Otimização de Método Analítico para Determinação de PCBs por

Otimização de Método Analítico para Determinação de PCBs por
CG-MS-MS em Amostras de Biota
1,2
1
1
F. M. Oliveira , T. M. Tavares , M. Beretta
Universidade Federal da Bahia, Instituto de Química, Campus de Ondina s/n, Salvador,BA, Brasil
2
SENAI-CETIND, Av. Luiz Tarquínio Pontes, 938, Lauro de Freitas, BA, Brasil
1
Resumo
Os bifenilos policlorados (PCBs) são compostos organoclorados sintéticos com principal uso como
óleos isolantes elétricos de transformadores e capacitores. São também chamados de Ascaréis.
Na década de 80 foi constatado que PCBs são compostos orgânicos persistentes no meio
ambiente, tóxicos e apresentam dioxinas como contaminantes. Nesta época já se encontravam
cerca de 70 a 90 congêneres de PCBs presentes no meio ambiente.
Apesar da proibição do uso dos PCBs em novos equipamentos, muitos equipamentos antigos
contendo PCBs continuam em uso sendo trocados gradativamente.
Os PCBs, sendo lipo-solúveis, apresentam alto potencial de bioconcentração. Um dos principais
indicadores da presença de PCBs no meio ambiente são os moluscos, que foram utilizados neste
trabalho.
A técnica mais utilizada para análise de bifenilos policlorados (PCBs) é a cromatografia a gás com
detetor de captura de elétrons (GC-ECD) e o processo de purificação através de colunas abertas
com florisil, alumina ou sílica, com separação de frações do extrato purificado.
Neste trabalho otimizamos uma técnica por GC-MS-MS (cromatógrafo a gás acoplado em
espectrômetro de massas tipo Ion-Trap com dupla seleção de íons) para quantificar PCBs em
moluscos. Os PCBs foram quantificados com base nas três misturas comerciais mais utilizadas:
Arochlor 1242, Arochlor 1254 e Arochlor 1260. Uma técnica de purificação de extratos em
uma única fração foi desenvolvida para se adequar à técnica de determinação instrumental por
GC-MS-MS, mais seletiva que a técnica por GC-ECD, tornando-a mais rápida e econômica. Esta
técnica de purificação foi testada além dos PCBs, para pesticidas organoclorados e policíclicos
aromáticos, com recuperações ≥80% para a maioria dos analitos. Limites de detecção do método
-1
(3σ) entre 0,8 ,2 ng/g e limites de quantificação do método (10σ) entre 2,7-4,0 ng/g foram obtidos
para as 03 misturas, com subamostras extraídas de 5g.
A técnica de análise por GC-MS-MS apresenta como vantagens o fato de ser uma técnica
confirmatória, pois cada pico pode ser verificado através de seu espectro de massas. Como
desvantagens apresenta o fato de ser mais trabalhosa a otimização do método, e o risco de não se
obter Limites de Detecção tão baixos quanto no método por GC-ECD, além da necessidade da
etapa de verificação de espectros após cada análise.
A técnica otimizada foi aplicada em 09 amostras de moluscos da espécie Anomalocardia brasiliana
(papa-fumo) colhidas entre outubro de 2000 e Fevereiro de 2001 em locais distintos da Baia de
Todos os Santos no estado da Bahia, Brasil.
Os resultados de PCBs obtidos em moluscos da Baia de Todos os Santos, que variaram entre <1 e
42 ng/g foram equivalentes aos resultados obtidos anteriormente. Estes resultados são indicativos
de contaminação apreciável em três áreas de influência urbana e urbana/industrial: dois sítios
próximos a área industriais e um próximo a antigo depósito de lixo da cidade do Salvador.
Introdução
As análises de PCBs envolvem tecnologia de ponta em termos de quantificação de compostos
orgânicos. É comum que se trabalhe em níveis de concentrações de partes por bilhão, que são os
níveis nos quais é possível detectar estes compostos na natureza.
A complexidade das misturas de PCBs faz necessário o uso de cromatografia capilar. O detetor
mais tradicionalmente utilizado tem sido o de Detetor de Captura de Elétrons (ECD ou DCE).
