MF-471.R-0 - MÉTODO PARA DETERMINAÇÃO DE HIDROCARBONETOS AROMÁTICOS POLINUCLEARES (HAP) POR CROMATOGRAFIA LÍQUIDA DE ALTA FREQUENCIA

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1 MF-471.R-0 - MÉTODO PARA DETERMINAÇÃO DE HIDROARBONETOS AROMÁTIOS POLINULEARES (HAP) POR ROMATOGRAFIA LÍQUIDA DE ALTA FREQUENIA Notas: Aprovado pela Deliberação EA n 3.970, de 16 de janeiro de 2001 Publicado no DOERJ de 23 de janeiro de OBJETIVO Definir o método para determinação de hidrocarbonetos aromáticos polinucleares (HAP) a ser adotado nas atividades de controle de poluição como parte integrante do Sistema de Licenciamento de Atividades Poluidoras - SLAP. 2 DOUMENTOS DE REFERÊNIA 2.1 MF MÉTODO DE PRESERVAÇÃO E AONDIIONAMENTO DE AMOSTRAS DE ÁGUA, SEDIMENTOS E ORGANISMOS AQUÁTIOS. 2.2 MF MÉTODO DE AMOSTRADOR DE GRANDES VOLUMES (HI-VOL) DETERMINAÇÃO DE PARTÍULAS EM SUSPENSÃO. 2.3 MF MÉTODO GRAVIMÉTRIO DE DETERMINAÇÃO DE UMIDADE. 3 PRINÍPIO DO MÉTODO O método se baseia na identificação e quantificação dos hidrocarbonetos aromáticos polinucleares (HAP) usando a técnica de cromatografia líquida de alta eficiência (LAE) com detetor de fluorescência. Os hidrocarbonetos aromáticos polinucleares são identificados pelo tempo de retenção e suas concentrações determinadas pela comparação da área do pico obtido no cromatograma da amostra com a área do pico obtido no cromatograma do padrão com concentração conhecida. As áreas comparadas devem ser próximas em grandeza, assim como as condições experimentais rigorosamente as mesmas.

2 4 RESUMO DA TÉNIA A amostra é extraída com diclorometano, concentrado e trocado o solvente por um solvente polar. O extrato orgânico é concentrado e injetado no cromatógrafo a líquido. 5 APLIABILIDADE 5.1 Este método é aplicável na determinação, em amostras de água doce ou salgada, efluentes líquidos industriais, sedimentos e em partículas em suspensão do ar ambiente coletadas em amostrador de grandes volumes (Hi-vol). 5.2 O método é aplicável a todos os hidrocarbonetos aromáticos polinucleares com 2 anéis aromáticos ou mais, tais como: acenafteno, acenaftileno, antraceno, benzo (a) antraceno, benzo (b) fluoranteno, benzo (k) fluoranteno, benzo (a) pireno, benzo (g, h, i) perileno, criseno, dibenzo (g, h, i) perileno, fenantreno, fluoranteno, fluoreno, indeno, (1, 2, 3-cd) pireno, naftaleno e pireno, sendo o mais importante o benzo (a) pireno. 6 INTERFERÊNIAS 6.1 A não utilização de solventes de pureza grau pesticida poderá ser fonte de interferentes. 6.2 A vidraria deverá ser criteriosamente limpa, selada e estocada em local isento de poeira. 6.3 Interferências de amostras de efluentes industriais e sedimentos podem ser minimizadas através de clean-up. 6.4 As amostras coletadas e os extratos orgânicos precisam ser estocados na ausência de luz e sob refrigeração para evitar perdas por fotodecomposição e volatilização. 7 PREISÃO E EXATIDÃO 7.1 Na análise de um lote de 10 amostras, a variação analítica foi de 10%. 8 ALANE DO MÉTODO ANALÍTIO

