ÁREA: Química Analítica
TÍTULO: Otimização de um sistema HG-ET AAS para determinação de arsênio em lodo de chorume
AUTORES: Betim, F.S. (UFES) ; Jesus, H.C. (UFES)
RESUMO: Neste trabalho, foi realizada a otimização de um sistema HG-ET AAS para
determinação de arsênio em lodo proveniente do tratamento de chorume. Foram
otimizados os parâmetros: temperaturas de pirólise e atomização; concentração do
agente redutor (NaBH4); volume de amostra; e efeito da matriz a partir
de uma curva de adição de padrão. Obteve-se melhor sinal com temperatura de
pirólise de 1200 ºC, temperatura de atomização de 2100 ºC, concentração de
NaBH4 3,0% m/v, volume 3,0 mL, e uso de curva de adição de padrão no
lugar de curva de calibração convencional, com R² = 0,9986 e LQ = 2,18 μg/L. A
amostra de lodo apresentou concentração média de 15,047 mg/Kg, que se apresenta
dentro da legislação vigente para sua aplicação como fertilizante na agricultura.
PALAVRAS CHAVES: HG-GF AAS; Arsênio; Lodo de Chorume
INTRODUÇÃO: O tratamento de resíduos sólidos urbanos (RSU) é um grande problema, podendo
afetar o ar, o solo e os recursos hídricos ao seu redor, quando não tratados de
maneira correta (CECON et al., 2010). Dentre eles, há o chorume, derivado de
processos físicos e químicos da decomposição de RSU, composto de matéria
orgânica dissolvida, compostos orgânicos xenobióticos, macrocomponentes
inorgânicos e metais bastante tóxicos (MORAIS et al., 2006).
Após um processamento de eletrocoagulação seguido de reações do tipo Fenton tipo
de tratamento, resta-se um lodo rico em matéria orgânica, e diversos nutrientes
altamente importantes para a agricultura, o que possibilita seu uso em
plantações (MATOS et al., 2008).
O Arsênio existe na natureza em uma enorme variedade de formas químicas. Seus
compostos são utilizados no tratamento de determinadas doenças e, na
agricultura, é encontrado em herbicidas, inseticidas e desfolhantes (BARRA,
2000). Seus altos níveis de toxicidade são bem conhecidos, devido a fácil
absorção de seus compostos, causando problemas ambientais e de saúde. (ARAUJO et
al., 2011).
A técnica de geração de hidretos acoplada à espectrometria de absorção atômica
(HG-AAS) tem se mostrado eficiente para determinação de elementos formadores de
hidreto, como o arsênio (CHAN et. al., 1992). A espectrometria de absorção
atômica com atomização eletrotérmica (ET AAS) tem sido altamente utilizada,
devido sua acurácia e sensibilidade. Esta, combinada com a geração de hidretos
(HG-ET AAS), tem sido amplamente utilizada para determinação direta de arsênio
em diferentes tipos de amostras.
O presente trabalho visa otimizar um sistema HG-ET AAS para determinação de
arsênio em lodo de chorume, visando sua aplicabilidade dentro dos teores máximos
permitidos como fertilizante para agricultura.
MATERIAL E MÉTODOS: Para o presente trabalho, foi utilizado um gerador de hidretos HS 55 (Analytik
Jena) acoplado um espectrômetro de absorção atômica com atomização eletrotérmica
AAS 5 EA (Carl Zeiss). Os tubos de grafite utilizados foram revestidos com 5
aplicações de 50 µL de solução padrão de irídio de 1000 mg/L.
Alguns parâmetros foram fixados. Foi utilizada um lâmpada de cátodo oco de
arsênio, operada a 12 mA, comprimento de onda 193,7 nm e fenda 1,2 nm. O modo
área (absorbância integrada) foi utilizado, com tempo de integração de 8 s.
Foram feitas 3 leituras das amostras, com um blind antes de cada uma das
amostras. O tempo de bombeamento foi de 20 s, com tempo de reação de 15 s.
Ácidos nítrico e clorídrico foram previamente destilados em sistema de sub-
ebulição de quartzo. Todas as soluções foram preparadas usando água de osmose
reversa.
Foi feita uma curva de calibração a partir de soluções padrões de arsênio em HCl
1 mol/L, nas concentrações 0,0; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0 µg/L.
Foram estudados os seguintes parâmetros: temperatura de pirólise; temperatura de
atomização; concentração do agente redutor NaBH4 (borohidreto de sódio); e
volume da amostra. Para todos os estudos, foi utilizada uma solução de 1 µg/L de
arsênio em HCl 1 mol/L.
