Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)D t t d Q í iD t t d Q í iDepartamento de QuímicaDepartamento de Química

Laboratório de Análises de Resíduos de PesticidasLaboratório de Análises de Resíduos de PesticidasLaboratório de Química Industrial e Ambiental Laboratório de Química Industrial e Ambiental

III Curso de Controle de Qualidade na Indústria de AlimentosIII Curso de Controle de Qualidade na Indústria de AlimentosIII Curso de Controle de Qualidade na Indústria de AlimentosIII Curso de Controle de Qualidade na Indústria de Alimentos

"Resíduos em alimentos: pesticidas e metais"Resíduos em alimentos: pesticidas e metaisResíduos em alimentos: pesticidas e metaisResíduos em alimentos: pesticidas e metaiscoleta, envio de material, análises coleta, envio de material, análises

solicitadas e limites tolerados“solicitadas e limites tolerados“

Prof. Dr. Renato Zanella

CCR – UFSM, Julho de 2007

Resíduos em alimentos: Resíduos em alimentos:

pesticidas pesticidas (multirresíduos)(multirresíduos)pp

metais metais (As, Cd, Pb,...)(As, Cd, Pb,...)

22

Definição do problema

Determinação de elementos/compostos em baixas Determinação de elementos/compostos em baixas concentrações em diferentes amostrasconcentrações em diferentes amostrasco ce t ações e d e e tes a ost asco ce t ações e d e e tes a ost as

33

PesticidesPesticidesWhatWhat isis aa Pesticide?Pesticide?

AA pesticidepesticide isis anyany substancesubstance oror mixturemixture ofof substancessubstancesintendedintended forfor preventing,preventing, destroying,destroying, repelling,repelling, oror mitigatingmitigatinganyany pestpest.. PestsPests cancan bebe insects,insects, micemice andand otherother animals,animals,

t dt d l tl t ( d )( d ) f if i i ii i ThThunwantedunwanted plantsplants (weeds),(weeds), fungi,fungi, oror microorganismsmicroorganisms.. TheThetermterm pesticidepesticide alsoalso appliesapplies toto herbicides,herbicides, insecticides,insecticides,fungicides,fungicides, andand variousvarious otherother substancessubstances usedused toto controlcontrolpestspests AA pesticidepesticide isis alsoalso anyany substancesubstance oror mixturemixture ofofpestspests.. AA pesticidepesticide isis alsoalso anyany substancesubstance oror mixturemixture ofofsubstancessubstances intendedintended forfor useuse asas aa plantplant regulator,regulator, defoliant,defoliant,oror desiccantdesiccant (U(U..SS.. EPAEPA Definition)Definition)

Agricultural pests Agricultural pests losses of up to 1/3 of the total losses of up to 1/3 of the total productionproduction

••BrazilBrazil:: 396396 activeactive ingredientsingredients20002000 formulationsformulations

55

185185 typestypes ofof commoditiescommodities23002300 MaximumMaximum ResidueResidue LimitsLimits (MRL)(MRL)

66UFSM, maio 2007UFSM, maio 2007

http://www.ipfsaph.org

77O Brasil sediou em abril de 2006 a reunião do Comitê do Codex Alimentarius

sobre Resíduos de Pesticidas (CCPR). Um dos objetivos foi definir o limite máximo de resíduos nos 420 produtos brasileiros presentes no Codex.

88

99

1010

1111

1212

1313

1414

R íd d ti id tê id id tifi d t d

Diagrama esquemático das vias de poluiçãoambiental por pesticidas (BEYRUTH, 2003)

• Resíduos de pesticidas têm sido identificados em todos oscompartimentos ambientais (ar, água e solo) e em todas asregiões geográficas incluindo aquelas mais distantes de sua

1515liberação original (oceanos, desertos e zonas polares).

Determinação de Resíduos de PesticidesDeterminação de Resíduos de PesticidesDeterminação de Resíduos de PesticidesDeterminação de Resíduos de Pesticides

Métodos CromatográficosMétodos CromatográficosMétodos CromatográficosMétodos Cromatográficos

1616

Exemplo de cromatograma do pesticidaExemplo de cromatograma do pesticidap g pp g pfipronil e seus metabólitosfipronil e seus metabólitos

Cromatogramas: (A) de uma solução analítica contendofipronil e metabólitos na concentração de 0,1 mg L-1 e (B)uma amostra de água de lavoura coletada 3 dias apósaplicação de fipronil na dose recomendada

1717

aplicação de fipronil na dose recomendada

Pesticide residues in Pesticide residues in frufruiitstsMonitoring Program (PARA)Monitoring Program (PARA)

Strawberry : up to 5 different pesticidesStrawberry : up to 5 different pesticidesStrawberry : up to 5 different pesticidesStrawberry : up to 5 different pesticides

“Integrated Fruit Production” (Produção Integrada de Frutas)“Integrated Fruit Production” (Produção Integrada de Frutas)Recommends the decrease of the amount and variety of Recommends the decrease of the amount and variety of yypesticides usedpesticides used1997 1997 started with applestarted with appleFrom a total of From a total of 2.3 2.3 millionmillion ha: 35.5 thousand ha PIFha: 35.5 thousand ha PIFapple, apple, peach, grape, mango, melon, citric fruits, banana, peach, grape, mango, melon, citric fruits, banana, guava, fig, papayaguava, fig, papaya, grape and strawberry., grape and strawberry.

