Desenvolvimento de métodos de GC/TOFMS, GC/MS/MS e GC-FID para a monitorização de PAHs

Abstract

Os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (PAHs) são compostos orgânicos considerados poluentes uma vez que as suas propriedades físico-químicas favorecem a toxicidade, e persistên-cia no ambiente. A sua presença nas águas deve-se à libertação de águas residuais que contêm contaminantes orgânicos para o ambiente. Também é possível detetá-los em águas para consumo. A exposição humana a estes compostos é feita principalmente pela ingestão de alimentos e água. A IARC (International Agency for Research on Cancer) classificou alguns PAHs como potenciais compostos carcinogénicos e confirmou o benzo[a]pireno como carcinogénico. Em de-zembro de 2020, a Comissão Europeia instituiu a Diretiva 2020/2184 onde estabeleceu valores limites de 0,01 ppb para a concentração de benzo[a]pireno e de em 0,1 ppb para soma das con-centrações de benzo[b]fluoranteno, benzo[k]fluoranteno, benzo[g,h,i]perileno e indeno[1,2,3-c,d]pireno em águas para consumo humano, o que torna importante a sua monitorização. As metodologias atuais recorrem a espectrometria de massa (MS) que é bastante dispendi-osa, pelo que há a necessidade de desenvolver métodos alternativos mais económicos. O objetivo desta dissertação centrou-se no estudo e desenvolvimento de um método para a monitorização de PAHs em águas próprias para consumo por GC/TOFMS, GC/MS/MS e GC-FID. Foram realizados vários estudos nomeadamente, o screening dos parâmetros das condições operacionais de LVI-PTV-GC/TOFMS e o desenvolvimento de um método de GC/MS/MS. Os resultados do estudo de otimização operacional da injeção e da separação cromatográfica serão transpostos para o GC-FID. No screening, a temperatura da fonte de ionização, injetor e o tempo de splitless foram otimizados. No entanto, a pressão e o tempo da purga necessitam de ser otimizados. O modo de MRM teve um desempenho deficiente devido a uma avaria no equipamento. Foram conseguidos limites de deteção e de quantificação entre 20 e 200 ppb. Os testes de recu-peração demonstraram a necessidade de otimizar o procedimento de preparação de amostra. Concluindo, a técnica de injeção de LVI-PTV demonstrou ser promissora e a otimização do procedimento de preparação de amostra é crucial para alcançar aos limites pretendidos.

The polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are organic compound considered pollutant since their physicochemical properties favor toxicity and persistence in the environment. Its pres-ence in water is due to the release of wastewater that contains organic contaminants to the envi-ronment. It is also possible to detect them in drinking water. Human exposure to these compounds is mainly caused by ingestion of food and water. IARC (International Agency for Research on Cancer) has classified some PAHs as pos-sible and likely carcinogenic compounds stating benzo[a]pyrene as a carcinogen. In December 2020, the European Commission instituted Directive 2020/2184 established limit values for the concentration of benzo[a]pyrene at 0.01 ppb and the sum of the concentrations of benzo[b]fluo-ranthene, benzo[k]fluoranthene, benzo[g,h,i]perylene and indeno[1,2,3-c,d]pyrene at 0.1 ppb in drinking water, which makes their monitoring important. Current methodologies use mass spectrometry (MS) are quite expensive, so there is a need to develop alternative methods that are more economical. The aim of this dissertation is focused on the development of a method for monitoring PAHs in drinking water by GC/TOFMS, GC/MS/MS and GC-FID. Several studies were carried out, namely, the screening of the parameters of the operating conditions of LVI-PTV-GC/TOFMS and the development of a GC/MS/MS method. These results will be transferred to the GC-FID system. In the screening process the temperature of the ion source, inlet and the splitless time were optimized. However, the vent pressure and time need further optimization. The MRM method performed poorly due to equipment malfunction. Limits of detection and quantification between 20 and 200 ppb were achieved. Recovery tests demonstrated the need to optimize the SPE procedure. In sum, the LVI-PTV injection technique proved to be promising and the optimization of the SPE procedure is crucial to reach the intended limits.