3 8.1 Sensibilidade do aparelho - 10 g/l de benzo (a) pireno. 8.2 Limite de detecção do método - 0,01 g/l de benzo (a) pireno utilizando um fator de concentração de 1000 vezes. 8.3 Faixa ótima de trabalho - 10 g/l a 50 g/l de benzo (a) pireno. A faixa pode ser estendida diluindo-se as amostras de modo a se adequar a essa faixa ótima de trabalho. 9 APARELHAGEM E MATERIAL 9.1 romatógrafo a líquido equipado com detetor de fluorescência e coluna de fase reserva RP-18 com 5 m de granulometria, 25 cm de comprimento e 4,6 mm de diâmetro interno. 9.2 Integrador e/ou registrador. 9.3 Agitador mecânico e/ou ultra-som. 9.4 Estufa. 9.5 Evaporador rotativo a vácuo com banho-maria. 9.6 onjunto de vidro para filtração a vácuo. 9.7 onjunto de filtração de amostra com filtro de teflon (Figura 1). 9.8 Balança analítica com precisão de 0,1 mg. 9.9 Funil de separação de 2 litros Erlenmeyer de vidro, de 250 ml com tampa de vidro Frasco concentrador (Figura 2) Micro coluna com 12 cm de altura por 0,6 cm de diâmetro interno Filtro de teflon de 0,5 m de porosidade e 47 mm de diâmetro Lã de vidro lavada com solvente Funil analítico de 10 cm de diâmetro Provetas graduadas de 100 ml e 1000 ml.

4 10 REAGENTES E SOLUÇÕES 10.1 Água destilada e deionizada Acetonitrila (H 3 N) para cromatografia líquida Benzeno ( 6 H 6 ) grau pesticida iclohexano ( 6 H 12 ) grau pesticida Diclorometano (H 2 l 2 ) grau pesticida Padrão de referência de hidrocarbonetos aromáticos polinucleares (HAP) 10.7 Soluções padrão estoques - 1,0 ml 1,0 mg Pesar 100 mg de cada HPN, dissolver em acetonitrila e completar o volume a 100 ml em balão volumétrico Solução intermediária 1,0 ml 10 g Diluir 1,0 ml de cada solução estoque a 100 ml com acetonitrila Preparar individualmente diluições adequadas dos padrões em acetonitrila e determinar a faixa ótima de trabalho Solução de trabalho Preparar uma solução contendo os hidrocarbonetos aromáticos polinucleares de interesse, em concentrações determinadas pela sensibilidade do equipamento utilizado. Ex.: HAP g/l Antraceno 10 Fluoranteno 20 Pireno 30 Benzo (a) antraceno 20 Benzo (a) pireno 10 Obs.: Esses valores foram determinados usando um cromatógrafo a líquido VARIAN - modelo 2000 e detetor de fluorescência com emissão de 432 nm e excitação de 331 nm provido de coluna de fase reversa -18 usando como eluente água-acetonitrila 20:80 (v/v). O fluxo de eluição foi de 1 ml/min.

5 Sílica-gel mesh Levar à estufa a 130 por 12 horas, esfriar no dessecador e armazenar em frasco de vidro âmbar com tampa de vidro. 11 ENSAIOS 11.1 PREPARO DA URVA DE ALIBRAÇÃO Injetar os padrões obtidos em e determinar as condições ótimas para a determinação analítica. De modo geral as condições necessárias são: omprimento de onda de emissão: = 432 nm omprimento de onda de excitação: = 331 nm Eluente: água - acetonitrila = 20:80 (v/v) Fluxo: 1,0 ml/min Volume injetado: 10 L 11.2 ANÁLISE DAS AMOSTRAS Amostra de Água Extração e concentração a) Agitar bem o frasco contendo a amostra e medir 1L em uma proveta graduada de 1000 ml (V i ). b) Transferir para um funil de separação de 2000 ml e adicionar 60 ml de diclorometano. c) Agitar vigorosamente por 2 minutos. Deixar separar as fases, pelo menos 10 minutos. d) Passar a fase orgânica através de lã de vidro contida em um funil analítico de 10 cm de diâmetro, coletando num frasco concentrador (Fig 2). e) Fazer mais duas extrações com 60 ml de diclorometano e proceder como anteriormente, recolhendo as fases orgânicas no mesmo frasco concentrador.

