicidas, inseticidas e fungicidas) e dois metabólitos em amostras de água superficial e de abastecimento público. Esta metodologia foi aplicada para monitoramento durante dez meses na água superficial do Canal São Gonçalo e na água de consumo da cidade de Rio Grande, após o tratamento pela CORSAN. Os agrotóxicos selecionados foram: clomazona, bispiribaque-sódio, diurom, atrazina, simazina, imazetapir, imazapique, metsulfuron-metílico, quincloraque, penoxsulam, 2,4-D, pirazosulfuron-etílico, bentazona, propanil, irgarol, tebuconazol, fipronil e carbofurano. Os metabólitos foram: 3,4-DCA e 3-hidroxicarbofurano. Os limites de detecção do método variaram entre 0,4 – 40,0 ng L -1 , enquanto para os limites de quantificação a variação foi de 4,0 – 100,0 ng L -1 . Todos os compostos apresentaram excelente linearidade, com coeficiente de determinação maior do que 0,99. As recuperações empregando SPE com cartuchos contendo 500 mg de C18ec, variaram entre 70 a 120%, para 95% dos compostos, apresentando %RSD 20%. Através do monitoramento de múltiplas reações (MRM), duas transições diferentes (íon precursor – íon produto) foram selecionadas para cada composto, uma para quantificação e outra para confirmação, o que aumentou a seletividade do método. Para as amostras analisadas, foram detectados agrotóxicos nível de ng L -1 . O método desenvolvido é sensível, rápido e apresenta elevada seletividade, permitindo a identificação e a quantificação dos agrotóxicos em águas superficiais e de abastecimento público, atendendo os níveis requeridos pelos órgãos reguladores como da União Européia (98/83/EC) e do Brasil segundo a Portaria Nº. 518 (25/03/2004).

Analyse simultanée des hormones stéroïdiennes et leurs formes chimiques dans les matrices d'eau et d'urine par SPE-LC-MS/MS en ligne

Dans les dernières années, les perturbateurs endocriniens ont été observés dans les rivières qui reçoivent des entrées importantes d’eaux usées. Parmi les perturbateurs endocriniens, les hormones stéroïdiennes naturelles et synthétiques sont des composés dont le potentiel d'imiter ou d'interférer avec les fonctions hormonales normales (développement, croissance et reproduction), est reconnu même au niveau ultra-traces (ng L-1). Bien que les hormones conjuguées soient moins actives que les hormones libres, elles peuvent être clivées et redevenir libres une fois exposées aux processus microbiens avant ou pendant le traitement des eaux usées. En raison de la nécessité d'identifier et de quantifier ces composés dans l'eau, une nouvelle méthode, entièrement automatisée, a été développée pour la détermination simultanée des deux formes de plusieurs hormones stéroïdiennes (conjuguées et libres) dans les matrices d'eau et dans l’urine des femmes. La méthode est basée sur l'extraction en phase solide couplée en ligne à la chromatographie liquide et la spectrométrie de masse en tandem (SPE-LC-MS/MS). Plusieurs paramètres ont été évalués dans le but d'optimiser l'efficacité de la méthode, tels que le type et le débit de la phase mobile, des différentes colonnes de SPE et de chromatographie, ainsi que différentes sources et modes d'ionisation des échantillons pour la MS. La méthode démontre une bonne linéarité (R2 > 0.993), ainsi qu'une précision avec un coefficient de variance inférieure à 10%. Les limites de quantification varient d’un minimum de 3 à 15 ng L-1 pour un volume d'injection entre 1 mL et 5 mL et le recouvrement des composés varie de 72 % à 117 %.