Neste trabalho a detecção e quantificação foi feita com Detetor de Massas tipo Ion trap operando
em modo MS-MS. A técnica GC-MS-MS foi otimizada para os níveis de detecção de PCBs em
amostras de moluscos coletados em locais representativos da Baia de Todos os Santos (Estado da
Bahia) preparados através de extração por ultra-som com solvente orgânico seguido de purificação
dos extratos por Cromatografia em Coluna Aberta (OCC ou CCA) em cartuchos de Florisil
adquiridos prontos. A purificação dos extratos por cromatografia líquida preparativa visa remover
tanto quanto possível a quantidade de compostos orgânicos provenientes da matriz de modo a se
aumentar ao máximo a especificidade do método de análise por Cromatografia a Gás e
Espectrometria de massas (minimização de “Falsos Negativos”), o que é requerido para os baixos
níveis de concentração deste trabalho. O procedimento de purificação também foi otimizado e
adequado à técnica instrumental da análise cromatográfica.
Para se avaliar ou corrigir as perdas dos processos de extração e purificação usou-se um Padrão
de controle (Surrogate) adicionado no início do processo de extração em todas as amostras.
Para minimizar os erros das análises cromatográficas usou-se um Padrão Interno, que foi
adicionado em todos os extratos prontos para injeção. Este composto foi a base de cálculo dos
resultados dos PCBs compensando erros de diluição das amostras, injeções cromatográficas, etc.
Este trabalho objetivou montar e otimizar técnicas de dissociação ativadas por colisões
ressonantes em um detetor de massas tipo Ion trap (MS-MS) e obter limites de detecção práticos
para a análise dos principais PCBs em moluscos. Uma avaliação preliminar da contaminação dos
moluscos da Baia de Todos os Santos foi feita com base nos resultados obtidos.
Uma vantagem da técnica MS-MS sobre o uso de Detetor de Captura de Elétrons (ECD) é o fato
de que a técnica MS-MS, uma vez bem otimizada, é menos sujeita a interferências, uma vez que
para cada pico obtido no cromatograma existe um respectivo espectro de massas que pode ser
usado como uma espécie de impressão digital, confirmando a identidade do composto. Isto deve
minimizar a ocorrência de “Falsos Positivos”.
Experimental
Pré-tratamento e separação. Amostras de uma massa homogeneizada de vários moluscos,
previamente secas com sulfato de sódio anidro, foram extraídas para compostos polares e semipolares usando duas porções de éter de petróleo grau pesticida (ligroína) em banho de ultra-som
-1
após adição de 20µL de uma solução a 100µg.mL de Fluoreno d10 como surrogate (Absolute
-1
-1
Standards #71490, 1000 µg.mL in methanol) e 25µL de uma solução a 10µg.mL de cada mistura
TM
TM
de PCBs como Spikes (diluições em clorofórmio de Arochlor 1242, Arochlor 1254 and Arochlor
TM
-1
1260, todos os três a 1000 µg.mL , como padrões em metanol da Absolute Standards,
respectivamente # 70018, # 70021 e # 70020). Os lipídios foram destruídos com 5mL de ácido
sulfúrico concentrado e agitação vigorosa por 30 segundos. O concentrado sobrenadante foi
purificado em uma coluna com 5g de Florisil (Varian 1225-6030): O mesmo passou pela coluna e o
solvente eluído foi descartado. Os analitos retidos na coluna de Florisil foram eluídos com 30mL
de Cloreto de Metileno grau pesticida em uma única fração. Esta purificação em uma única fração
foi otimizada considerando que este tipo de amostra geralmente é utilizada também para análises
de outros Poluentes Orgânicos Persistentes (POP) como Pesticidas Organoclorados e
Poliaromáticos. A tabela 4 mostra os resultados destes testes de purificação.
O volume deste extrato purificado foi reduzido para 0,2mL em um tubo cônico de 50mL utilizando
uma corrente de Nitrogênio ultrapuro. Posteriormente passou-se a utilizar ar comprimido purificado.
Neste mesmo tubo cônico adicionou-se 20µL de uma solução em clorofórmio de Acenafteno d10
-1
(1000 µg mL em metanol da Absolute Standards, # 79002) com Padrão Interno. As recuperações
dos Spikes de PCBs foram superiores a 78% em todos os casos. Volumes de 2µL dos extratos
purificados e concentrados foram injetados no GC-MS-MS com injetor em modo Splitless. Os
extratos (0,2mL) foram postos em vials de 2mL com septos de silicone faceados com teflon
contendo TriSpring Inserts de 200µL e injetados através de um amostrador automático. A
separação dos compostos foi feita usando uma coluna de 30m, 0,32mm de diâmetro interno e filme
de 0,25µm (100% Metil Silicone, Varian Factor Four - VF-1MS) em um cromatógrafo Varian 3800.
