A meta de qualquer procedimento de monitoramento é a determinação confiável e precisa da identidade e da quantidade de poluentes presentes na amostra (GUENZI et al., 1974). Logo, além dos cuidados na coleta e preservação, o método utilizado para extração e análise das amostras deve ser determinado cuidadosamente.
Geralmente, os procedimentos de monitoramento de poluentes podem ser arbitrariamente divididos, em extração, limpeza, análise e identificação, e cada um tem que abranger características a fim de alcançar a meta de precisão e confiabilidade na determinação de compostos tóxicos (GUENZI et al., 1974). Estes passos serão discutidos mais detalhadamente a seguir:
a) Extração
Uma grande variedade de técnicas, instrumentos e até mesmo diferentes condições de extração têm sido usadas para separar pesticidas da água, solo e sedimentos. A escolha formal do extrator depende primeiramente das características dos pesticidas e tipos de sistemas a serem analisados (GUENZI et al., 1974).
Os métodos convencionais de extração de tais compostos em água são: extração líquido-líquido (ZUIN, 1997; GEISSLER & SCHOLER,1994; KURÁN & SOJÁK, 1996; GASPAR et al., 1997; GEISSLER & SCHOLER, 1994), em fase sólida (VIDAL, 1991; ZHI et al.,1996; KURÁN & SOJÁK, 1996; JUNG et al., 1996; BELTRAN et al., 1993; SOJO & DJAUHARI, 1998) e com fluido supercrítico (DE MARTINIS, 1993).
ZUIN (1997) utilizou procedimentos em que as amostras sofriam extração líquido-líquido, para análise de PCP em águas naturais provenientes da Baixada Santista, uma região altamente contaminada por resíduos industriais. No procedimento desenvolvido, 1 L de água natural pré-acidificada era tratada com 1mL de ácido sulfúrico concentrado e extraída em 3 porções de hexano (100, 50 e 50 mL, respectivamente), empregando funil de separação de 2L. A fase orgânica combinada era seca com sulfato de sódio, concentrada a 1mL, derivatizada e injetada em CG/DCE.
GEISSLER & SCHOLER (1994) também utilizaram a extração líquido-líquido contínua para análise de fenol, 8 tipos de clorofenóis e 7 de nitrofenóis secundários em águas poluídas secundárias, em concentrações de 0,1 e 0,25 g/L. A concentração era feita em rotaevaporador e as amostras eram derivatizadas com diazometano ou com hidróxido trimetilsulfônico, sendo analisadas em CG/EM. Estes autores também utilizaram a extração em fase sólida com cartuchos comerciais (RP-C18), com e sem adição de 30 g /L de cloreto de sódio, como comparação. Neste último procedimento, em geral, as recuperações foram baixas, especialmente para fenol, metilfenol e alguns nitrofenóis.
Para extração de poluentes em amostras sólidas, os métodos clássicos mais usados são: extração em destilador Soxhlet, tratamento ácido e/ou alcalino das amostras e volatilização seletiva, além de outros. (AIROLDI, 1997).
A extração em Soxhlet é o método mais amplamente usado quando compostos orgânicos têm de ser extraídos de materiais sólidos, como os solos, sedimentos, pós, areia e resíduos orgânicos sólidos (BRUNER, 1993).
Os sistemas de extração e solventes tradicionalmente usados para sedimentos são combinações de hexano-acetona usando um agitador ou extrator Soxhlet (GUENZI et al., 1974), os quais geralmente encontram a maior taxa de recuperação.
AIROLDI (1997) desenvolveu uma metodologia para análise de PCP e HCB (hexaclorobenzeno) em solos contaminados de um bairro da cidade de São Vicente (SP), utilizando Soxhlet. No procedimento eram utilizados 10 g de solo in natura, extraídos por 3 horas com 150 mL de hexano tratado. O extrato era concentrado a 1mL, derivatizado e limpo em coluna de Florisil (1 g), utilizando 10 mL de hexano como eluente. A amostra então concentrada a 1 mL era analisada em CG/DCE.