6 f) Adicionar ao frasco concentrador 10 ml de acetonitrila e concentrar a 1 ml (V f ) no evaporador rotativo a vácuo com a temperatura do banhomaria inferior a 50. g) Filtrar o extrato utilizando um conjunto de filtração de amostras (Fig 1). h) Efetuar este procedimento para branco e padrões Injeção lean-up álculo Injetar o branco, o padrão e a amostra obtidos no item sob as condições estabelecidas no item 11.1 e comparar o cromatograma obtido do padrão correspondente e de concentração mais próxima. aso a amostra apresente superposição de picos e/ou outros interferentes proceder o clean-up a) Preparar uma mistura de solvente benzeno-ciclohexano 30:70 (v/v). b) Transferir para um frasco concentrador o extrato da amostra e 5 ml da mistura benzeno- ciclohexano 30:70 (v/v). oncentrar a 1 ml no evaporador rotativo a vácuo com a temperatura do banho-maria em torno de 65. c) Preparar uma microcoluna com um chumaço de lã de vidro e colocar sílica-gel até uma altura de 2 cm. d) Transferir quantitativamente o extrato (ou uma alíquota do mesmo) e eluir com 4 ml da mistura benzeno-ciclohexano 30:70(v/v). e) oncentrar até quase a secura; adicionar 5 ml de acetonitrila, reconcentrar até 1 ml e injetar. f) Efetuar este procedimento para o branco e padrões p A xa p a V f x V i xf d Onde:

7 = concentração da amostra em g/l p = concentração do padrão obtido em g/l A p = altura ou área do pico do padrão A a = altura ou área do pico da amostra V f = volume final da amostra em ml V i = volume inicial da amostra em ml f d = fator de diluição Amostra de Sedimento Extração e concentração a) Pesar 10 g (P) do sedimento úmido em um erlenmeyer de rolha esmerilhada de 250 ml e adicionar 30 ml de diclorometano e levar ao agitador mecânico por 3 horas; b) Transferir a fase orgânica através de lã de vidro contida em um funil analítico de 10 cm de diâmetro, coletando num frasco concentrador (Fig 2); c) Adicionar 10 ml de acetonitrila ao frasco concentrador e concentrar a 5 ml (V f ) no evaporador rotativo a vácuo com a temperatura do banhomaria em torno de 50 ; d) Filtrar o extrato utilizando um conjunto de filtração de amostra (Fig 1); e) Efetuar este procedimento para branco e padrão; e f) Determinar a umidade da amostra (%), tomando uma alíquota em gramas do sedimento úmido concomitantemente ao início da extração Injeção Injetar o branco, o padrão e a amostra obtidos no item sob as condições estabelecidas no item 10.1 e comparar o cromatograma obtido do padrão correspondente e de concentração mais próxima. aso a amostra apresente superposição de picos e/ou outros interferentes proceder o clean-up

8 lean-up a) Preparar uma mistura de solvente benzeno-ciclohexano 30:70 (v/v); b) Transferir para um frasco concentrador o extrato da amostra e 5 ml da mistura benzeno- ciclohexano 30:70 (v/v). oncentrar a 1 ml no evaporador rotativo a vácuo com a temperatura do banho-maria em torno de 65 ; c) Preparar uma microcoluna com um chumaço de lã de vidro e colocar sílica-gel até uma altura de 2 cm; d) Transferir quantitativamente o extrato (ou uma alíquota do mesmo) e eluir com 4 ml da mistura benzeno-ciclohexano 30:70 (v/v); e) oncentrar até quase a secura; adicionar 5 ml de acetonitrila, reconcentrar até 1 ml e injetar; e f) Efetuar este procedimento para o branco e padrões álculo em peso úmido onde: a p xaa V f x A p p x f d a = concentração de hidrocarboneto aromático polinuclear na amostra em g/kg p = concentração do padrão em g/l A a = altura ou área do pico da amostra A p = altura ou área do pico do padrão V f = volume final da amostra em litro V i = peso do sedimento em kg f d = fator de diluição O resultado do sedimento é expresso em peso seco. Para isto é necessário utilizar a seguinte expressão: onde: x a % = concentração da amostra em peso seco a = concentração da amostra em peso úmido ( ) % = valor da umidade