Colunas do tipo 5% Fenil-Metil Silicone também foram utilizadas posteriormente com separação
muito semelhante. A tabela 1 resume o programa utilizado no cromatógrafo.
Optimização do GC-MS-MS: A identificação e quantificação das misturas de PCBs foram feitas
utilizando um espectrômetro de massas tipo Ion Trap Varian Saturn 2000, operando em modo MSMS (dois estágios de seleção de íons). Na primeira seleção, dois íons moleculares eram
selecionados de cada mistura e na segunda seleção o sistema era programado com dissociação
ressonante utilizando 0,3v para cada um dos produtos e detectava-se os íons moleculares e os
produtos da perda de um Cloro nas moléculas. A otimização foi feita em 3 etapas
-1
1. Uma solução padrão contendo 10µg.mL de cada mistura de Arochlor em Cloreto de
Metileno foi injetada como “Ion Total” no sistema GC-MS-MS, e um cromatograma simples
foi obtido. Da relação de picos de cada mistura de PCBs, o melhor pico foi escolhido como
base para a identificação (tempo de retenção) e quantificação (curva analítica) em
amostras reais. A escolha do melhor pico foi baseada na altura do pico e na
representatividade para cada mistura. A figura 3 mostra um cromatograma dos padrões
indicando quais picos foram escolhidos para uso nos processos de quantificações
(preparos das curvas analíticas). Pode ser observado que o pico escolhido para uma
mistura não é encontrado nas outras, pelo menos em concentrações que possam causar
interferências. A tabela 2 mostra os tempos de retenção de cada pico escolhido.
2. O cromatograma foi dividido em segmentos de tempo de retenção correspondentes a cada
série de picos das misturas de PCBs mais o segmento de Padrão Interno e Surrogate. A
faixa de massas foi selecionada para cada mistura balanceando um número suficiente de
fragmentos do espectro e o ruído de fundo. A escolha de apenas uma unidade de massa
ao redor dos pesos moleculares levou em conta a alta estabilidade das moléculas de
PCBs, resultando em menor ruído. Para o padrão interno e o surrogate faixas maiores de
massas foram selecionadas, uma vez que estão em maiores concentrações e o ruído de
fundo é de menor importância. O nível de excitação no armazenamento (Excitation Storage
Level) é a massa equivalente a uma voltagem RF aplicada no Trap para estabilizar os íons
selecionados na primeira etapa da separação, e o valor de aproximadamente 0,4 X Massa
do íon selecionado foi mantido, como sugerido pela Varian. Estes valores podem ser vistos
na tabela 3.
3. Uma voltagem alternada suplementar é aplicada no ion trap para induzir uma dissociação
por colisões (CID) como segunda etapa de ionização. Se este valor for muito alto ocorre
muita fragmentação e apesar de um espectro mais rico ocorre menor resposta no detetor.
Se este valor é muito baixo não ocorre uma segunda fragmentação e a confirmação da
identidade fica comprometida pela presença de um único íon no espectro. O valor foi
otimizado em 0,3V através de uma série de 5 injeções com voltagem variando de 0,1V a
0,5V, em variações de 0,1V, com verificação visual dos espectros obtidos. As figuras 4, 5 e
6 mostram os picos e espectros otimizados.
Para as demais condições de programação os valores recomendados pela Varian foram mantidos.
O uso de programação MS-MS causou uma redução grande de ruído a uma redução em cerca de
30 vezes nos limites de detecção, como pode ser visto nas figuras 4, 5 e 6.
