As baguetas coletadas para a análise química foram secas em condições naturais, fixadas com fita dupla face em suporte de madeira específico e levadas ao micrótomo de deslize WLS (deslocamento de 40 cm) para o polimento da seção transversal, para que os limites dos anéis de crescimento pudessem ser estabelecidos. Para tanto, utilizou-se de um conjunto de navalhas de aço descartáveis, descontaminadas com ácido nítrico 10% (HNO3
10%) e mergulhada em água destilada e deionizada, no início de preparo de cada amostra. Na sequência, as amostras foram analisadas conforme os procedimentos descritos no item 4.7 para a estimativa da idade das árvores e determinação dos pontos (anéis) de avaliação.
Os experimentos com LIBS foram conduzidos em parceria com o grupo de pesquisa em espectrometria atômica, do Centro de Energia Nuclear na Agricultura (CENA), da Universidade de São Paulo.
Para o desenvolvimento das análises foi utilizado um laser Q-Switched Nd:YAG (Brilliant, Quantel) operando no comprimento de onda fundamental (1064 nm), com taxa de repetição de 10 Hz e espectrômetro modelo ESA3000 (LLA Instruments), sistema óptico com montagem Echelle e detector ICCD. Este espectrômetro permite a aquisição de sinais do espectro de emissão na região entre 200 e 780 nm, com poder de resolução entre 10000 e 20000. A emissão do plasma foi focalizada na entrada da fibra óptica (1,5m; 600 µm) do espectrômetro utilizando um telescópio composto de lentes de sílica fundida de 50 e 80 mm (Figura 15).
As condições de operação foram de 100 pulsos por ponto, 100 mJ por pulso, 17,5 cm de distância entre a lente de focalização do laser e a amostra, 2500 de amplificação, 2 µs de atraso e 5 µs de integração, em atmosfera de argônio e com o sistema óptico de coleta da radiação emitida pelo plasma posicionado a 25° em relação ao eixo de focalização do laser. A energia dos pulsos do laser foi monitorada com um detector de energia equipado com sensor piroelétrico, modelo FieldMax II-P Coherent.
As amostras radiais do lenho das árvores foram fixadas em um porta amostra, na unidade de ablação, com translação manual em 2 eixos. Foram selecionados 12 anéis de crescimento por amostras, distribuídos nas porções inicial, intermediária e final da amostra (sentido medula-casca), conforme esquema apresentado na Figura 16, sendo que a distância entre as porções variou de acordo com a idade (número de anéis) e o comprimento de cada
amostra. Para cada anel de crescimento selecionado, foram avaliados 3 pontos ao longo da largura da amostra, totalizando 36 pontos por amostra.
Figura 15 – (A) Arranjo geral do experimento com LIBS; (B) Vista frontal do sistema óptico (lente de focalização do laser e telescópio) e porta amostra
Os sinais de emissão dos elementos químicos (Figura 17) foram identificados através do software ESAWIN (LLA Instruments GmbH ) e são apresentados na Tabela 5.
Os valores de intensidade de emissão e área de pico obtidos foram corrigidos através da subtração dos sinais médios de emissão das regiões espectrais independentes (BG) localizadas nas proximidades (anterior e posterior) das linhas de emissão dos analitos, aplicando-se o software MATLAB 7, conforme metodologia utilizada por Nunes (2010) e Carvalho (2011).
Após o tratamento dos dados, para os elementos que apresentaram mais de uma linha de emissão, selecionou-se apenas a considerada mais sensível (maiores valores de intensidade e área de pico), com o intuito de facilitar a comparação dos resultados entre os sítios e as espécies.
Cabe ressaltar que cada valor obtido nesta etapa refere-se aos espectros acumulados dos 3 pontos avaliados em cada anel de crescimento, incidindo-se 100 pulsos consecutivos/ponto.
Figura 17 – Exemplo de espectro de emissão de uma amostra de C. pluviosa, do sítio urbano, obtido com 100 pulsos
Tabela 5 – Elementos e linhas de emissão selecionadas para as análises por LIBS
Al B Ca Cu Fe K Mg Mn Na P Si Zn
206.200 213.855
Elemento e Linha(s) de emissão (nm)
404.414 277.670 277.983 280.271 285.213 257.610 588.995 589.593 213.618 214.914 251.611 288.161 308.216 309.271 249.677 249.773 315.887 442.544 324.755 259.942 275.573
4.10.2 Determinação da concentração total de elementos químicos por ICP OES
A aplicação da técnica de espectrometria de emissão óptica por plasma acoplado indutivamente (ICP OES) visou a determinação da concentração total de macro e micro nutrientes e de elementos potencialmente tóxicos no lenho das árvores.
Amostras do lenho de 3 árvores/espécie/sítio, previamente analisadas por LIBS, foram cominuidas com auxílio de uma micro-retífica Dremell, modelo 4000. Em seguida, foram digeridas em triplicada em forno de micro-ondas modelo ETHOS 1600, transferindo-se 250 mg de cada amostra para frascos de digestão e adicionando-se 6,0 ml de HNO3 20%
v/v e 2,0 ml de H2O2 30% m/m em frasco de TFM®. As amostras foram devidamente
acomodadas em um rotor e levadas ao forno de micro-ondas, aplicando-se o programa de digestão da Tabela 6.
Passado o período de resfriamento, a soluções das amostras digeridas foram transferidas para tubos do tipo Falcon, completando-se o volume para 25 ml com água purificada em sistema Milli-Q. Estes mesmos procedimentos foram aplicados para o material certificado NIST 1575a - Trace Elements in Pine Needles (Anexo A).
Os digeridos foram analisados com ICP OES, em condições robustas de análise (SILVA et al., 2002), com equipamento da marca Thermo Scientific (iCAP 6000 series) que possui visão axial e radial e nebulizador de fluxo cruzado, do Departamento de Química, da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar).
As seguintes linhas de emissão foram selecionadas: (i) Al 167,079 nm, (ii) B 249,678 nm, Ca 431,825, (iv) Cd 226,502, (v) Co 228,616, (vi) Cr 267,716, (vii) Cu 327,396, (viii) Fe 259,940, (ix) K 691,107, (x) Mg 279,553, (xi) Mn 257,610, (xii) Na 588,995, (xiii) Ni 231,604, (xiv) P 177,495, (xv) Pb 220,353, (xvi) Si 212,412 e (xvii) Zn 213,856. Como critério de seleção entre as distintas linhas de um mesmo analito, consideraram-se os resultados gerados pela análise dos padrões (curvas de calibração), a ocorrência de saturação do detector do espectrômetro e a maior sensibilidade observada.
Tabela 6 - Programa utilizado para digestão das amostras do lenho em fornos micro-ondas
1 20 140 1000
2 20 140 800
3 10 resfriamento