Determinação de metais em microplásticos com análise direta de sólidos por espectrometria de absorção atômica de alta resolução com fonte contínua

Abstract

A utilização crescente de materiais de origem polimérica levanta questões sobre seu destino, especialmente considerando seu potencial em se concentrar na natureza, se tornar microplásticos por meio de processos de liberação e agir como vetores de substâncias tóxicas, como alguns metais. A determinação de metais em polímeros envolve procedimentos frequentemente agressivos e ambientais, incluindo a digestão ácida assistida por micro-ondas. Este estudo tem como objetivo determinar Pb, Cd, Cu e Cr em polímeros sintéticos utilizando espectrometria de absorção atômica de alta resolução com fonte contínua e atomização em forno de grafite, com análise direta de sólidos. Foram investigados os programas de temperatura para as etapas de pirólise e atomização, com a avaliação da necessidade do uso de Pd como modificador químico para a determinação de Pb e Cd, o que não foi demonstrado necessário. O processo envolveu uma pesagem de cerca de 0,1 mg de amostra sobre uma plataforma de grafite para uma amostragem sólida, seguida pelo transporte para o forno de grafite através de uma pinça manual. Amostras de microplásticos de polietileno, poliamida e polipropileno foram quantificadas, e diferentes curvas de flexibilidade foram construídas, sendo comparadas entre si quanto à exatidão frente a materiais de referência, certificados e adequação às amostras. Foram construídas curvas de segurança utilizando apenas padrões aquosos, utilizando padrões aquosos acrescidos de matriz polimérica sem os analitos de interesse, sendo politetrafluoroetileno e polimetilmetacrilato, e utilizando diferentes quantidades de certificado de material de referência. A melhor exatidão foi obtida obtendo-se a confiança com padrões aquosos acrescidos de matriz polimérica (semelhança de matriz). Por meio da aplicação de estratégias como a utilização de pixels laterais e aplicação do vazão de Ar na etapa de atomização, foi possível lidar com concentrações elevadas de analitos em algumas amostras, ampliando assim a faixa de trabalho do método. Os limites de detecção desenvolvidos para Pb, Cd, Cu e Cr foram, respectivamente, de 0,1, 0,2, 0,02 e 0,04 µg g-1. Os resultados obtidos foram comparados com aqueles realizados por meio da digestão assistida por micro-ondas e não revelaram diferenças estatisticamente significativas em relação à abordagem de análise direta de sólidos proposta. Em conclusão, o método proposto oferece uma alternativa promissória para análises de metais em matrizes poliméricas, com vantagens que incluem maior frequência analítica, etapas menos complexas e redução do impacto ambiental em comparação com os métodos convencionais.

Abstract: The increasing utilization of polymeric materials raises concerns about proper disposal. This is particularly critical, considering their potential to accumulate in natural environ-ment, transformed into microplastics through degradation processes, and to serve as carriers for potentially toxic substances, such as hazardous metals. The determination of metals in polymers often involves aggressive and environmentally harmful proce-dures, including microwave-assisted acid digestion. This study aims to determine Pb, Cd, Cu, and Cr in synthetic polymers using direct solid analysis and high-resolution continuum source graphite furnace atomic absorption spectrometry. Temperature pro-grams were investigated for pyrolysis and atomization steps, including an assessment on the necessity of using Pd as a chemical modifier for the determination of Pb and Cd, which was later proven unnecessary. The process involved weighing about 0.1 mg of sample on the graphite platform for solid sampling, followed by transfer to the graph-ite furnace using a manual set of tweezers. Polyethylene, polyamide and polypropyl-ene microplastics were analyzed, and different calibration strategies were investigated, considering the results obtained from the analysis of certified reference materials and the accuracy obtained for polymeric samples. The calibration strategies included aque-ous standards, aqueous standards added to a ?blank? polymer such as polytetrafluo-roethylene and polymethylmethacrylate, and different concentrations of certified refer-ence materials. Calibration curves prepared with aqueous standards added to ?blank? polymers were identified as more suitable, providing accurate results. Signal pro-cessing strategies based on side pixel integration or the use of Ar flow during atomiza-tion allowed direct analysis of polymers with relatively high analyte concentrations, thereby expanding the method's working range. The limits of detection obtained for Pb, Cd, Cu and Cr were, respectively, 0,1, 0,2, 0,02 e 0,04 µg g-1. The results were com-pared to those achieved by microwave-assisted acid digestion of the samples, reveal-ing no statistically significant differences and, hence, attesting the accuracy of the method. In conclusion, the proposed method offers a promising alternative for trace analysis in polymeric matrices, providing advantages that include increased analytical frequency, simplification of the analytical steps and reduced environmental impact compared to conventional methods.