Casca de arroz como adsorvente para extração de micotoxinas em cebola

A produção mundial de arroz chega a 80 milhões de toneladas ao ano, considerando que as cascas representam 20% deste valor, anualmente são geradas cerca de 1.162.000 toneladas desse rejeito. Há alguns anos, esse material era descartado no ambiente, atualmente as leis de proteção ambiental, demandaram na preocupação com resíduos de casca de arroz (FOLETO, 2005). Segundo Mayer (2006) a casca leva aproximadamente 5 anos para se decompor e exala um volume elevado de metano, um dos gases responsáveis pelo efeito estufa. Visando proteger a integridade do meio ambiente, estão sendo buscadas alternativas para reduzir os impactos ambientais do descarte e recuperar os investimentos na cultura do grão. Devido seu alto teor de silício a casca de arroz, é matéria-prima de grande interesse para aplicação em vários ramos: indústria eletrônica, cerâmica e na agricultura e também pode ser utilizada como fonte energética e ser aplicadas como adsorvente, em análises químicas (FOLETO, 2005; ROSA, 2009). Neste trabalho o objetivo foi padronizar método para a determinação das aflatoxinas B1, B2, G1, G2 e ocratoxiana A em cebola, empregando a técnica de extração, Dispersão da Matriz em Fase Sólida (MSPD), tendo a casca de arroz como adsorvente, de forma a possibilitar a determinação dos contaminantes empregando cromatografia de camada delgada de alta eficiência (HPTLC) e/ou cromatografia líquida de alta eficiência acoplada a detector de fluorescência (HPLC-FD). A cebola (Allium cepa L.) foi a matriz escolhida devido sua importância econômica, ela é a terceira hortaliça mais importante economicamente no Brasil, depois do tomate e da batata. O país está entre os dez maiores produtores do mundo, sendo que na safra de 2010 a produção foi de 1.548.146 toneladas. Dentre os estados que se destacam pela sua produção estão: Santa Catarina, São Paulo e Rio Grande do Sul. No entanto, a cebola assim como os demais alimentos é suscetível à contaminação fúngica e se entre a microbiota estiverem espécies toxigênicas pode ocorrer à produção de micotoxinas. O método foi validado avaliando-se curva analítica, linearidade, limites de detecção e quantificação, precisão (repetitividade e precisão intermediária) e exatidão (recuperação) para cada tipo de determinação cromatográfica. Para HPTLC, os limites de detecção variaram entre 0,33-5µg Kg-1 e os de quantificação entre 1-15µg Kg-1 Para o método HPLC-FD os limites de detecção variaram entre 0,003– 0,26 µg Kg-1 e os de quantificação 0,03 – 2,6 µg Kg-1 . As recuperações para o método HPTLC variaram entre 76- 95% e para HPLC-FD variaram entre 72-88%. O método desenvolvido foi aplicado para verificar a ocorrência de micotoxinas em 14 amostras de cebola. A contaminação com aflatoxinas foi verificada em 43% das amostras analisadas. O nível máximo encontrado foi de 90 µg Kg-1 para aflatoxina B2 em uma amostra de cebola crioula, com o defeito de mancha negra.

Desenvolvimento de método para determinação de resíduos de sedativos e B-bloqueadores em rim por LC-MS/MS