Atualmente, novos métodos de extração para materiais sólidos vêm sendo utilizados, como a extração com microondas e extração utilizando ultra-som. Segundo LLOMPART et al. (1997), desde 1995, o número de aplicações ambientais utilizando microondas cresceu rapidamente, tendo sido usado na extração de pesticidas de sedimentos, água e de solos. Muitos trabalhos também têm sido realizados comparando esses e outros novos procedimentos com o tradicional Soxhlet.
ALONSO et al. (1998), estabeleceram uma metodologia analítica para a determinação de compostos fenólicos livres e ligados em amostras sólidas usando Soxhlet e extração por microondas (MAE). As condições ótimas foram determinadas pela mistura de porções de sedimentos não contaminados com uma mistura de 11 fenóis representativos, incluídos particularmente na lista da união européia e na lista de poluentes prioritários da EPA. A eficiência da extração com microondas, também foi investigada e comparada com a extração com o Soxhlet. Em geral, os valores obtidos usando MAE foram similares àqueles encontrados com a extração com Soxhlet. Entretanto, o MAE apresentou algumas vantagens quando comparado ao Soxhlet, como menor volume de solvente para extração e tempo sensivelmente menor de extração (30 a 40 min para 12 horas). Além disso, a mesma composição de solventes usadas para o Soxhlet foi válida para o MAE, não sendo necessários testes para adaptação(ALONSO et al., 1998).
SANTOS et al. (1998) determinaram clorofenóis em amostras de solo contaminadas utilizando extração com fluido supercrítico e detecção em cromatografia líquida com detector eletroquímico. Segundo os autores, foram encontradas: boa repetibilidade (4.9 to 11.8%), boa reprodutibilidade (4.9 to 12.5%), e baixos limites de detecção (3 to 150 ng/L). Os resultados mostraram que a extração com fluido supercrítico e detecção por cromatografia líquida com DCE foi um procedimento rápido e limpo, e que pode ser usado para análise de clorofenóis em solos contaminados, com a vantagem de reduzir o consumo de solventes e eliminar os passos de limpeza.
Comparando a extração em fluido supercrítico com a extração com Soxhlet, o tempo total requerido para o método analítico integral foi reduzido de 2 dias para 1,5 horas.
O banho ultra-sônico também é utilizado para amostras de solo e sedimento, apresentando vantagens em relação ao Soxhlet como o menor volume de solvente utilizado, menor tempo de extração, sendo que também oferece uma boa recuperação (LLOMPART et al., 1997). No trabalho de LLOMPART et al. (1997) a recuperação de fenóis e isômeros deste em amostras de solo foi cerca de 50% da real quantidade adicionada ao solo.
Em trabalhos realizados por KHODADOUST et al. (1999) e WALL & STRATTON (1991) apud KHODADOUST et al. (1999) foram encontrados resultados semelhantes em amostras de solo extraídas com banho ultra-sônico e em Soxhlet. WALL & STRATTON (1991) obtiveram recuperações comparáveis de PCP em solos arenosos, com 2,1 % de matéria orgânica, extraídos em Soxhlet tendo como solvente hexano-acetona (1:1) e extraídos com ultra-som, tendo como solvente etanol-tolueno. No trabalho de KHODADOUST et al. (1999), a recuperação de PCP em amostras de solo com partículas menores que 0,075 mm foi ligeiramente maior utilizando aparelho Soxhlet.