Number of pesticides allowed in Brazil:Number of pesticides allowed in Brazil:Number of pesticides allowed in Brazil:Number of pesticides allowed in Brazil:Strawberry: 29Strawberry: 29Apple: 83Apple: 83Grape: 51Grape: 51Grape: 51Grape: 51

Brazil: 3Brazil: 3rdrd world producerworld producerIn 2004: 850,000 tons of fruits In 2004: 850,000 tons of fruits US$ 370 millionUS$ 370 million

1818

00 850,000 to s o u ts00 850,000 to s o u ts US$ 3 0 oUS$ 3 0 o

Alguns PesticidasAlguns PesticidasAlguns PesticidasAlguns Pesticidas

ChlorpyrifosDeltamethrin Fenpropathrin

ChlorothalonilAzoxystrobine Kresoxim methyl

1919CaptanIprodione Procymidone

Maximum Residue Limits (MRL)

MRL t bli h d i B il th E U i (EU) d C d

Maximum Residue Limits (MRL)

MRLs established in Brazil, the European Union (EU) and CodexAlimentarius for strawberry, apple and grape

Brazil (mg kg-1) EU (mg kg-1) Codex Alim (mg kg-1)Brazil (mg kg-1) EU (mg kg-1)PesticideStrawberry Apple Grape Strawberry Apple Grape Strawberry Apple Grape

Azoxystrobine 0.3 0.2 2.0 0.05 2.0Captan 25 0 2 0 3 0 3 0 3 0 20 0 25 0

Codex Alim. (mg kg-1)

Captan 25.0 2.0 3.0 3.0 3.0 20.0 25.0

Chlorothalonil 3.0

Chlorpyrifos 0.2 0.5 0.5 1.0 1.0

K iKresoxim methyl

0.2 0.5 0.2 0.2 1.0

Deltamethrin 0.02 0.05 0.1 0.1 0.05

Fenpropathrin 2 0 5 0 5 0

0.05

Fenpropathrin 2.0 5.0 5.0

Iprodione 2.0 5.0 1.0 10.0 10.0 10.0 10.0

Procymidone 3.0 2.0 3.0 5.0 0.02 5.0 10.0 5.0

10.0

2020

DeterminaDetermination oftion of pesticidpesticide residuese residuesDeterminaDetermination oftion of pesticidpesticide residuese residues

Homogenization of the samplesHomogenization of the samplesHomogenization of the samplesHomogenization of the samples

EExtractionxtraction with differentwith different solventssolvents

CleanClean--uup p purification of the extractspurification of the extracts

SPE SPME MSPD and MAESPE, SPME, MSPD and MAEExtraction and clean up

• Identification and quantification chromatographic techniques

GC with specific detectors (ECD, NPD and PFPD)p ( , )GC-MSLC-MS Multiresidue methods

2121

EquipmentsEquipmentsq pq p

St h h i tStephan homogenizator

Ult T P l t PT 3100CentrCentriifugfuge e

Ultra Turrax Polytron PT-3100

PTFE tubes

2222

Extraction procedure

4.0 g sampleRedissolution GC-MS

10 mL EtAc/hex (1:1)

EtAc + IS analysis

10 mL EtAc/hex (1:1)Ultra Turrax

Concentrationof the extract (4x)

Centrifugation

( )

Evaporation with N25 min

Purification in columns withExtract

Aliquot of 4 mL

2323

Purification in columns withFlorisil (1.5 g) and Na2SO4 (3.5 g)

Extract

Sistemas CromatográficosSistemas Cromatográficosgg

GCGC--MSMS

LCLC--MSMSLCLC--MSMS

2424

Chromatograms of spiked “blank” samplesChromatograms of spiked “blank” samplesC o atog a s o sp ed b a sa p esC o atog a s o sp ed b a sa p es

1= chlorothalonil 6= iprodione2= chlorpyrifos 7= fenpropathrin3= captan 8= deltamethrin4= procymidone 9= azoxystrobine5= kresoxim methyl IS= lindane

2525

Cromatografia GasosaCromatografia Gasosa1 61

26

4

5

PESTICIDAS1 tetracloro-m-xileno

35

1 tetracloro-m-xileno2 α - BHC3 Lindano4 Heptachlor

~250 fg cada analito

5 Endosulfan6 Dieldrin7 Endrin8 DDD

2626

8 DDD9 DDT10 Metoxychlor10 decaclorobifenila

Espectrometria de Massas

20 40 60 80 100 1200m / Z

m/Z = 80- CO

m/Z = 118 m/Z = 79- (CO + H)

2727m/Z = 90

GC-MS: TIC x SIM

Pesticidas em polpa industrializada de maçã

TICTICAparecem os picos

correspondentes a todas substâncias eluídassubstâncias eluídas

SIM (m/z = 149)Cromatograma construído a

ti d d dpartir dos mesmos dados acima, mas apenas usando

fragmentos com massa = 149 (ftalatos: plastificante)

2828

(ftalatos: plastificante)

