Análise de mercúrio

Por que determinar Mercúrio?

Mercúrio e sua toxicidade para os seres vivos

O Mercúrio é o elemento de número atômico 80, pertencente à família 2B. É um dos únicos metais em estado líquido à temperatura ambiente. Seus estados de oxidação são: 0, +1 e +2.
O mercúrio é conhecido por ser considerado um metal pesado, uma vez que o mesmo acumula nos organismos dos seres vivos.

Milhares de toneladas de mercúrio entram na atmosfera terrestre anualmente, provindas de diversas fontes, incluindo naturais, antropogênica e emissões oceânicas. A maior fonte de o mercúrio é natural. A emissão de gases de rocha de granito é responsável por mais de 80% do mercúrio encontrado na atmosfera e na superfície da Terra. Ainda na natureza, o mercúrio pode ser encontrado na forma de minério, como cinábrio, e também em compostos de petróleo. Atividades humanas como a queima de combustíveis fósseis, mineração, fundição, agricultura aumentam ainda mais a contaminação por mercúrio no meio ambiente.

O mercúrio existe em três formas: mercúrio elementar, mercúrio inorgânico e mercúrio orgânico. O mercúrio em qualquer forma é tóxico. Os íons de mercúrio produzem efeitos tóxicos por precipitação de proteínas, inibição de enzimas e ação corrosiva generalizada.
A diferença está em como o mesmo é absorvido, como é biotransformado em outras formas de mercúrio, os sinais e sintomas clínicos, e o resposta às modalidades de tratamento.

• Mercúrio elementar (Hg0) é encontrado como um líquido, extremamente volátil. A exposição ocupacional é a forma mais comum de contaminação.
• O Hg inorgânico não é classificado como carcinogênico, devido sua baixa biodisponibilidade oral, especialmente quando comparado à sua forma orgânica. Apesar disso induz diversos outros efeitos toxicológicos, como neurológicos, corrosivo, hematopoiéticos, efeitos renais e doenças cutâneas.
• Já o mercúrio orgânico é frequentemente encontrado na cadeia alimentar.

Mercúrio orgânico pode ser encontrado em 3 formas: aril, alquil de cadeia curta e de cadeia longa. A toxicidade desses compostos depende da facilidade com que a cadeia orgânica se dissocia do ânion. Compostos de alquil mercúrio orgânico têm alta solubilidade lipídica e são distribuídos uniformemente por todo o corpo, acumulando no cérebro, rim, fígado, cabelo e pele.

Técnicas convencionais para análise de mercúrio

Análise de mercúrio por absorção atômica, fluorescência atômica e técnicas de plasma acoplado

Os métodos analíticos para determinação de mercúrio envolvem, tradicionalmente, as técnicas de vapor frio (por absorção atômica ou fluorescência atômica) e técnicas de plasma acoplado (ICP OES ou UICP-MS).

Apesar dessas técnicas convencionais já possuírem métodos bem estabelecidos e alta performance, algumas desvantagens devem ser consideradas.

Todas essas técnicas são baseadas em introdução de amostras na forma de solução, ou seja, a amostra que não é líquida deverá ser digerida antes de ser introduzida no equipamento.

Para saber mais sobre a técnica de digestão de amostras clique aqui. (ir para pag ethos up/ethos easy)

Caso a digestão não seja executada corretamente há a possibilidade de perda de analito, devido à alta volatilidade do mercúrio.
Além disso, o mercúrio é bastante conhecido por seu efeito memória, especialmente em técnicas de ICP, por aderir às paredes do sistema de introdução de amostras. Esse problema pode ser solucionado através de maior tempo de lavagem entre amostras. É possível também ser adicionada certa quantidade de ouro, que converte Hg0 em Hg2+, evitando tanto a perda por volatilização quanto a absorção pelas paredes do sistema de introdução.

Para a determinação de mercúrio por vapor frio se faz necessário a redução química de Hg+ e Hg2+ em Hg0 utilizando solução de cloreto de estanho ou boroidreto de sódio. Tal procedimento leva a uma maior gasto de tempo, reagente e instrumentação analítica

DMA-80 Evo: A evolução na análise de mercúrio

Análise direta de mercúrio em amostras sólidas, liquidas e gasosas

O DMA-80 Evo da Milestone é um sistema que permite a análise de mercúrio por absorção atômica, com preliminar decomposição térmica e amalgamação, sem a necessidade de preparo de amostras prévio.

Vantagens do DMA-80 Evo:

• Análise direta de amostras sólidas, líquidas e gasosas.  O DMA-80 Evo atende uma ampla gama de aplicações, como determinação de mercúrio em água, solo, sedimentos e outros materiais ambientais, além de alimentos, amostras biológicas, petroquímicas, de mineração, entre tantas outras.

• Alta performance, até mesmo em níveis de ppt. O feixe duplo DMA-80 evo aumenta drasticamente a relação sinal-ruído, o que melhora muito o limite de quantificação, permitindo a determinação precisa de mercúrio mesmo no nível ppt. Esta maior estabilidade do sinal melhora a reprodutibilidade e a confiabilidade da análise, mesmo em baixas concentrações.