O desenvolvimento de métodos adequados que permitam o monitoramento de resíduos e contaminantes em alimentos é de suma importância pois é a única forma de garantir a segurança dos alimentos evitando danos à saúde do consumidor. Para isso, fazse necessário que estes métodos sejam rápidos, fáceis e de baixo custo, capazes de detectar a presença de resíduos em concentrações baixas e em diferentes matrizes. Este trabalho consistiu no desenvolvimento de método para determinação de 5 sedativos e 14 β-bloqueadores em amostras de rim suíno e posterior análise por Cromatografia Líquida Acoplada à Espectrometria de Massas em Série (LC-MS/MS). O procedimento de extração que melhor se adequou para análise destes compostos consistiu na pesagem de 2 g de amostra e adição de 10 mL de acetonitrila seguida de homogeneização com auxílio de Ultra-Turrax e mesa agitadora. Após extração, as amostras foram submetidas a duas técnicas de clean-up, sendo elas, congelamento do extrato à baixa temperatura e extração em fase sólida dispersiva (d-SPE) utilizando como sorvente Celite® 545. Uma etapa de concentração foi realizada com auxílio de concentrador de amostras sob fluxo de N2 e temperatura controlada. As amostras secas foram retomadas com metanol e analisadas utilizando sistema LC-MS/MS com Ionização por Eletrospray (ESI), operando no modo MRM positivo, coluna Poroshell 120 EC-C18 (3,0 x 50 mm, 2,7 μm) para separação dos analitos, e gradiente de fase móvel composta por (A) solução aquosa acidificada com 0,1% de ácido fórmico (v/v) e (B) metanol 0,1% ácido fórmico (v/v). Os parâmetros de validação avaliados foram linearidade, seletividade, efeito matriz, precisão, veracidade, recuperação, limite de decisão, capacidade de detecção, incerteza da medição, robustez, limite de detecção e de quantificação. Além disso foram observados os critérios de desempenho aplicáveis à detecção por espectrometria de massas e estabilidade dos compostos. A recuperação foi avaliada em 10 μg kg-1 e a veracidade em 5, 10 e 15 μg kg-1 apresentando resultados satisfatórios entre 70 - 85% e 90 - 101%, respectivamente. O limite de quantificação determinado foi de 2,5 μg kg-1 , exceto para carazolol que foi de 1,25 μg kg- 1 . O estudo de linearidade foi realizado entre 0 e 20 μg kg-1 apresentando coeficientes de determinação superiores a 0,98. Estes procedimentos foram realizados através de análise de matriz branca fortificada. Além disso, o presente método foi utilizado para analisar carazolol, azaperone e azaperol em amostras de ensaio colaborativo de rim suíno, apresentando resultados muito próximos aos reais. Portanto, é possível concluir que o método desenvolvido é adequado para análise de sedativos e β-bloqueadores através de extração dos compostos e limpeza do extrato eficientes utilizando procedimentos rápidos, fáceis e de baixo custo, garantindo resultados seguros e confiáveis.

Avaliação da técnica de dispersão da matriz em fase sólida assistida por vórtex para análise de fármacos em peixes

Os fármacos classificados como contaminantes orgânicos emergentes tornaramse tópico de discussão ambiental pois estes são capazes de atingir diferentes matrizes do meio ambiente, como água, solo e organismos aquáticos, e estudos demonstrando a toxicidade tem despertado o interesse científico. Neste estudo um método analítico foi otimizado e validado para determinação de quinze fármacos em amostras de peixes empregando preparo de amostras por dispersão da matriz em fase sólida (MSPD) assistida por vórtex e determinação por cromatografia líquida acoplada a espectrometria de massas sequencial (LC-MS/MS). O estudo ainda focou na aplicação de diferentes suportes sólidos na etapa de dispersão da MSPD, sendo que três (quitina, quitosana e concha de mexilhão dourado) foram utilizados pela primeira vez para esta finalidade, O método otimizado foi validado seguindo os parâmetros do INMETRO, ANVISA, SANCO e FDA. A curva analítica e linearidade foram avaliados através da calibração externa e superposição na matriz. Os compostos demonstraram linearidade dentro da faixa recomendada, com coeficiente de correlação maior do que 0,99. Os limites de detecção do método variaram de 1 a 100 ng g -1 , e os limites de quantificação a variaram de 5 a 1000 ng g -1 . Os valores de recuperação variaram de 68% a 108%, com RSD menores que 13% para todos os compostos. O efeito de matriz foi avaliado e quatro dos quinze compostos apresentaram efeito maior que ±20%. Na aplicabilidade o método demonstrou ser eficiente para extração de fármacos de diferentes espécies de peixe, apresentando exatidão e precisão adequados. Não foram encontrados resíduos de fármacos nas amostras analisadas.