Identificação dos compostos

1 Seleção manual ou automática do espectro de massa correspondente a um eluato.

GEN

S

p

CO

NTA

G

GEN

S

MASSA / CARGA

CO

NTA

G

TEMPO

22929

2 Interpretação manual do espectro e / ou comparação automática com biblioteca de espectros padrão do equipamento.

Pesticidas no Cultivo da Soja

Code Alimentari s 28 pesticidas

Comércio Mundial da Soja

Codex Alimentarius 28 pesticidas

União Européia 154 pesticidasANVISA 131 pesticidas em 300 formulações

3030

PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

Validação de 2 métodos de extração

Análise de 221 pesticidas

52 por GC-MS modo SIM 155 por LC-MS/MS ESI +5 po GC S odo S

GC-MS/MS EI +

GC-MS/MS CI –

55 po C S/ S S

14 por LC-MS/MS ESI -

GC-MS/MS CI

Desenvolvimento de Clean up Avaliação de 2 colunas

EXTRATO 1 DA SOJA Método da AcetonaLuke

EXTRATO 2 DA SOJA Método da AcetonitrilaQuechers

3131

Quechers

O OC

O

H3CHN

CH3OPSCH3

NH2H3C

CH

CH3

CH3

NN NCH3 O

CH3

Methamidophos Methiocarb

O

NN

O

CO CHH3COCN

OH3C

NH3C

O CH3 H H O

OO

OH3C

CH3

CH3

OCO2CH3

O

OH H

HH2C

H3C

O

Azoxystrobin Spinosad

Chemical structures of some old (methamidophos and methiocarb) and new (azoxystrobin and spinosad) pesticides

3232

and new (azoxystrobin and spinosad) pesticides.

Pesticidas Analisados por GC

• Bifentrina• Aldrim• Acrinatrina

• Diclorana• Diclofluanida• Deltametrina

• Hexaclorobenzeno (HCB)• Heptacloro epóxido• Heptacloro

• Bromofós-metílico (P.I.)• Bioresmetrina• Bioaletrina

Bifentrina

• Endossulfam-alfa• Dieldrin• Dicofol

Diclorana

• Mirex• Metoxicloro• HCH-gama (Lindano)

( )

• Cialotrina-lambda• Captana• Captafol

• Endrim• Endossulfam-sulfato• Endossulfam-beta

• Protiofós• Permetrina• Parationa-metílica• Parationa-etílica

• Clorotalonil• Cipermetrina• Ciflutrina• Cifenotrina

• Fenotrina• Fenitrotiona• Fempropatrina• Fenvalerato

• Tequinazeno• Teflutrina• Quintozeno• Protiofós

• DDE-2,4• DDD-2,4• Cloropirifós• Clorotalonil

• Folpete• Fluvalinato• Flucitrinato• Fenotrina

• Tolilfluanida• Tetrametrina• Tetradifona

Tequinazeno

3333• DDT-p,p• DDE-p,p

,

• HCH-beta• HCH-alfa hexaclorocicloexano

p• Transflutrina

Pesticidas Analisados por LC

• 2,4-D • Carbofurano-3-hidroxi • Diflubenzurom• Acefato • Carpropamida • Dimetoato• Acetamiprido • Ciazofamida • Dimetomorfo• Aldicarbe-sulfona • Cimoxanil • Dimoxistrobina• Aldicarbe-sulfóxido • Ciproconazol • Diniconazol• Azaconazol • Ciprodinil • Diuron• Azametifós • Clofentezina • Dodemorfe• Azametifós • Clofentezina • Dodemorfe• Azinfós Metílico • Clorbromurom • Epoxiconazol• Azoxistrobina • Clorfluazurom • Espinosade A/D• Bitertanol • Clotianidina • Espirodiclofeno• Boscalida • Cresoxim-metílico • Espiroxamina• Bromuconazol • Demetom-O-sulfóxido • Etiofencarbe-sulfona• Bupirimato • Demetom-S-metílico-sulfona • Etiofencarbe-sulfóxido• Buprofezina • Desmedifam • EtiprolBuprofezina Desmedifam Etiprol• Butocarboxim-sulfona • Diclofluanida • Etirimol• Butocarboxim-sulfóxido • Diclorvós • Etofemproxe• Carbaril • Dicrotofós • Famoxadona

C b d i Di t f b F b l

3434

• Carbendazim • Dietofencarbe • Fembuconazol• Carbofurano • Difenoconazol • Femedifam

Pesticidas Analisados por LC

• Fempiroximato • Flusulfamida • Malationa• Fempropidina • Flutolanil • Mefenaceto• Fempropimorfe • Flutriafol • Mefosfolano• Fenamidona • Fosfamidom • Mepanipirim• Fenamifós • Fostiazato • Mepronil• Fenarimol • Furatiocarbe • Metalaxil• Fenazaquim • Halofenozido • Metamidofós• Fenazaquim • Halofenozido • Metamidofós• Fenexamida • Hexaconazol • Meticonazol• Fenoxicarbe • Hexaflumurom • Metidationa• Fentiona • Hexitiazoxe • Metiocarb• Fentiona-sulfóxido • Imazalil • Metiocarbe-sulfona• Fipronil • Imidacloprido • Metiocarbe-sulfóxido• Fluazinam • Indoxacarbe • Metobromurom• Flucicloxurom • Iprovalicarbe • Metomilp• Fludioxonil • Isoprotiolana • Metoxifenozida• Flufenaceto • Isoxaflutol • Metoxurom• Flufenoxurom • Isoxationa • Miclobutanil