Calibração. Os padrões foram preparados diretamente em vials de 2,0mL com adição por
microsseringa das soluções diluídas dos analitos. Os PCBs foram utilizados em 4 concentrações:
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-1
-1
-1
-1
-1
-1
2,0µg.mL ; 1,0µg.mL ; 0,5µg.mL e 0,2 µg.mL (equivalentes a 80ng.g , 40ng.g , 20ng.g e
-1
8ng.g em moluscos) obtidas por diluição de 20 µL, 10 µL, 5,0 µL and 2,0 µL respectivamente das
-1
TM
soluções contendo 100 µg.mL das três misturas de Arochlors juntas (diluições em Clorofórmio
TM
TM
TM
-1
dos padrões de Arochlor 1242, Arochlor 1254 e Arochlor 1260, todos três a 1000 µg.mL em
metanol, da Absolute Standards, respectivamente # 70018, # 70021 e # 70020 ). Nos três padrões
-1
de calibração o Acenafteno d10 e o Fluoreno d10 foram mantidos a 10 µg.mL pela adição de 100
-1
µL de soluções a 100 µg.mL (diluição em clorofórmio do Acenafteno d10 e diluição em Metanol do
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Fluoreno d10, ambos a 1000 µg.mL em metanol adquiridos da Absolute Standards,
respectivamente # 79002 e # 71490). O volume final foi completado para 1,0mL com cloreto de
metileno com micropipeta. Pelo uso do padrão interno, os erros de diluição não tem influência
direta na curva analítica. As curvas analíticas foram preparadas com coeficientes de correlação
variando de 0,996 to 1,000. Os espectros de MS-MS representativos dos analitos foram capturados
destas soluções durante o processo de calibração.
Determinação dos Limites de Detecção do Método (LDM). Os Limites de Detecção do Método
-1
foram avaliados através de Spikes em moluscos na concentração de 4ng.g e calculados via 3
-1
desvios padrão de 7 análises. O LDM obtido foi de 1ng.g em moluscos e os valores foram
aproximadamente iguais para os três Arochlors
.
Coleta e preservação das amostras. As amostras de moluscos (Anomalocardia Brasiliana) foram
coletadas na maré baixa. Ao menos 20 indivíduos foram coletados em cada uma das nove
estações na baia de todos os santos no Brasil, de Outubro de 2000 a Fevereiro de 2001. As
amostras foram submetidas a liofilização alguns dias após a coleta, de modo que puderam ser
analisadas alguns meses depois sem problemas de preservação.
Resultados e Discussão
Das nove amostras coletadas da baia de Todos os Santos somente 3 amostras de moluscos
-1
mostraram presença de PCBs acima dos limites de detecção (aproximadamente 1ng.g ) como
mostra a Tabela 5,
-1
-1
Coincidentemente estas três amostras com resultados variando de 22ng.g a 42ng.g (base seca)
foram coletadas em locais urbanos, duas próximas a áreas industriais e uma próxima à antiga área
de lixo urbano da cidade de Salvador.
Os Controles da Qualidade Analítica (Brancos, Spikes e Duplicatas) que foram feitos durante as
análises das amostras apresentaram resultados aceitáveis. Os brancos apresentaram ausência
-1
dos analitos. As amostras com Spikes (na concentração de 50ng.g ) mostraram recuperações
variando de 58% a 92% e estas variações podem ser explicadas pelo fato de que as amostras
liofilizadas não foram umidificadas antes das análises, o que geralmente leva a melhores
-1
-1
recuperações. As duplicatas tiveram diferenças variando de 3 ng.g a 4 ng.g na faixa de
-1
-1
concentração de 7ng.g a 24ng.g , como mostra a tabela 6
TM
Uma amostra certifica de peixe da IAEA, valor certificado de Arochlor 1260 13+3 ng.g-1, foi
TM
-1
analisada e o resultado obtido de Arochlor 1260 foi 11+1 ng.g como mostra a Tabela 7.
Os resultados obtidos neste trabalho foram comparados com os resultados de uma diversidade de
trabalhos com moluscos em diferentes partes do mundo. No trabalho de Tavares em 1988 na baia
de Todos os Santos, os resultados foram similares. Os resultados foram considerados
relativamente baixos comparados com os resultados de alguns locais poluídos do mundo, como
mostra a Tabela 8.
TM
O limite de ingestão de Arochlor 1254 pela WHO é de 12µg/dia para uma pessoa de 60Kg. A
-1
-1
amostra mais contaminada deste trabalho tinha 42ng.g em base seca, equivalente a 6,09ng.g
em base úmida (considerando 85,5% de água nas amostras), assim, se a população ingerisse
100g por dia destes moluscos ingeriria apenas 0,609µg/dia, bem abaixo do limite da WHO.