Otimização e validação de método empregando SPE e LC-APCI-MS/MS para determinação de fármacos em água de supefície e de abastecimento público

O uso mundial dos fármacos classificados como contaminantes emergentes tornouse um novo problema ambiental devido à possível contaminação das águas de superfície e de abastecimento, podendo impactar o meio ambiente e causar danos à saúde pública. Na cidade de Rio Grande, RS, Brasil, o suprimento de água potável é realizado pela CORSAN (Companhia Riograndense de Saneamento), que capta a água do Canal São Gonçalo, o qual estabelece uma ligação entre as lagoas: dos Patos e Mirim. Neste trabalho um método analítico empregando Extração em Fase Sólida (SPE) e Cromatografia Líquida com Fonte de Ionização Química a Pressão Atmosférica acoplada a Espectrometria de Massas (LC-APCI-MS/MS) foi desenvolvido e validado para a determinação dos fármacos atenolol, cafeína, diclofenaco, fluoxetina e sulfametoxazol em amostras de água superficial e de abastecimento público. O método foi validado conforme parâmetros do INMETRO e SANCO. Os limites de detecção do método variaram entre 0,053 – 0,53 µg L -1 , enquanto para os limites de quantificação a variação foi de 0,16 – 1,6 µg L-1 . Todos os compostos apresentaram excelente linearidade, com coeficiente de correlação maior do que 0,99. Os valores de recuperação estiveram na faixa de 70 a 120%, com RSD menores que 20% para todos os compostos. Através do monitoramento de múltiplas reações (MRM), duas transições diferentes (íon precursor – íon produto) foram selecionadas para cada composto, uma para quantificação e outra para confirmação, o que aumentou a seletividade do método. O efeito de matriz foi avaliado, e dois compostos apresentaram supressão de sinal. O efeito de matriz foi compensado com calibração dos padrões na matriz.

Dinâmica do fósforo em cultivo heterotrófico e produção de compostos celulares por cianobactéria integrado a biorrefinarias agroindustriais

O objetivo desta tese foi avaliar a dinâmica do fósforo em cultivo heterotrófico e produção de compostos celulares por Aphanothece microscopica Nägeli visando avaliar a perspectiva de implementação de uma biorrefinaria microalgal. Desta forma, foi avaliado o comportamento do micro-organismo em estudo no cultivo heterotrófico, utilizando como meio de cultivo o efluente de laticínios. O trabalho foi desenvolvido em 3 etapas. Em um primeiro momento foi avaliada a influência da temperatura (20 e 30°C) e os valores máximos e mínimos de nutrientes, em especial do fósforo dissolvido reativo (PDR), disponíveis no efluente de laticínio, na remoção de nutrientes. Os resultados demonstraram que a concentração inicial de fósforo dissolvido e a temperatura exerceram influência no crescimento celular e na eficiência de remoção de nutrientes. Em termos de otimização de processo os cultivos conduzidos a 20°C e maiores concentrações de PDR (5,5 mg.L-1 ) no efluente de laticínio, foram os mais eficientes na conversão de poluentes em biomassa e remoção de nutrientes. A segunda etapa foi desenvolvida com o objetivo de avaliar a dinâmica de distribuição de fósforo na fase líquida e sólida do reator heterotrófico, quando o efluente de laticínio foi tratado pela Aphanothece microscopica Nägeli, a 20°C e nas máximas concentrações de fósforo dissolvido encontradas no efluente. Foi demonstrado que as formas fosforadas na fase líquida do reator se caracterizam pela predominância da fração dissolvida em comparação à particulada e por apresentar como fração predominante a de fósforo orgânico. No que se refere à fase sólida, ficou demonstrado que a Aphanothece microscopica Nägeli, quando cultivada heterotroficamente apresenta 3,8 vezes mais fósforo que o requerido para o crescimento celular. Ficando demonstrado ainda que a remoção biológica de fósforo por Aphanothece microscopica Nägeli pode resultar em substanciais aportes financeiros para as estações de tratamento de efluentes. Uma terceira etapa foi desenvolvida, a qual teve como objetivo avaliar a estimativa de produção de compostos celulares por Aphanothece microscopica Nägeli, a partir do efluente de laticínio, bem como o efeito da redução de temperatura de cultivo no teor de lipídios , no momento em que é obtida a máxima concentração deste componente celular, nas condições otimizadas.Foi obtido na fase logarítmica de crescimento, concentrações de 41,8 % de proteinas, carboidratos 28,5 %, lipídios 10,4 % e minerais 10,8 %. O maior teor de lipídio registrado a 20°C correspondeu a biomassa analisada na fase logarítmica.Com a redução da temperatura para 5°C por um período de 30 h é possível obter concentrações de lipídios 2,4 vezes superior ao registrado na fase logarítmica a 20 °C. No entanto, não foram indicadas diferenças significativas (p≤0,05) em função da temperatura entre as concentrações de lipídios obtidas para a biomassa a 10°C em 40 h. O perfil de ácidos graxos da biomassa gerada a 20°C, apresentou como ácidos graxos majoritários, os ácidos graxos: palmítico, oléico, γ-linolênico, palmitoleico e esteárico, resultando um aumento na concentração de ácidos graxos saturados as espensa dos insaturados, quando a temperatura é reduzida. Em paralelo,um reator heterotrófico descontinuo foi definido, ficando demonstrado que a extrapolação da operação em batelada para contínua requer um biorreator heterotrófico com volume útil de trabalho de 240,51 m 3 , permitindo tratar 950 m3 diários de efluente, gerando 11,8 kg.d-1 de biomassa útil para produção de compostos celulares por Aphanothece microscopica Nägeli, visando à simultânea remoção de matéria orgânica, nitrogênio total e fósforo total, gerando insumos que podem suportar a implementação de uma biorrefinaria microalgal.