Fl i l Li M t fó

3535

• Fluquinconazole • Linurom • Monocrotofós• Flusilazole • Lufenurom • Monolinurom

Pesticidas Analisados por LC

• Nitempiram • Pirimetanil • Tiofanoxi-sulfona• Novalurom • Pirimicarbe • Tiofanoxi-sulfóxido• Nuarimol • Pirimicarbe desmetílico • Tiometom sulfona• Nuarimol • Pirimicarbe-desmetílico • Tiometom-sulfona• Ometoato • Piriproxifeno • Tiometom-sulfóxido• Oxadixil • Procloraz • Tolclofós-metílico• Oxamil • Profenofós • Tolilfluanida• Oxamil-óxima • Propiconazol • Triadimefom• Oxicarboxina • Propizamido • Triadimenol• Oxidimetom-metílico • Propoxur • Triciclazol• Paclobutrazol • Tebuconazol • TriclorfomPaclobutrazol Tebuconazol Triclorfom• Pencicurom • Tebufempirado • Trifloxistrobina• Penconazol • Tebufenozido • Triflumizol• Picoxistrobina • Teflubenzurom • Triflumurom

Pi t i T t l T if i• Pimetrozina • Tetraconazol • Triforina• Piperonil-butóxido • Tiabendazol • Triticonazol• Piraclostrobina • Tiacloprido • Vamidotiona-sulfona• Piridabem • Tiametoxam • Vamidotiona-sulfóxido

3636

• Piridafentiona • Tiodicarbe • Zoxamida• Pirifenoxe

100 100100 100100 100100 100100 100

BA BA BA BA BA B

% %% %% %% %% %

5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00Time0

5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00Time0

min min5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00

Time05.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00

Time05.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00

Time05.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00

Time05.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00

Time05.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00

Time05.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00

Time05.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00

Time0min min

100100 C D100100 C D100100 C D100100

100100 C DC D

%% %% %% %% %%

Cromatogramas totais obtidos por GC MS/MS modo CI negativo para A) extrato 2 da soja “branco”; B)

5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00Time0

5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00Time0min min

5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00Time0

5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00Time0

5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00Time0

5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00Time0

5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00Time0

5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00Time0

5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00Time0

5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00Time0min min

3737

Cromatogramas totais obtidos por GC-MS/MS modo CI negativo para A) extrato 2 da soja “branco”; B)soja fortificada ao nível de 10 µg kg-1; C) 50 µg kg-1 (atenuado 10 vezes) e D) 100 µg kg-1 (atenuado 10vezes), extraídos pelo método da acetonitrila.

VWA445 C h lo rpyrifos VWA501 VWA415 C h lo rpyrifos VWA429 C h lo rpyrifos VWA441 C h lo rpyrifos

Cloropirifós 12 88

Cloropirifós 12 88

Cloropirifós 12 88

Cloropirifós 12 88

313 → 189 (15eV)

10012 .88

10012 .90

12 .6112 .40 12 .70

13 .1913 .02 13 .26

10012 .89

10012 .89

10012 .89

A

12,88 12,88 12,88 12,88

A

% % % % %

100

VWA445m in0

100

VWA501

12 .88

12 .54 12 .67 13 .02

m in0

100

VWA415m in0

100

VWA429m in0

100

VWA441m in0

%

C h lo rpyrifos12 .88

315 → 191(15eV)

%

13.26

%

C h lo rpyrifos12 .89

%

C h lo rpyrifos12 .89

%

C h lo rpyrifos12 .89

B B

m in0

(15eV)

i0 i0 i0 i0

Cromatogramas MRM para cloropirifós A) 1ª transição e B) 2ª transição obtidos por GC-MS/MS modo CInegati o para C) sol ção analítica 5 ng mL-1 no e trato 2 da soja D) e trato 2 da soja “branco” E) soja

12 .500 13 .000m in0

12 .500 13 .000m in0

12 .500 13 .000m in0

12 .500 13 .000m in0

12 .500 13 .000m in0

C D E F GC D E F G

3838

negativo para C) solução analítica 5 ng mL-1 no extrato 2 da soja; D) extrato 2 da soja “branco”; E) sojafortificada ao nível de 10 µg kg-1; F) 50 µg kg-1 e G) 100 µg kg-1, extraída com acetonitrila.

100

file 104 fipronil3.62 100

file 102

100

file 126 fipronil3.62

100

file 117 fipronil3.62

100

file 108 fipronil3.62

Fipronil3,62

Fipronil3,62

Fipronil3,62

Fipronil3,62

435 → 330 (25eV)

% %

2.55

%% %

A A

2.91

5.42 9.065.94

9.48

2.58

i3 2

100

file 104fipronil3.62

m in1

100

file 1022.91

m in55

100

file 126

fipronil3.58

m in13

100

file 117

fipronil3.58

m in3

100

file 108

fipronil3.62

m in2

B B

%

435 → 250 (25eV)

%

2 70

6.18

8.636 43

9.61

%% %

2 50 5 00 7 50m in1

2 50 5 00 7 50m in55

2.70

3.46

3.98

6.43

8.29

2 50 5 00 7 50m in13

2.67 5.309.79

2.50 5.00 7.50m in3

2.50 5.00 7.50m in2

Cromatogramas MRM para fipronil A) 1a transição e B) 2ª transição obtidos por LC-MS/MS modo ESInegativo para C) solução analítica 5 ng mL-1 no extrato 1 da soja; D) extrato 1 da soja “branco”;E)

2.50 5.00 7.50 2.50 5.00 7.50 2.50 5.00 7.50

C D E F GC D E F G

3939

g p ) ç g j ; ) j ; )soja fortificada ao nível de 10 µg kg-1; F) 50 µg kg-1 e G) 100 µg kg-1, extraída pelo método da acetona.