Conclusões
Usando GC-MS-MS é possível obter limites de detecção e quantificação adequados para análise
-1
de PCBs em moluscos. Os limites de quantificação obtidos, na faixa de 4ng.g , são bem abaixo
dos valores considerados perigosos para ingestão. A técnica de GC-MS-MS tem a vantagem de
ser qualitativa e quantitativa, uma vez que os picos detectados podem ser confirmados pelos
espectros de massas, o que deve minimizar a ocorrência de “Falsos Positivos”.
As técnicas de purificação de extratos foram simplificadas e mostraram-se adequadas para
análises de PCBs, pesticidas organoclorados e PAHs por GC-MS-MS como mostram as
-1
recuperações de amostras de moluscos com spikes de 50ng.g .
As análises de moluscos Anomalocardia brasiliana (papa-fumo) coletadas em locais distintos da
-1
baia de Todos os Santos, estado da Bahia, Brasil, tiveram resultados variando de <1 a 42ng.g e
foram similares aos resultados obtidos em 1988 nesta baia. Estes resultados mostram
contaminações razoáveis de PCBs em 3 locais urbanos, sendo dois próximos a áreas industriais e
um próximo da antiga área de lixo urbano da cidade de Salvador.
A comparação com os resultados do trabalho de Tavares em 1988, em moluscos da mesma região
mostrou tendência para manter a mesma contaminação de PCBs em moluscos de 1988 a 2001 na
baia de Todos os Santos.
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Tabela-1: Programação do cromatógrafo utilizada em todas as amostras
Volume injetado: 2 µL
Pressão da coluna: 2 psi
Temperatura do Injetor: 250ºC
Programação do forno
50ºC
15ºC/min. 110ºC
6ºC/min.
Injetor Splitless (sem divisão): Tipo 1177
270ºC
15ºC/min.
300ºC
2,33min.
Tabela-2: Picos usados na detecção e quantificação das misturas de PCBs por GC-MS-MS
Composto
Acenafteno d10 (PI)
Fluoreno d10 (SRG)
Arochlor
 1242
Arochlor
 1254
Arochlor
 1260
Decaclorobifenila (SRG)
Tempo
(min.)
de
Retenção Retenção Relativa
ao Acenafteno d10
10,8
1,000
12,5
1,157
16,2
1,500
21,9
2,028
27,6
2,555
32,2
2,981
Tabela 3: Programação do detetor de massas em modo MRM
Reações)
Segmento MRM Compostos
(minutos)
Monitorados
0
4,00
- 4,00
- 14,00
Faixa da
Varredura
(Scan)
-100-200
14,00 - 20,00
Solvente
Acenafteno d10 (PI) e
Fluoreno d10 (SRG)
Arochlor 1242
20,00 - 24,00
Arochlor 1254
280-340
24,00 - 30,00
Arochlor 1260
350-400
30,00 - 37,00
220-270
Decaclorobifenila
480-510
(SRG)
Condições constantes para todos os Segmentos
EI (Ionização por Elétrons):
Scan Time (Tempo de varredura):
Emission Current (Emissão de corrente):
Target TIC (Alvo para Total de Contagem de Íons):
Max. Ionization time (Tempo máximo de ionização):
Pre-Scan time (tempo de pré-ionização):
1,2
Íons para quantificação
Íon principal em negrito
162+164
174+175
256+258
326+324
396+394
498+496
(Monitoramento Múltiplo de
Íons + Faixa
Excitation
Storage Level
Nenhum
164+3
175+3
256+1
258+1
324+1
326+1
394+1
396+1
498+3
-100
100
110
110
130
130
180
180
220
Auto (automática)
0,3 segundos
50µA
5000 counts
25000µseg.
20µseg.
Condições constantes para todos os íons selecionados
Íon Preparation (Preparo de íons):
MRM (Monitoramento múltiplo de reações)
Waveform Type (Tipo de forma de onda):
Ressonant (Ressonante)
Excitation amplitude (Amplitude de excitação):
0,3V
-1
Tabela-4: Purificação em uma única fração. Spikes de 50 ng.g em moluscos
Composto
Teste 1
%Recup.
Teste 2
%Recup.
Teste 3
%Recup.