Development of procedures for the triazole fungicides determination in fruits and liquid samples using microextraction techniques and chromatographic separation

Agricultural crops can be damaged by funguses, insects, worms and other organisms that cause diseases and decrease the yield of production. The effect of these damaging agents can be reduced using pesticides. Among them, triazole compounds are effective substances against fungus; for example, Oidium. Nevertheless, it has been detected that the residues of these fungicides in foods as well as in derivate products can affect the health of the consumers. Therefore, the European Union has established several regulations fixing the maximum residue of pesticide levels in a wide range of foods trying to assure the consumer safety. Hence, it is very important to develop adequate methods to determine these pesticide compounds. In most cases, gas or liquid chromatographic (GC, LC) separations are used in the analysis of the samples. But firstly, it is necessary to use proper sample treatments in order to preconcentrate and isolate the target analytes. To reach this aim, microextraction techniques are very effective tools; because allow to do both preconcentration and extraction of the analytes in one simple step that considerably reduces the source of errors. With these objectives, two remarkable techniques have been widely used during the last years: solid phase microextraction (SPME) and liquid phase microextraction (LPME) with its different options. Both techniques that avoid the use or reduce the amount of toxic solvents are convenient coupled to chromatographic equipments providing good quantitative results in a wide number of matrices and compounds. In this work simple and reliable methods have been developed using SPME and ultrasound assisted emulsification microextraction (USAEME) coupled to GC or LC for triazole fungicides determination. The proposed methods allow confidently determine triazole concentrations of μg L‐1 order in different fruit samples. Chemometric tools have been used to accomplish successful determinations. Firstly, in the selection and optimization of the variables involved in the microextraction processes; and secondly, to overcome the problems related to the overlapping peaks. Different fractional factorial designs have been used for the screening of the experimental variables; and central composite designs have been carried out to get the best experimental conditions. Trying to solve the overlapping peak problems multivariate calibration methods have been used. Parallel Factor Analysis 2 (PARAFAC2), Multivariate Curve Resolution (MCR) and Parallel Factor Analysis with Linear Dependencies (PARALIND) have been proposed, the adequate algorithms have been used according to data characteristics, and the results have been compared. Because its occurrence in Basque Country and its relevance in the production of cider and txakoli regional wines the grape and apple samples were selected. These crops are often treated with triazole compounds trying to solve the problems caused by the funguses. The peel and pulp from grape and apple, their juices and some commercial products such as musts, juice and cider have been analysed showing the adequacy of the developed methods for the triazole determination in this kind of fruit samples.