Principais Atividades do LARPDesen ol imento de no os métodos• Desenvolvimento de novos métodos na área de análise de resíduos de pesticidas em amostras ambientais, alimentos e outros;;

• Formação de pessoal;

• Monitoramentos em regiões de agricultura intensiva;agricultura intensiva;

• Acompanhamento da dissipação de pesticidas em água de irrigação;

4040

• Prestação de serviços

4141

Projeto ALFA/Comunidade Européia (Desde Maio 2005)

EUROLANTRAP(EUROpean / Latin American Network on Training Academics in Residue Analysis of Pesticides)

• Free University (Amsterdam, The Netherlands): René Vreuls (coordination)

• VWA KvW/Food Inspection Service (Amsterdam, The Netherlands): André de Kok

• Universidad de Almeria (Spain): Amadeo R. Fernandez-Alba

• Aristotle University of Thessaloniki (Greece): Euphemia P. Mourkidou

U i F d l d S t M i / LARP (B il) LA i tifi di tiA • Univ. Federal de Santa Maria / LARP (Brazil), LA scientific coordinationIonara R. Pizzutti, Martha B. Adaime, Renato Zanella

U i id d N i l d l Lit l (S t F A ti ) H á i R B ld i

A

U

G • Universidad Nacional del Litoral (Santa Fe, Argentine): Horácio R. BeldomenicoFacultad Ingenieria Quimica – Laboratorio Central de Servicios Analiticos

U i id d d l R bli (M t id U ) H á i H i

G

M

4242

• Universidad de la Republica (Montevideo, Uruguay): Horácio HeinzenDepartamento de Quimica Organica – Facultad de Quimica

Rede Brasileira REAGROEX (Início em 2004)

INCQS/FIOCRUZ/RJ - Armi W. da Nóbrega

LARP/UFSM/RS - Martha B. Adaime, Ionara R. Pizzutti e Renato Zanella

LABTOX/ITEP/PE - Adélia C. P. Araújo

Lab. Toxicologia/UNB/DF - Eloísa D. Caldas

O objetivo da rede REAGROEX é a capacitação de laboratórios nacionais,

através da coloaboração técnica internacional para o desenvolvimento de

análises de agrotóxicos em alimentos, visando a estruturação de uma Rede

Nacional de Laboratórios para apoio à Exportação de Alimentos.

O país carece de número suficiente de laboratórios acreditados para aO país carece de número suficiente de laboratórios acreditados para a

realização de análises de alimentos para resíduos de agrotóxicos. Tais

ensaios exigem técnicos qualificados e monitoramento continuado a fim de

assegurar a confiabilidade dos resultados analíticos. Para tanto, treinamentos

especializados, utilização de materiais de referência e organização de ensaios

de proficiência são imprescindíveis.

4343Financiadora de Estudos e Projetos (FINEP)

I Curso da Rede EUROLANTRAP-ALFA, Santa Maria, 01-2006

PROGRAM

Separations Science:Gas Chromatography - GC (NPD, ECD, FPD) ; Martha AdaimeGC combined with Mass Spectrometry - GC-MS, MS/MS, GCxGC; René VreulsHi h P f Li id Ch t h (HPLC) (UV DAD FD ELSD) R t Z llHigh Performance Liquid Chromatography (HPLC) (UV, DAD, FD, ELSD); Renato ZanellaLC-MS/MS Multiresidue Methods (MRMs) for Pesticides Analysis; André de Kok

Sample Handling:Sample Preparation - SPE, LLE, SLE, MSPD, ASE, SBSE, P&T; Renato ZanellaE t ti M th d Mi i L k d Q h I R Pi tti d A d é d K kExtraction Methods: Mini Luke and Quechers; Ionara R. Pizzutti and André de KokOn-line, at-line and miniaturised sample preparation; René Vreuls

Method Validation:Analytical Method Validation; Horacio BeldoménicoG id li f th I h (Si l l b t ) M th d V lid ti A d é d K kGuidelines for the In-house (Single-laboratory) Method Validation; André de KokLC-MS/MS Multiresidue Method Validation; André de Kok

Sampling:Sampling procedure, Methods, Statistic; Horacio BeldoménicoS li id li f C d Ali t i H i B ld é iSampling guidelines from Codex Alimentarius; Horacio Beldoménico

Agrochemicals:Classes, Fate, Toxicology, Properties: Horacio Beldoménico and Horacio Heinzen

Regulation / Legislation:Regulation / Legislation:Pesticides Legislation,MRL, dietary intake; André de Kok