b) Limpeza
Em materiais complexos, como os solos e os sedimentos, os passos de extração têm que, na medida do possível, promover uma extração quantitativa dos poluentes, sem uma excessiva co-extração de materiais que possam interferir nas análises (GUENZI et al., 1974). Porém, quando estas substâncias estão presentes é necessário utilizar métodos de limpeza a fim de melhorar a confiabilidade qualitativa do método. Logo, a função da limpeza é um passo opcional na metodologia analítica de poluentes e seu uso depende do grau de pureza do extrato e da sensibilidade analítica desejada, bem como da variedade de impurezas existentes. Alguns tipos de água, muitos solos e a maioria dos extratos dos sedimentos, requerem algum tipo de limpeza, independente do método analítico escolhido. Os procedimentos de limpeza podem permitir uma distribuição quantitativa dos pesticidas para os passos analíticos e são também bastante importantes, para a determinação de baixas concentrações de pesticidas, aumentando muito a confiabilidade (GUENZI et al., 1974).
c) Análise e identificação
Para análise das substâncias extraídas, os métodos de separação (especialmente cromatografia líquida e gasosa) representam um importante papel, principalmente na determinação de resíduos de poluentes, seus metabólitos e os produtos de degradação no ambiente aquático (HATRÍK & TEKEL, 1996).
A cromatografia líquida e a gasosa são atualmente as melhores técnicas para determinação de traços de resíduos de poluentes. A cromatografia gasosa é um instrumento
muito importante e largamente usado para análises rotineiras de resíduos de compostos tóxicos (CHAU & AFGHAN, 1982).
A precisão da cromatografia gasosa é determinada pelo grau de recuperação dos analitos em cada fase da análise, a pureza dos padrões usados e o grau de separação dos interferentes (CHAU & AFGHAN, 1982).
A cromatografia gasosa somente é útil na análise de gases e de substâncias voláteis e termicamente estáveis. Quando isto não ocorre, particularmente no caso de substâncias de alta massa molecular e/ou contendo grupos funcionais fortemente polares, há necessidade de derivatização (COLLINS, 1997). A derivatização é a transformação de um composto químico em outro, com o intuito de facilitar a separação dos compostos de interesse dos interferentes, aumentar a sensibilidade para detectores específicos ou oferecer dados de confirmação para identificação dos compostos (GROB, 1983), e pode ser feita por pentafluorobenzilação, acetilação ou metilação. Na determinação de compostos clorofenólicos em amostras ambientais por CG/DCE, a acetilação ou a metilação são os métodos mais usados.
Após o preparo da amostra para análise cromatográfica, a mesma é introduzida por um sistema de injeção em uma coluna contendo a fase estacionária. O uso de um detector adequado na saída da coluna torna possível a detecção e quantificação destas substâncias (COLLINS et al., 1997). O limite de detecção é determinado pelo detector, o tipo e quantidade de compostos interferentes e o grau de concentração obtido na preparação da amostra. Em geral, o detector mais sensível e específico disponível para o composto de interesse deve ser usado para otimizar o sinal em relação a ruídos e, consequentemente, melhorar a precisão e reduzir o limite de detecção (GROB, 1983).
Em um sistema de cromatografia em fase gasosa o detector é, o principal responsável pela quantidade mínima de substância a ser detectada, enquanto que em princípio cabe à coluna estabelecer a quantidade máxima (LANÇAS, 1993). O detector por captura de elétrons tem alta sensibilidade para detecção de compostos halogenados e é preferido para a determinação de clorofenóis (GROB, 1983).
O detector de massas também pode ser utilizado nestas análises e trata-se de uma versão simplificada e econômica do espectrômetro de massas acoplado a cromatografia gasosa, tornando-se um poderoso aliado na identificação de compostos tóxicos. Esta associação permite obter informações a respeito da estrutura e da massa molecular do analito. Desde que a fragmentação dos compostos seja feita de uma maneira reprodutível, o espectro obtido pode ser considerado como a impressão digital do composto (VICINO, 1993).
O resultado da análise obtido após a adição de um composto tóxico em uma amostra, seguido pela extração, dá uma medida de recuperação baseada na quantidade conhecida do composto que foi adicionado (GUENZI et al., 1974).