Determinação da concentração total e das frações biodisponíveis de constituintes inorgânicos em amostras de massas de modelar, tintas do tipo guache/têmperas e brinquedos plásticos empregando ferramentas quimiométricas e a espectrometria atômica

Abstract

Estratégias analíticas para análise de brinquedos, com a finalidade da determinação de constituintes inorgânicos em amostras de massas de modelar, tintas do tipo guache/têmperas e brinquedos plásticos, além da determinação da fração biodisponível dos elementos nos brinquedos empregando a espectrometria atômica foram empregados. Na primeira estratégia, foram aplicados planejamentos experimentais para otimizar as condições de decomposição das amostras assistidas por radiação micro-ondas para análise de amostras de brinquedos. Métodos baseados em plasma acoplado indutivamente (ICP) foram utilizados para determinar as concentrações de 22 elementos em massas de modelar infantil. Os limites de quantificação (LoQ) obtidos variaram entre 0,30 mg kg-1 (Cu) e 0,14 g kg-1 (Al e K) empregando a espectrometria de emissão óptica com plasma acoplado indutivamente (ICP OES) e entre 0,003 mg kg-1 (Cd, Co, Sb e V) e 0,26 mg kg-1 (Se) por espectrometria de massa com plasma acoplado indutivamente (ICP-MS). A avaliação da confiabilidade do método foi confirmada através da análise dos materiais de referência certificados de tecido de ostra (Oyster tissue, NIST 1566b), farinha de arroz (Rice flour, NIST 1568b), folha de pessegueiro (Peach leaves, NIST 1547) e folha de tomateiro (Tomato leaves, NIST 1573a) bem como aplicando testes de recuperação em cinco níveis de concentração. As concentrações obtidas variaram entre <LoQ para Al, Ba, Ca, Cu, Fe, K, Mg, Na, P e S, e 75,86 ± 3,09 g kg-1 (Ca) para os elementos determinados por ICP OES, e variaram de <LoQ para As, Cd, Co, Cr, Mn, Ni, Pb, Sb, Se, Sr, V e Zn, a 121,05 ± 1,88 g kg-1 (Mn) para os elementos determinados por ICP-MS. Na segunda estratégia, foi realizada a determinação das concentrações totais e das frações biodisponíveis de As e Sb em amostras de tintas infantis do tipo guache/têmperas utilizando a análise por injeção em fluxo multiseringa acoplada à espectrometria de fluorescência atômica com geração de hidretos (MSFIA-HG-AFS). Para as determinações de As e Sb, as concentrações de NaBH4, KI e HCl, foram avaliadas como fatores. A otimização foi realizada através do planejamento Doehlert, tendo as intensidades de As e Sb totais como resposta múltipla. Os LoQ foram de 14 ng g-1(As) e de 8,6 ng g-1 (Sb). Para a determinação das concentrações biodisponíveis os LoQ foram de 16 ng g-1 para As e 7,1 ng g-1 para Sb. A precisão e exatidão do método analítico foram confirmadas através da análise dos materiais de referência certificados de argila (CRM 052, Loamy Clay 1, Sigma Aldrich, USA), e de água de rio (River Water, SLRS-4 National Research Council, Canadá) e através de testes de recuperação. O método analítico foi aplicado em vinte amostras de tintas do tipo guache/têmperas, em que as concentrações de As variaram entre < LoQ (< 14 ng g-1) e 136,0 ± 1,1 ng g-1, e as concentrações de Sb variaram entre < LoQ (< 8,6 ng g-1) e 74,0 ± 5,4 ng g-1. Para a determinação das frações biodisponíveis, o procedimento foi aplicado em oito amostras de tintas, em que para todas as amostras as concentrações de As (<16 ng g-1) e Sb (<7,1 ng g-1) ficaram abaixo do LoQ. Por fim, na terceira estratégia, foi empregado um planejamento Doehlert para a otimização das condições de decomposição das amostras assistidas por micro-ondas e determinação por ICP OES para as concentrações de Cd, Co, Cr, Cu, Mn, Ni e Pb e a MSFIA-HG-AFS para a determinação das concentrações de As e Sb em amostras de brinquedos plásticos. A exatidão foi avaliada através da análise do CRM de argila (CRM052, Loamy clay) e através de testes de recuperação. Os LoQ variaram entre 0,03 mg kg-1 (Cd e Mn) e 0,70 mg kg-1(Sb). As concentrações encontradas variaram entre <LoQ para As (0,30 mg kg-1) e 37,46 ± 3,00 mg kg-1 para Pb.