QA/QC:(EU-) Proficiency Testing; André de Kok

4444

Other Activities:Seminars from the StudentsWritten reports: GC-MS; LC-MS; Sample Handling; QA/QC; Legislation

II Curso da Rede EUROLANTRAP-ALFA, Santa Maria, 02-2007

PROGRAM WITH THEORY AND PRACTICE:

Separations Science:Gas Chromatography - GC (NPD, ECD, FPD) ; Martha AdaimeGC combined with Mass Spectrometry - GC-MS, MS/MS, GCxGC; René VreulsHi h P f Li id Ch t h (HPLC) (UV DAD FD ELSD) R t Z llHigh Performance Liquid Chromatography (HPLC) (UV, DAD, FD, ELSD); Renato ZanellaLC-MS/MS Multiresidue Methods (MRMs) for Pesticides Analysis; André de Kok

Sample Handling:Sample Preparation - SPE, LLE, SLE, MSPD, ASE, SBSE, P&T; Renato ZanellaE t ti M th d Mi i L k d Q h I R Pi tti d A d é d K kExtraction Methods: Mini Luke and Quechers; Ionara R. Pizzutti and André de KokOn-line, at-line and miniaturised sample preparation; René Vreuls

Method Validation:Analytical Method Validation; Horacio BeldoménicoG id li f th I h (Si l l b t ) M th d V lid ti A d é d K kGuidelines for the In-house (Single-laboratory) Method Validation; André de KokLC-MS/MS Multiresidue Method Validation; André de Kok

Sampling:Sampling procedure, Methods, Statistic; Horacio BeldoménicoS li id li f C d Ali t i H i B ld é iSampling guidelines from Codex Alimentarius; Horacio Beldoménico

Agrochemicals:Classes, Fate, Toxicology, Properties: Horacio Beldoménico and Horacio Heinzen

Regulation / Legislation:Regulation / Legislation:Pesticides Legislation,MRL, dietary intake; André de Kok

QA/QC:(EU-) Proficiency Testing; André de Kok

4545

Other Activities:Seminars and Written reports: GC-MS; LC-MS; Sample Handling; QA/QC

Análise e Solução de ProblemasMÉTODO TUPINIQUIM INÍCIOQ

SIMA COISA FUNCIONA ?

VOCÊ MEXEU NELA ?SEU IDIOTA

SIMNÃO

VAI ESTOURARNA SUA MÃO ?

NÃO MEXA

IDIOTA

VOCÊ PODE CULPAR SIM

SIMNÃO

NA SUA MÃO ?

NÃO

MEXA OUTRA PESSOA ?

ALGUÉM SABE ?

NÃO

SIM

NÃONÃO

ENTÃO VOCÊ É UM

ESCONDA

NÃO SIM

VOCÊ É UM POBRE

COITADO

Á4646

FINJA QUE NÃO VIU

ENTÃO NÃO HÁ PROBLEMA☺

METAIS PESADOSMETAIS PESADOSMETAIS PESADOSMETAIS PESADOS

13 14 15 1613 14 15 16

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Al

Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se

Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te

La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po

Ac Rf Db Sg Bh Hs Mt * * *

4747

METAIS PESADOSMETAIS PESADOS

* essenciais a extremamente* essenciais a extremamente essenciais a extremamente essenciais a extremamente tóxicostóxicos

Pb, Cd, HgSb B

-

B C

Sb, BeAl

-----

-----

---

---A

Concentração do elemento sem função biológica conhecida

Concentração do elemento essencial

Fe, Co, Zn, Se, Mn, Cr, Mo, ...

4848

, , , , , , ,

ELEMENTOSELEMENTOS ESSENCIAISESSENCIAIS

Cobalto: vitamina B12Cobalto: vitamina B12

Crômio: glicose, metabolismo lipídicoCrômio: glicose, metabolismo lipídico

Manganês: cofator enzimáticoManganês: cofator enzimáticoManganês: cofator enzimáticoManganês: cofator enzimático

Ferro: hemoglobina, citocromosFerro: hemoglobina, citocromos

Cobre: ativação de enzimas oxidativasCobre: ativação de enzimas oxidativasCobre: ativação de enzimas oxidativasCobre: ativação de enzimas oxidativas

Zinco: enzimas (fosfatase e carboanidrase) Zinco: enzimas (fosfatase e carboanidrase)

Selênio: atividade antioxidanteSelênio: atividade antioxidanteSelênio: atividade antioxidanteSelênio: atividade antioxidante

Molibdênio: cofator enzimáticoMolibdênio: cofator enzimático

ELEMENTOS TÓXICOSELEMENTOS TÓXICOS

Cádmio:Cádmio: cancerígeno, teratogênico, mutagênico ...cancerígeno, teratogênico, mutagênico ...Chumbo:Chumbo: cancerígeno, sistema nervoso central ...cancerígeno, sistema nervoso central ...Mercúrio:Mercúrio: teratogênico, cancerígeno, mutagênico ...teratogênico, cancerígeno, mutagênico ...

