Chemical speciation of inorganic arsenic in Laguna dos Patos estuary (RS, Brazil)

Quim. Nova, Vol. 35, No. 7, 1401-1406, 2012 Josiane dos Santos Farias e Márcio Raimundo Milani* Escola de Química e Alimentos, Universidade Federal do Rio Grande, CP 475, 96201-900 Rio Grande – RS, Brasil Luis Felipe Hax Niencheski e Mariele Lopes de Paiva Instituto de Oceanografia, Universidade Federal do Rio Grande, CP 474, 96201-900 Rio Grande – RS, Brasil Artigo ESPECIAÇÃO QUÍMICA DE ARSÊNIO INORGÂNICO NO ESTUÁRIO DA LAGUNA DOS PATOS (RS, BRASIL) Recebido em 1/11/11; aceito em 6/3/12; publicado na web em 25/6/12 CHEMICAL SPECIATION OF INORGANIC ARSENIC IN LAGUNA DOS PATOS ESTUARY (RS, BRAZIL). This study optimized and validated a method to perform chemical speciation of inorganic arsenic in water samples collected under the Monitoring Program of the Port of Rio Grande-RS in July and October 2010 from the Laguna dos Patos Estuary (RS, Brazil). The flow injection hydride generation atomic absorption spectrometry technique was employed, allowing quantification of As3+ and As5+ present in estuarine water samples. Data interpretation for results generated using the improved method for analyzing water samples collected from Laguna dos Patos Estuary was done by main components analysis. Keywords: arsenic; speciation; flow injection hydride generation atomic absorption spectrometry. INTRODUÇÃO Os metais são contaminantes ambientais estáveis e persistentes, pois não podem ser degradados e nem destruídos.1 Na natureza, os metais que ocorrem em baixas concentrações, variando entre 1 e 10-10 mg dm-3 são chamados de metais traço.2 Porém, a mineração no século XX aumentou consideravelmente a concentração destes elementos no meio ambiente aquático. Cabe salientar que não somente a mineração, as fontes antrópicas, como efluentes domésticos e industriais, o uso de pesticidas são responsáveis pela introdução dos metais nos ambientes aquáticos, mas também, as fontes naturais, como o intemperismo ou fenômeno wash-out de solos e rochas, que resultam na introdução desses elementos nos corpos hídricos.1 A contaminação das águas por metais traço vem chamando a atenção de pesquisadores, pois estes poluentes representam um risco em potencial à biota, devido ao seu caráter acumulativo.3 No meio ambiente, a mobilidade e a toxicidade do metal depende do estado de oxidação e da estrutura química da espécie metálica.4 Em particular, o estado de oxidação do arsênio desempenha um papel importante em seu comportamento ambiental e na sua toxicidade.5,6 O arsênio pode ocorrer na natureza em quatro estados de oxidação: As5+, As3+, As0 e As3-. 3,4,7 Pode ser encontrado na atmosfera, na água, em solos, sedimentos e organismos, ocorrendo naturalmente na crosta terrestre. Segundo Borba et al.,8 a toxicidade dos compostos de arsênio pode ser resumida na seguinte ordem: compostos de As3+ inorgânico > compostos de As5+ inorgânico > compostos de As3+ orgânico > compostos de As5+ orgânico. Os compostos de arsênio inorgânico são 100 vezes mais tóxicos do que as espécies químicas parcialmente metiladas (íon monometilarsônico (MMA) e íon dimetilarsínico (DMA)).9 Mesmo entre as espécies inorgânicas a toxicidade não é igual; por exemplo, a forma de arsênio trivalente (arsenito) é 60 vezes mais tóxica do que a forma oxidada pentavalente (arsenato).8,10,11 No meio ambiente, a contaminação por arsênio afeta diretamente as populações humanas. Esse elemento, uma vez presente na cadeia alimentar irá desencadear vários problemas potencialmente perigosos à saúde humana, podendo levar ao óbito.12 *e-mail: O consumo de água contaminada com altos teores de arsênio tem sido a principal causa de contaminação humana por esse elemento. Os casos mais graves de intoxicação por arsênio aconteceram em Bangladesh, Bengala Ocidental e também no México, Chile e Argentina, porque pessoas consumiram água subterrânea, extraída de aquíferos em formações geológicas arseníferas.13 A exposição crônica ao arsênio pode causar graves problemas metabólicos aos seres humanos, tais como, hiperqueratose, câncer de pele, câncer de fígado, câncer pulmonar, câncer de bexiga, câncer de rins, distúrbios do sistema nervoso, aumento da frequência de abortos espontâneos e outras doenças graves.4,12-15 Em função da sua toxicidade e possíveis impactos ambientais, continuam a ser desenvolvidas técnicas analíticas que permitam a detecção de arsênio em níveis traço. A espectrometria de absorção atômica e espectrometria de emissão óptica com plasma acoplado indutivamente são as técnicas mais utilizadas para a detecção de arsênio. Particularmente, a espectrometria de absorção atômica com atomização eletrotérmica (ETAAS) tem sido usada para determinar as concentrações de arsênio total em diferentes matrizes, por causa da sua sensibilidade e exatidão.10 No entanto, para análise de água do mar ou de águas não contaminadas por arsênio, esta técnica tem uso restrito, pois a concentração de arsênio encontrada nessas águas está abaixo do limite de detecção.10 A determinação somente é possível após uma etapa de pré-concentração e separação do analito, o que torna difícil sua utilização em análises de rotina. Para a determinação da concentração de arsênio na faixa de alguns µg L-1, técnicas automatizadas como, por exemplo, a análise por injeção por fluxo (FIA) tem atraído atenção por sua alta precisão, elevada velocidade analítica e possibilidade de inclusão de pré-tratamentos e pré-concentração do analito em linha. Os métodos empregando a técnica de injeção em fluxo são os que asseguram uso de instrumentação mais simples e de baixo custo, além de permitir a determinação rápida de diversos elementos traço em linha.10 A análise por injeção em fluxo combinada com a espectrometria de absorção atômica com geração de hidretos (FI-HG-AAS) como sistema de detecção para arsênio é um acoplamento atrativo, por causa da sua simplicidade e alta sensibilidade. Quando comparado com o procedimento convencional, a FI-HG AAS apresenta os seguintes benefícios: sem perda do analito, devido à reação rápida e completa entre o metal e o hidreto gerado in situ (agente redutor); 1402 Farias et al. máxima eficiência de transporte do hidreto do metal formado, pois este se apresenta na forma gasosa; facilidade de separação do analito da matriz, eliminando problemas que podem surgir a partir das interferências espectrais; possibilidade de especiação química, para estados de oxidação com maior cinética de reação; aumento do limite de detecção, tipicamente de 5 a 30 vezes, comparado ao método convencional.3 A legislação brasileira estabelece valores máximos permitidos apenas para a concentração total de arsênio (incluindo o arsênio na fração dissolvida e na fração particulada, sem filtração da amostra). A Resolução nº 357, de 17/3/2005, do Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA), que classifica as águas superficiais, estabelece limites máximos para a concentração de arsênio total que variam de 0,01 a 0,14 mg L-1, de acordo com a natureza e finalidade de uso da água. O Ministério da Saúd (...truncated)