• Calibração de longa duração para todas as matrizes. Uma única calibração, feita com o uso de materiais de referência líquidos ou sólidos, atende a uma ampla variedade de amostras, em uma ampla faixa de concentração: de ppt a ppm com concentrações que variam de PPM a PPT. A calibração do DMA-80 evo fornece confiabilidade de longo prazo graças à estabilidade do sistema e à longa vida útil do tubo do catalisador e do amalgamador de ouro. Esses recursos permitem que você elimine as calibrações diárias geralmente exigidas pela instrumentação convencional.

• Baixos custos de operação. O DMA-80 evo é um sistema de fácil manutenção com baixo custo operacional. Seus componentes avançados são sinônimos de confiabilidade, garantindo a mesma qualidade continuamente. O DMA-80 evo funciona perfeitamente com ar comprimido ou oxigênio como transportador, proporcionando economia adicional ao seu laboratório sem comprometer o desempenho.

•  Esqueça o efeito memória. O DMA-80 evo da Milestone supera totalmente isso com um recurso revolucionário: o Autoblank. Isso, junto com os outros componentes de alto desempenho do sistema, elimina a superestimação e garante poucos espaços em branco, aumentando assim a confiança do usuário nos dados coletados, ao mesmo tempo que garante alta produtividade.

• Milestone Connect. O sistema Milestone Connect oferece 30 anos de experiência ao seu alcance. Este aplicativo baseado na web permite que você se torne parte da comunidade Milestone e ganhe acesso exclusivo a uma robusta biblioteca de informações: listas de peças, notas técnicas, manuais do usuário, tutoriais em vídeo, notas de aplicação continuamente atualizadas e todos os artigos científicos relevantes. Milestone Connect também estende o controle do instrumento para o seu smartphone, tablet ou PC, permitindo o monitoramento remoto do sistema. Com Milestone Connect você obtém acesso instantâneo ao suporte 24 horas por dia, 7 dias por semana.

O funcionamento do DMA-80 Evo é bastante simples. A análise direta de mercúrio ocorre em quatro etapas:

Primeira etapa: Decomposição térmica
A amostra é inserida no forno, onde ocorre o aquecimento controlado para secagem e, posteriormente, decomposição da matriz da amostra.

Segunda etapa: Conversão catalítica
O mercúrio presente na amostra é levado por um fluxo de oxigênio para o catalizador, onde todo mercúrio Hg+ e Hg2+ é convertido em Hg0.

Terceira etapa: Amalgamação
O mercúrio é seletivamente capturado pela amalgama de ouro, enquanto os demais compostos da amostra são eliminados através de um fluxo contínuo de ar. O amalgamador é aquecido e o mercúrio é liberado.

Quarta etapa: Detecção do mercúrio por absorção atômica
O mercúrio liberado é encaminhado para as celas (dupla ou tripla, dependendo do modelo do equipamento), por onde passa o feixe (simples ou duplo, dependendo do modelo do equipamento). A absorbância é medida em 253,7 nm.

O DMA-80 Evo pode ser encontrado em três versões, com diferenças na quantidade de celas de leitura de Hg e no design do espectrômetro de absorção atômica.

• DMA-80 Evo Dual Cell com feixe simples
• DMA-80 Evo Dual Cell com feixe duplo
• DMA-80 Evo TriCell com feixe duplo

Sistemas Dual Cell possuem duas celas, com dois caminhos óticos diferentes. Um menor, para amostras mais concentradas e um maior, para amostras com baixa concentração de mercúrio. O sistema TriCell possui uma terceira cela com caminho ótico maior, que permite a detecção de mercúrio em concentrações ainda mais baixas.

Sistemas de simples feixe possuem um único feixe de luz (fótons), proveniente da lâmpada de cátodo. Esse feixe é direcionado através das celas, onde os átomos de mercúrio absorvem um determinado comprimento de onda da luz e é passado ao sistema ótico, onde é detectado e convertido em sinal elétrico. Sistemas com esta característica estão sujeitos a variação na energia da lâmpada, que podem comprometer a precisão e a capacidade de detecção.

Já sistemas de feixe duplo possuem um feixe que monitora a energia da lâmpada, enquanto o feixe da amostra reflete a absorção dos fótons do analito. A medição da absorbância leva em conta a razão entre feixe de amostra e feixe de referência, compensando efeitos devido ao desvio na intensidade da lâmpada,
flutuações eletrônicas e mecânicas e instabilidade térmica. Isso aumenta significativamente a relação sinal-ruído, o que melhora muito a estabilidade do sinal, resultando em um limite de quantificação mais baixo e determinações mais precisas de Hg no nível de baixo ppt.

Bibliografia
Valko, M, Metals, Toxicity and Oxidative Stress, Current Medicinal Chemistry, 12: 1161-1208, 2005.
Broussard, L.A et al, The Toxicology of Mercury,Laboratory Medicine, 8-33: 614-623, 2002.
Thomas, R., Delivering Fast and Accurate Results with Direct Mercury Analysis, Spectroscopy, 2019.