4949Não há tratamento eficaz contra a intoxicação crônica

Elementos essenciais aos vegetais

NeNeFFNNBBBeBeLiLi

HeHe

OOCC

HH

g

ArArClClSiSiAlAlNaNa

NeNeFF

SSPPMgMg

NNBBBeBeLiLi OOCC

XeXeIITeTeSbSbSnSnInInCdCdAgAgPdPdRhRhRuRuTcTcMoMoNbNbZrZrYYSrSrRbRb

KrKrBrBrSeSeAsAsGeGeGaGaZnZnCuCuNiNiCoCoFeFeMnMnCrCrVVTiTiScScCaCaKK

8989aa

RaRaFrFr

RnRnAtAtPoPoBiBiPbPbTlTlHgHgAuAuPtPtIrIrOsOsReReWWTaTaHfHf5757aa

7171

BaBaCsCs

aa103103

< 0,2% da < 0,2% da matéria secamatéria seca

5 a 10 % da 5 a 10 % da matéria secamatéria seca

90 a 95% da 90 a 95% da matéria secamatéria seca

5050

Elementos essenciais ao homemHeHeHH

Elementos essenciais ao homem (animais)

ArArSiSiAlAl

NeNeBeBe FFBBLiLi

ClClSSPPMgMgNaNa

OONNCC

XeXeTeTeSbSbInInAgAgPdPdRhRhRuRuTcTcNbNbZrZrYYRbRb

KrKrGeGeFeFeTiTiScSc

IIMoMo

SeSeZnZnCuCuNiNiCoCoMnMnCrCrVV

SnSnCdCdSrSr

BrBrAsAsGaGaCaCaKK

RnRnAtAtPoPoBiBiTlTlHgHgAuAuPtPtIrIrOsOsReReWWTaTaHfHf5757aa

7171

BaBaCsCs

XeXeTeTeSbSbInInAgAgPdPdRhRhRuRuTcTcNbNbZrZrYYRbRb IIMoMo

PbPb??

SnSnCdCd??

SrSr

8989aa

103103

RaRaFrFr

ElementosElementos--traçotraço

Importantes Importantes não não

fi dfi dmaioresmaiores

5151

confirmadosconfirmados

METAIS PESADOSMETAIS PESADOS

Toxicidade vs. espécie química:Toxicidade vs. espécie química:Toxicidade vs. espécie química:Toxicidade vs. espécie química:

AsAs3+3+ e Ase As5+ 5+ ; Sb; Sb3+3+ e Sbe Sb5+ 5+ ; Cr; Cr3+3+ e Cre Cr6+6+ ......;; ;;

As (inorg.) e As (orgânico)As (inorg.) e As (orgânico)

Sn (orgânico) e Sn (inorgânico) Sn (orgânico) e Sn (inorgânico)

HgHgoo e Hge Hg--CHCH33++

Controle em águas, solos, alimentos, Controle em águas, solos, alimentos, embalagens, plásticos, efluentes, etc...embalagens, plásticos, efluentes, etc...

5252

Ciclo do mercúrio em águas de riosg

Hgo (55 a 60%)Hg2+oxidação

Garimpo

Hg2+ Hg(CH3)+ 40 a 45%

peixesHgo (metálico)

5353

acumulação no sedimento

Enriquecimento de metais em mariscos

M t l C t ã l tiMetal Concentração relativa emmariscos (água = 1)

cádmio 2 260 000cádmio 2 260 000chumbo 290 500crômio 200 000ferro 291 500manganês 55 500molibdênio 90molibdênio 90níquel 12 000

5454

Missão da química analíticaMissão da química analíticaPropor os meios para a determinação

da composição química dos materiais

problemaproblema

amostra método5555

A escolha da Técnica Analítica Adequada

* Qual é a exatidão ?Q* Qual é a precisão ?* Quais as exigências ?Q g

Considerações de ordem prática importantes:Considerações de ordem prática importantes:- intervalo de tempo / disponibilidade

t d i ti t / t i í l- custo do investimento / gasto permissível- nível de treinamento / conhecimento

5656

A escolha da Técnica Analítica adequada

Análises urgentes: a prioridade é outra !

Ex. análises clínicas, industriais,..Ex reduzido número de análisesEx. reduzido número de análisesEx. procedimento padronizado (ABNT, DIN, ASTM)

5757

A seqüência analíticaA seqüência analítica

Definição do problemaDefinição do problemalhlh dd é dé dEscolhaEscolha dodo métodométodo

AmostragemAmostragemééPréPré--tratamentotratamento dada amostraamostra

MedidaMedidaCalibraçãoCalibraçãoAvaliaçãoAvaliaçãoResultadoResultadoAçãoAção

5858

Após o recebimentoda amostra, o resultado custoQuímicalideverá ser emitido em quanto tempo ?

1 min?h ?

custolimpa

1 h ?10 h ?1 di ?1 dia ?