9 Amostra de Hi-Vol Extração e concentração a) ortar cerca de 1 cm das laterais verticais do filtro amostrado e desprezar; cortar 1/6 do papel de filtro do amostrador de grandes volumes contendo o material particulado e de um papel de filtro não utilizado (branco). Dobrar cuidadosamente em quatro; b) Transferir para um erlenmeyer de rolha esmerilhada de 250 ml e adicionar 100 ml de uma mistura 50% acetonitrila-dicloro metano e levar ao agitador mecânico por 3 horas; c) Filtrar todo o conteúdo do erlenmeyer em conjunto de vidro com filtro de teflon, rinsando o erlenmeyer e o papel de filtro com 3 porções de 10 ml cada da mistura 50% acetonitrila-diclorometano; d) Transferir o filtrado para um frasco concentrador (figura 2) e concentrar a 5 ml (V) no evaporador rotativo com a temperatura do banho-maria em torno de 50 ; e) Filtrar o extrato utilizando um conjunto de filtração de amostra (figura 1). Nota: Adicionar padrão em uma metade de um filtro sem uso e efetuar o procedimento acima Injeção Injetar o branco, o padrão e a amostra obtidos no item sob as condições estabelecidas no item 11.1 e comparar o cromatograma obtido do padrão correspondente e de concentração mais próxima. aso a amostra apresente superposição de picos e/ou outros interferentes proceder o clean-up lean-up a) Preparar uma mistura de solvente benzeno-ciclohexano 30:70 (v/v); b) Transferir para um frasco concentrador o extrato da amostra e 5 ml da mistura benzeno- ciclohexano 30:70 (v/v). oncentrar a 1 ml no evaporador rotativo a vácuo com a temperatura do banho-maria em torno de 65 ; c) Preparar uma microcoluna com um chumaço de lã de vidro e colocar sílica-gel até uma altura de 2 cm;

10 álculo d) Transferir quantitativamente o extrato (ou uma alíquota do mesmo) e eluir com 4 ml da mistura benzeno-ciclohexano 30:70(v/v); e) oncentrar até quase a secura e adicionar 5 ml de acetonitrila; e f) Efetuar este procedimento para o branco e padrões. onde: p xa A x A a p x V V ar 3 x10 = concentração de hidrocarboneto aromático polinuclear nas partículas em suspensão no ar em ng/m 3 p = concentração do padrão em g/l A =6 =relação entre a área total do papel de filtro (406,5 cm 2 ) a área da fração utilizada (67,66 cm 2 ) A a = área ou altura do pico da amostra A p = área ou altura do pico do padrão V = volume final da amostra em litros V ar = volume de ar amostrado, em m 3 (vazão do amostrador multiplicado pelo tempo de amostragem, em min.) 10 3 = coeficiente de transformação de g/m 3 para ng/m 3 12 REFERÊNIAS BIBLIOGRÁFIAS 12.1 POLINULEAR AROMATI HIDROARBONS IN WATER, by W.M. Lewis Severn-trent Water Authority 12.2 OOPERATIVE EVALUATION OF METHODS FOR THE ANALYSIS OF PHAN IN EXTRATS FROM DIESEL PARTIULATE EMISSIONS W.. Eisemberg, D.Schultzle and R. Wiliamm 12.3 NOTAS TÉNIAS DO SERVIÇO DE ANÁLISE INSTRUMENTAL DA FEEMA onsultoria sobre poluentes no ar - (não publicado) Dr. Helmuth Stadter - Instituto Técnico de Berlim

11 FIGURA-1

12 FIGURA-2