Analytical strategies for toy analysis, with the purpose of determining inorganic constituents in samples of modeling clay, gouache / tempering paints and plastic toys, in addition to determining the bioavailable fraction of the elements in toys using atomic spectrometry were employed. In the first strategy, experimental design were applied to optimize the Microwave-assisted digestion for analysis of toy samples. Methods based on inductively coupled plasma (ICP) were used to determine the concentrations of 22 elements in children's modeling clay. The limit of quantification (LoQ) obtained varied between 0.30 mg kg-1(Cu) and 0.14 g kg-1 (Al and K) using the Inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP OES) and between 0.003 mg kg-1(Cd, Co, Sb and V) and 0.26 mg kg-1 (Se) by Inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). The reliability assessment of the method was confirmed through the analysis of certified reference materials of oyster tissue (Oyster tissue, NIST 1566b), rice flour (Rice flour, NIST 1568b), peach leaf (Peach leaves, NIST 1547) and tomato leaf (Tomato leaves, NIST 1573a) as well as applying recovery tests at five concentration levels. The concentrations obtained varied between <LoQ for Al, Ba, Ca, Cu, Fe, K, Mg, Na, P and S, and 75.86 ± 3.09 g kg-1 (Ca) for the elements determined by ICP OES, and ranged from <LoQ to As, Cd, Co, Cr, Mn, Ni, Pb, Sb, Se, Sr, V and Zn, to 121.05 ± 1.88 g kg-1 (Mn) for the determined elements by ICP-MS. In the second strategy, the determination of the total concentrations and bioavailable fractions of As and Sb in samples of children's paints of the gouache / tempering type was carried out using the analysis by injection in Multisyringe flow injection analysis hidryde generation atomic fluorescence spectrometry (MSFIA- HG-AFS). For As and Sb determinations, NaBH4, KI and HCl concentrations were evaluated as factors. The optimization was performed through the Doehlert design, with the intensities of total As and Sb as a multiple response. The LoQs were 14 ng g-1 (As) and 8.6 ng g-1(Sb). For the determination of bioavailable concentrations the LoQ was 16 ng g-1 for As and 7.1 ng g-1 for Sb. The precision and accuracy of the analytical method was confirmed through the analysis of certified clay reference materials (CRM 052, Loamy Clay 1, Sigma Aldrich, USA), and river water (River Water, SLRS-4 National Research Council, Canada ) and through recovery tests. The analytical method was applied to twenty samples of gouache / tempering paints, in which the As concentrations varied between <LoQ (<14 ng g-1) and 136.0 ± 1.1 ng g-1, and the concentrations of Sb varied between <LoQ (<8.6 ng g-1) and 74.0 ± 5.4 ng g-1. For the determination of bioavailable fractions, the procedure was applied to eight paint samples, where for all samples the concentrations of As (<16 ng g-1) and Sb (<7.1 ng g-1) were below the LoQ. Finally, in the third strategy, a Doehlert design was used to optimize the decomposition conditions of samples by microwave-assisted and determination by ICP OES for the concentrations of Cd, Co, Cr, Cu, Mn, Ni and Pb and the MSFIA-HG-AFS for the determination of As and Sb concentrations in plastic toy samples. Accuracy was assessed by analyzing the clay CRM (CRM 052, Loamy clay) and through recovery tests. LoQ varied between 0.03 mg kg-1(Cd and Mn) and 0.70 mg kg-1 (Sb). The concentrations found varied between <LoQ for As (0.30 mg kg-1) and 37.46 ± 3.00 mg kg-1 for Pb.