Avaliação de técnicas de extração em fase líquida na determinação de micropoluentes em matrizes ambientais

Abstract

Resumo : Nas últimas décadas o consumo de pesticidas cresceu consideravelmente, devido à necessidade de promover o controle de pragas nas lavouras, visando suprir a demanda de produtos agrícolas. Este elevado consumo associado ao emprego e ao descarte inadequado pode levar à contaminação de águas naturais e para o consumo. Neste contexto, é essencial o monitoramento de pesticidas no ambiente. Assim, no presente trabalho foram avaliados dois sistemas de extração, via microextração líquido-líquido dispersiva (DLLME) e microextração líquido-líquido homogênea (HLLME) para determinar diuron (DIU, log Kow 2,9), teflubenzuron (TFB, log Kow 4,3), atrazina (ATZ, log Kow 2,7) e dois de seus metabólitos: desiopropilatrazina DIA, log Kow 1,1) e desetil-atrazina (DEA, log Kow 1,5) em matrizes aquosas naturais. Ensaios preliminares revelaram melhores recuperações via DLLME para os analitos mais polares, DIA e DEA, ao se adicionar diclorometano (DCM, log Kow 1,3 - um solvente de maior polaridade), à mistura de solventes extrator:dispersor composta por clorofórmio:acetonitrila (CLO, log Kow 2,0:ACN, log Kow -0,33). Logo, a fim de se obter adequada polaridade da mistura de solventes na DLLME, para a determinação simultânea dos analitos (com ampla faixa de polaridade), foi desenvolvida uma metodologia DLLME com duplo solvente. O estabelecimento da rotina de extração foi investigado via modelagem de misturas para a determinação da melhor proporção entre os solventes extratores (CLO e DCM) e o solvente dispersor (ACN), limitando a soma a 100 % em massa (1,5 g). Os ensaios foram realizados pela extração de 5,00 mL de amostra aquosa fortificada com todos os analitos, preparadas em 10 % (m/v) de NaCl. Após a adição da mistura CLO:DCM:ACN nas proporções de interesse, as amostras foram agitadas em vortex por 30 s e centrifugadas (6 min a 4400 rpm). Em seguida, todo o extrato foi coletado, evaporado sob fluxo de N2, reconstituído na fase móvel, e analisado por LC-DAD. Por meio de um planejamento Simplex Lattice na região correspondente às melhores recuperações, foi possível obter superfícies de resposta significativas com 95% de confiança de acordo com a análise de variância (ANOVA). A sobreposição das superfícies permitiu detectar a melhor proporção em massa entre os solventes: 47,5%:5%:47,5% (CLO:DCM:ACN). Portanto, nas condições otimizadas foram empregados 481 µL de CLO, 56,6 µL de DCM e 906 µL de ACN, garantindo recuperações de 49,4 ± 1,4 % para DIA, 73,2 ± 1,2 % DEA, 95,1 ± 2,4 % ATZ, 94,7 ± 2,2 % DIU e de 74,9 ± 1,4 % TFB. O método foi aplicado com sucesso na análise de amostras de águas naturais coletadas na bacia hidrográfica do rio Tibagi, no estado do Paraná, mostrando-se robusto, de acorco com o teste de Youden, preciso, com coeficientes de variação < 14 %, e exato, com desvio padrão inferior a 9 % nos ensaios de recuperação. Baixos limites de detecção foram alcançados (0,015 à 0,036 µg L-1) além de limites de quantificação iguais a 0,049 µg L-1 para DIA, 0,014 µg L-1 para DEA, 0,21 µg L-1 para ATZ, 0,45 µg L-1 para DIU e de 1,20 µg L-1 para TFB.

Abstract : In the last decades, pesticides consumption has grown considerably due to the need of controlling pest in crops, in order to attend the growing demand for agriculture products. The excessive consumption of pesticides, associated with their inadequate disposal can lead to the contamination of both natural and drinking waters. In this context, the monitoring of pesticides in the environment is essential. In the present work two different extraction systems were evaluated, using liquid-liquid dispersive microextraction (DLLME) and homogeneous liquid-liquid microextraction (HLLME) to determine diuron (DIU, log Kow 2.9), teflubenzuron (TFB, log Kow 4.3), atrazine (ATZ, log Kow 2.7) and two of its metabolites: deisopropyl atrazine (DIA, log Kow 1.1) and desethyl-atrazine (DEA, log Kow 1.5) in natural aqueous matrices. Preliminary tests revealed better DLLME recoveries for the more polar analytes, DIA and DEA, when dichloromethane, which is a solvent with higher polarity (DCM, log Kow 1.3), was added to the extractor and to the disperser solvent mixture composed of chloroform: acetonitrile (CLO, log Kow 2.0: ACN, log Kow -0.33). Therefore, to obtain the proper polarity for the DLLME solvent mixture in the simultaneous determination of the analytes, which present a broad polarity range, a binary solvent DLLME method was developed. In order to determine the best ratio between the extractor solvents (CLO and DCM) and the disperser solvent (ACN), the extraction routine was investigated by modeling mixtures design, setting 100 % as 1.500 g. The assays were performed by extraction of 5.00 mL of an aqueous sample fortified with all analytes, prepared in 10 % (w / v) NaCl. After addition of the CLO: DCM: ACN mixtures in the proportions stablished by the modeling mixture design, the samples were vortexed for 30 s and centrifuged for 6 min at 4400 rpm. Afterwards, the sedimented phase was entirely collected, dried under a gentle flow of nitrogen, re-dissolved in the mobile phase and analysed by LC-DAD. Simplex Lattice design performed in the region corresponding to the best recoveries allowed achieving significant response surfaces with 95% confidence according to the analysis of variance (ANOVA). The overlapping surfaces permitted the detection of the best mass ratio among the solvents: 47.5%: 5%: 47.5% (CLO: DCM: ACN). Therefore, 481 µL of CLO, 56.6 µL of DCM and 906 µL of ACN were used under optimized conditions, guaranteeing recoveries of 49.4 ± 1.4 % for DIA, 73.2 ± 1.2 % DEA, 95.1 ± 2.4 % ATZ, 94.7 ± 2.2 % DIU e de 74,9 ± 1,4 % TFB. The method was successfully applied in the analysis of natural waters samples collected in Tibagi river basin (Paraná State), presenting adequate accuracy (standard deviation lower than 9% in the recovery assays), precision (coefficients of variation <14%), and robustness consistent with the Youden test. Low limits of detection were achieved (0.015 to 0.036 µg L-1) in addition to limits of quantification equal to 0.049 µg L-1 for DIA, 0.014 µg L-1 for DEA, 0.21 µg L-1 for ATZ, 0.45 µg L-1 for DIU and 1.20 µg L-1 for TFB.