A amostra de lodo foi obtida a partir do tratamento prévio do chorume no próprio
laboratório. Foram pesada amostras de aproximadamente 0,5 g, que foram digeridas
em forno micro-ondas com HNO3 concentrado, seguindo a metodologia USEPA 3051a, e
completadas para balões de 50 mL. Foi feita uma curva de adição de padrão para
estudo do efeito da matriz. Os valores obtidos foram comparados com a resolução
CONAMA 375/06, a qual define critérios e procedimentos para o uso agrícola de
lodos de esgoto gerados em estações de tratamento de esgoto sanitário e
derivados.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: O efeito do borohidreto de sódio (NaBH4) foi estudado numa faixa de
0,5 a 5,0% m/v. A absorbância integrada foi crescente até 1,0 %, continuando
praticamente estável até 3,0 %, concentração a partir da qual o sinal começou a
diminuir. A concentração de 3,0% m/v (recomendada pelo fabricante) foi
escolhida, estabilizada com NaOH 1,0% m/v.
O efeito das temperaturas de pirólise e atomização são representados na figura
1. A temperatura de pirólise não afetou muito a absorbância. Em contrapartida, o
aumento da temperatura de atomização mostrou-se uma etapa determinante no
aumento do sinal. Foram escolhidas temperatura de pirólise de 1200 ºC, com rampa
de aquecimento de 100 ºC/s, e 2100 ºC para atomização, com rampa FP (full
power).
No caso dos volumes de amostra, testes foram realizados numa faixa de 1,0 mL a
3,0 mL. O volume de 3,0 mL apresentou maior sinal e o menor desvio padrão
relativo entre os valores, sendo então adotado para o método.
A curva de calibração apresentou equação y = 0,0821x + 0,0166, R² = 0,9931, LD =
0,18 µg/L e LQ = 0,59 µg/L. A curva de adição de padrão apresentou equação y =
0,0048x + 0,527, R² = 0,9986, LD = 0,65 µg/L e LQ = 2,18 µg/L. Foi utilizada
para a análise a curva de adição de padrão.
Na amostra de lodo, foi determinado um valor médio de 15,047 mg/Kg, a partir da
curva de adição de padrão. A resolução CONAMA 375/06 prevê uma concentração
máxima de arsênio de 41 mg/Kg, estando então este lodo dentro da legislação
vigente para o caso do arsênio.
Figura 1
Efeito das temperaturas de pirólise e atomização
sobre o sinal analítico.
CONCLUSÕES: Concluiu-se com estes estudos que as melhores condições para análise são:
temperatura de pirólise de 1200 ºC, com rampa de aquecimento de 100 ºC/s;
temperatura de atomização de 2100 ºC, com rampa FP (full power); concentração de
borohidreto de sódio de 3,0% m/v estabilizado com NaOH 1,0% m/v; volume de 3,0 mL
de amostra; e uso de curva de adição de padrão, a qual apresentou ótima
linearidade e baixo limite de quantificação, adequado a amostra. A concentração de
arsênio média encontrada foi de 15,047 mg/Kg, dentro da legislação vigente para
aplicação do lodo como fertilizante para agricultura.
AGRADECIMENTOS: Ao Laboratório de Química Analítica (LQA) e ao Departamento de Química (DQUI) da
UFES, e ao CNPq.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: ARAUJO, A. S. A et al . Fitorremediação de solos contaminados com arsênio (As) utilizando braquiária. Ciênc. agrotec., Lavras, v. 35, n. 1, Feb. 2011.
BARRA, C. M. et al . Especiação de Arsênio - uma revisão. Quím. Nova, São Paulo, 23 (1), 2000, 58-70.
CECON, P.R. et al. Disponibilidade de sódio em solo com capim tifton e aplicação de percolado de resíduo sólido. Campina grande: Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, 2010. v. 14, n.10, 1094-1100.
CHAN, C. Y.; SADANA, R. S. Determination of arsenic and selenium in environmental samples by flow-injection hydride generation atomic absorption spectrometry. Anal. Chim. Acta 270, 1992, 231-238
MORAIS, J. L.; PERALTA-ZAMORA, P.G.; SIRTORI, C. Tratamento de chorume de aterro sanitário por fotocatálise heterogênea integrada a processo biológico convencional. Curitiba: Química Nova 29 (1), 2006, 20-23.
MATOS, A. T. ; CARVALHO, A. L. DE ; AZEVEDO, I. C. D. D. Viabilidade do aproveitamento agrícola de percolados de resíduos sólidos urbanos. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v. 12, 2008, 430-440.