PCBs
40
92
Arochlor 1242
30
88
Arochlor 1254
42
74
Arochlor 1260
Poliaromáticos
Naftaleno
4
8
Acenafeno
0
0
Fluoreno d10 (SRG)
5
4
Fluoreno
0
28
Antraceno
0
0
Pest. Organoclorados
Lindano
32
44
Heptachlor
16
26
Aldrin
12
26
Heptachlor epoxide
24
34
Chlordano
20
34
DDE
22
40
DDD+DDT
28
58
Todos os testes foram efetuados com purificação prévia com
Teste 4
%Recup.
Teste 5
%Recup.
80
78
70
84
64
80
84
78
84
26
0
21
50
0
42
24
40
64
2
102
62
81
112
64
38
46
4
78
20
72
42
36
28
40
54
80
66
94
ácido sulfúrico.
98
68
108
104
76
114
99
%Recup. = Percentual de recuperação dos 50ng/g de compostos adicionados na amostra.
Teste-1: 30mL de 20% Éter etílico :80% de Petróleo. Florisil ativada.
Teste-2: 30mL de 20% Éter etílico :80% de Petróleo. Florisil com 0,5% água.
Teste-3: 30mL de 50% Éter etílico :50% de Petróleo. Florisil com 0,5% água.
Teste-4: 30mL de 50% Éter etílico :50% de Petróleo. Alumina com 1,0% água.
Teste-5: 30mL de Cloreto de Metileno 100%. Florisil com 1% água.
Tabela-5: Resultados obtidos nas amostras coletadas de moluscos
Código
Estação
Total de PCBs
Arochlor
 Arochlor

Arochlor

1242
1254
1260
ng/g
ng/g
ng/g
ng/g
T01
Cabrito
7
20
15
42
T02
São Tomé de Paripe
ND
11
16
27
T03-4
Mapele
ND
10
12
22
T04-1
Ilha de Maré
ND
ND
ND
ND
T06
Coqueiro Grande
ND
ND
ND
ND
T12
Dom João
ND
ND
ND
ND
T20
Mutá
ND
ND
ND
ND
T22
Jiribatuba
ND
ND
ND
ND
T25
Saubara
ND
ND
ND
ND
Todos os resultados são em base seca. Teor de umidade médio: 85,5%.
Tabela-6: Resultados do Controle da Qualidade Analítica (CQA)
CQA
Valor Esperado
Valor obtido
-1
-1
ND
(<1ng.g
)
ND (<1.2 ng.g )
Prova em Branco de Arochlor 1242
-1
-1
ND (<1.0 ng.g )
Prova em Branco de Arochlor 1254 ND (<1ng.g )
-1
-1
ND (<0.8 ng.g )
Prova em Branco de Arochlor 1260 ND (<1ng.g )
-1
50 ng.g
29 (58% de recuperação*)
Spike de Arochlor 1242
-1
50 ng.g
33 (66% de recuperação*)
Spike de Arochlor 1254
-1
50 ng.g
46 (92% de recuperação*)
Spike de Arochlor 1260
-1
-1
Resultados
semelhantes
7 ng.g e 10 ng.g
Duplicata de Arochlor 1242
-1
Resultados semelhantes 20 ng/g e 24 ng.g
Duplicata de Arochlor 1254
-1
Resultados semelhantes 15ng/g e 18ng.g
Duplicata de Arochlor 1260
* Estes valores relativamente baixos podem ser atribuídos à análise dos moluscos liofilizados sem
uma prévia umidificação.
Tabela-7: Análise de uma amostra certificada (IAEA-406 - Peixe)
PCB
Arochlor 1260
Valores certificados em ng/g
Média + Desvio Padrão
Limite Inferior – Limite
(de 11 Laboratórios)
Superior dos resultados
13 + 3
8 - 15,5
Valor obtido
neste trabalho
11+ 1
Tabela-8: Comparação com alguns resultados de PCBs em moluscos em diferentes partes
do mundo (resultados em base seca)
Escopo
Este Trabalho (Baia de Todos os Santos, 2000 a 2001)
Baia de Todos os Santos, 1988 (Tavares, 1988)
Salvador, 1995 (Taniguchi, 1995)
Costa brasileira, 1995 (Taniguchi, 1995)
Costa do Rio de Janeiro, 2001 (Taniguchi, 2001)
Costa Portuguesa, 1985 (Benoliel, 1986)
Baia do Almirantado, Antárctica, 1991 a 1994 (Penteado, 2000)
Golfo do México, 1990 (Sericano, 1990)
Mediterrâneo (Espanha), 1988 (Pastor, 1988)
Pacífico Noroeste (Hong-Kong), 1987 (Tanabe, 1987)
ND = Não Detectado.