1 semana ?Confiabilidademetrológica

5959

6060

Incertezas para amostragemIncertezas para amostragemIncertezas para amostragem Incertezas para amostragem feita no campofeita no campo

Medidas ± incertezas

mam ± sam mlab ± slab

s 2 = s 2 + s 2stotal2 = sam

2 + slab2

95% 5%6161

95% 5%

Té i A lítiTécnicas Analíticas- GravimetriaGravimetria

- Volumetria

- Técnicas Instrumentais

Espectrometria Molecular

Espectrometria AtômicaEspectrometria Atômica

Espectrometria de Massas

6262

E t t i d Ab ã Atô iE t t i d Ab ã Atô iEspectrometria de Absorção AtômicaEspectrometria de Absorção Atômica

1. Técnica analítica mais importante para a 1. Técnica analítica mais importante para a detecção elementardetecção elementar

2. Permite detecção da ordem de ng ... pg2. Permite detecção da ordem de ng ... pg

3. Início em 1955 (Alkemade, Milatz e A. 3. Início em 1955 (Alkemade, Milatz e A. Walsh)Walsh)))

4. Cerca de 70 elementos determináveis4. Cerca de 70 elementos determináveis

6363

Espectrometria de Absorção Atômica

6464

Espectrometria de Absorção Atômica

Esquema geral de um equipamento de AAS

Fonte Atomizador Monocromador

Detector

6565

Absorção AtômicaAbsorção AtômicaFundamentosFundamentos

A2

1

S l õ d

1

Concentração conhecidaSoluções de referência

2 amostra1

Calibração

2 amostra

Medida Interpretação

1

6666

Calibração Medida Interpretação

Espectrometria de Absorção AtômicaEspectrometria de Absorção Atômica

Forno ChamaTécnicas com Plasma:

6767ICP-OES e ICP-MS

Técnicas de DecomposiçãoFusão C������ão

Si t b t

p ç

Decomposição por viaúmida

• Sistemas abertos

Via seca

• Sistemas em fluxo• Frascos abertos

Cool Plasma Asher®

Sistema de Wickbold• Frascos abertos• Frascos fechados • Sistemas dinâmicos

Trace-o-Mat®Trace o Mat

• Sistemas fechados

F d i ê iM Frasco de oxigênio(Schöniger)

Bombas de combustão

���������

��

A����������

6868

Bombas de combustão ������������

Digestões com ácido nítricoDigestões com ácido nítricoDigestões com ácido nítricoDigestões com ácido nítrico

O ácido nítrico é o agente oxidante maisO ácido nítrico é o agente oxidante maiscomum usado na digestão de amostras

â i f i t ãorgânicas, conforme a seguinte reação:

Materialorg + HNO3 CO2+H2O+NOX

Metais são convertidos em nitratos solúveisMetais são convertidos em nitratos solúveis,permitindo determinações quantitativas

6969

Temperaturas desejáveis para a digestão de amostras biológicas

Decomposições com HNO3

• Altos teores de GORDURAS(queijo, manteiga, óleo vegetal)(q j , g , g )

• Altos teores de PROTEÍNAS(carne bovina, soro, albumina)

Alt t d CARBOHIDRATOS• Altos teores de CARBOHIDRATOS(trigo, milho, açúcar, etc.)

7070

Influência de Influência de ““brancos analbrancos analííticosticos”” na determinana determinaçção ão de baixas concentrade baixas concentraçções de chumboões de chumbo

Pb ( µg )

Primeira análise de vidro NIST 330 ± 250

Análise com ácidos selecionados 260 ± 200

A áli l d fl l i Cl 100 20 8Análise em capela de fluxo laminar Classe 100 20 ± 8

Análise com ácidos de alta pureza em sala branca 2 ± 1Análise com ácidos de alta pureza em sala branca 2 ± 1

Adaptado de Skip Kingston, 1996. “The Role of Analytical Blank in Accurate Trace Analysis”. ThomasMurphy NBS Special Publication 4222 Accuracy in Trace Analysis: Sampling Sample Handling and Analysis.

7171

Murphy, NBS Special Publication 4222, Accuracy in Trace Analysis: Sampling, Sample Handling and Analysis.Proc. 7th IMR Symposium, 1974, Gaithersburg-MD.

Decomposição de amostrasp ç

ReagentesAmostr

E i

a

Energia

Solução

Rompimento de ligaçõesRompimento de ligaçõesDestruição da estruturaDestruição da estrutura orgânica / cristalinaorgânica / cristalina

7272

Sistemas abertos x Sistemas fechados

Eficiência de decomposição: baixa alta

C d t dConsumo de reagentes: grande pequeno

Perdas/contaminação: grande pequena

Quantidade de amostra: grande intermediária

Custo: baixo alto7373

Fabricantes de microondas

MARSTMETHOSTM

MultiwaveTM DGTTM

7474

7575

7676

G. Knapp, V Workshop Sobre Preparo de Amostras, São Paulo, 2004

Laboratórios

7777

Laboratórios

7878

Setor de Química Industrial e Ambiental

ô

Depto. de Química - UFSM

Linhas de Pesquisa: Espectrometria AtômicaPreparo de AmostrasE i ãEspeciaçãoAnálise Direta de Sólidos

Grupo de Trabalho:Grupo de Trabalho:Prof. Érico M. M. Flores Prof. Valderi L. DresslerProf. Érico M. M. Flores Prof. Valderi L. Dressler

dd7979

Doutorandos, Doutorandos, Mestrandos & IC’sMestrandos & IC’s

Prof. José Neri G. PanizProf. José Neri G. Paniz

ObrigadoObrigadopela pela

t ã !t ã !atenção!atenção!

rzanella@base ufsm brrzanella@base ufsm br8080

rzanella@base.ufsm.brrzanella@base.ufsm.brlarp@www.ufsm.brlarp@www.ufsm.br

http://www.ufsm.br/larphttp://www.ufsm.br/larp