-1
Total de PCBs ng.g
ND a 42
ND a 30
6,93 a 50,01
ND a 143,41
12,8 a 141,7
3,0 a 148,7
ND a 234,1
3,6 a 1740
10,8 a 1264
20
a 3136
ANEXO
Descrição de operação do Ion-Trap com figuras
Figura 1: Ionização – impacto de elétrons
Na figura 1 os compostos entram no Ion Trap ao saírem da coluna capilar. Uma voltagem positiva é aplicada
rapidamente no Eletron Gate acelerando elétrons provenientes do filamento de Tungstênio aquecido que são
direcionados pela lente para o interior da cavidade.
Observar que a cavidade do Ion Trap é composta por 3 eletrodos de aço inox separados por espaçadores de
quartzo (não visíveis na figura). O eletrodo central circunda o Ion Trap, embora isto não seja mostrado na
figura.
O multiplicador de elétrons é o detetor efetivamente. Os íons positivos ejetados da cavidade chocam-se com a
superfície interna do multiplicador removendo elétrons que chocam-se com outros pontos da superfície
liberando mais elétrons. A voltagem aplicada entre o início e o final do multiplicador de elétrons devem
5
garantir que um íon gere 10 elétrons.
Figura 2: Ionização – formação de íons positivos
Os elétrons acelerados colidem com as moléculas presentes no Ion Trap e removem elétrons destas
moléculas formando íons positivos (íons moleculares). Podem formar-se também íons negativos, mas a
proporção é muito baixa.
Os íons positivos, muitas vezes sem estabilidade, fragmentam-se formando outros íons.
A maior parte dos íons formados tem apenas uma carga positiva, embora possam formar-se íons com mais de
uma carga.
Em moléculas que formam íons moleculares muito instáveis, geralmente por ausência de átomos
eletronegativos e de ligações ressonantes, como os hidrocarbonetos alifáticos, os íons moleculares quase não
são percebidos nos fragmentogramas visto a rapidez com que se fragmentam.
Figura 3: Armazenamento (Trap)
Aplicando-se uma baixa voltagem alternada (de rádio freqüência ou RF) no eletrodo central consegue-se
manter os íons positivos oscilando em órbitas no centro do Ion Trap. Por uma questão de inércia os íons mais
leves (menor relação massa/carga) oscilam em órbitas maiores e os íons mais pesados (maior relação
massa/carga) oscilam em órbitas menores.
Figura 4: Análise (Scan)
A voltagem alternada (RF) do eletrodo anel vai aumentando gradualmente. Cada valor de voltagem equivale à
desestabilização de íons com uma certa relação massa/carga. Cada íon ao atingir a voltagem que lhe
desestabiliza (sua voltagem ressonante) é ejetado verticalmente do Ion Trap. Os íons ejetados para cima são
neutralizados no filamento. Os íons ejetados para baixo chocam-se com o multiplicador de elétrons sendo
detectados. O espectro de massas (ou fragmentograma) mostra a abundância de cada massa que choca o
multiplicador de elétrons. Um Scan dura frações de segundo.
O Ion Trap é previamente calibrado (geralmente semanalmente) com um composto químico conhecido, de
forma automática: A cada íon (massa/carga) que se forma normalmente na ionização deste composto o
software associa uma voltagem gerando internamente uma curva de Voltagem X Massa.
Figura 5: Fim do Ciclo
Ao atingir uma voltagem elevada (geralmente acima de 3.000V, que equivale a massas em torno de 600
u.m.a.) o Ion Trap está limpo e o ciclo se reinicia.
Quando o ciclo é do tipo MS/MS, a etapa de armazenamento é modificada e nela faz-se uma seleção dos íons
de interesse, e a seguir uma ionização induzida por colisões que é favorecida pela aplicação de uma segunda
voltagem alternada (ressonante ou não ressonante) entre os eletrodos superior e inferior. A seguir a etapa de
Scan é feita normalmente.