Compostos carbonílicos no ar em ambientes de trabalho de carvoarias na Bahia

Abstract

Este trabalho foi realizado com os seguintes objetivos: apresentar uma metodologia analítica aplicável à determinação de compostos carbonílicos (CC) em fase vapor, em amostras estacionárias e pessoais coletadas em ambientes de trabalho de carvoarias; determinar o perfil dos CC presentes no ar inalado pelos trabalhadores e; quantificar os CC no ar, na fase vapor, em locais de trabalho e na zona respiratória de trabalhadores carvoeiros. Os trabalhos de campo foram realizados em quatro carvoarias que produziam o carvão a partir da queima de pinho e de eucalipto, todas localizadas a cerca de 150 km, a nordeste de Salvador. Cartuchos Sep-Pak® C18 impregnados com solução ácida a 0,2% de 2,4 dinitrofenilhidrazina coletaram eficientemente os CC atmosféricos, em vazões em torno de 0,1 L/min e quando a duração da coleta foi de, no máximo, 240 minutos, para as amostras pessoais e 120 minutos, para as estacionárias. Foram desenvolvidos dois protocolos analíticos (Método “1” e Método “2”), ambos por cromatografia líquida de alta eficiência utilizando bomba com gradiente de eluição de solventes e sistema de detecção por UV/Visível (365 nm), para a separação e quantificação das 2,4-dinitrofenilhidrazonas de vários CC. O Método “1” permitiu separar e quantificar, em menos de 16 minutos, acetaldeído, acroleína, benzaldeído, ciclohexanona, ciclopentanona, 2- etil hexanal, formaldeído, furfural, hexanal, 2-hexenal, octanal, 2-pentenal, propanal, e propanona, com destaque para a separação dos pares acroleína-furfural e propanona-propanal. Além disso, permitiu estimar a soma das concentrações dos isômeros C4, butanal-isobutanal- butanona. O Método “2” permitiu separar e quantificar, em menos de 30 minutos, 13 dos 17 CC citados para o Método “1”. Por este método foi possível separar a butanona da mistura de butanal e isobutanal. O mesmo não ocorreu com a acroleína e o furfural, que co-eluíram. Os limites de detecção e de quantificação para o formaldeído, o acetaldeído e a propanona foram bastante afetados pelos níveis desses compostos encontrados nos brancos de amostra. Acetaldeído, formaldeído, furfural, isômeros C4 e propanona foram os CC confirmados em todas as amostras coletadas, nas quatro carvoarias. Vários outros CC desconhecidos foram detectados nas amostras. Ciclopentanona, 2-pentenal e CC acima de C8 não foram detectados nas amostras pelos dois métodos cromatográficos. Em amostras válidas foram determinadas concentrações de formaldeído entre 15,0 e 139,1 µg m-3, de acetaldeído entre 37,9 e 164,8 µg m-3, de propanona entre 9,6 e 483,0 µg m-3, de furfural entre 38,9 e 113,7 µg m-3 e de isômeros C4 (butanal+isobutanal+butanona) entre 9,8 e 132,4 µg m-3, em amostras pessoais. Em amostras estacionárias, as faixas de concentrações desses mesmos compostos foram respectivamente, 20,4 a 160,2 µg m-3, 118,6 a 283,6 µg m-3, 327,5 a 643,6 µg m-3, 69,9 a 162,9 µg m-3 e 100,0 a 176,1 µg m-3. Os resultados indicam que os trabalhadores das carvoarias se expõem a concentrações de formaldeído, acetaldeído e furfural acima dos limites estabelecidos por alguns organismos internacionais, como o National Institute for Occupational Safety and Health - NIOSH e o Health Based Exposure Levels Committee - HBELC, ambos dos Estados Unidos. Estes são os primeiros resultados de concentrações de CC no ar obtidos em ambientes de trabalho e na zona respiratória de trabalhadores de carvoarias, que se tem conhecimento até o momento.

The goals of the present work were to present an analytical methodology applicable to the determination of carbonyl compounds (CC) in vapor phase, in area and personal samples collected in charcoal company workplaces; to determine the CC profile in air inhaled by charcoal workers; and to quantify the CC in vapor phase in air of workplaces and breathing zone of workers in charcoal companies. The measurements were obtained in air samples collected in four companies located about 150 km north of Salvador, Bahia, Brazil, which burn eucalyptus and pinus to produce charcoal. The results showed that CC were efficiently collected on Sep-Pak® C18 cartridges coated with 0.2% acidic solution of 2,4- dinitrophenylhydrazine when the sampling flow rates were around 100 mL/min and the sampling time was 240 minutes for the personal samples and 120 minutes for area samples. Two chromatographic methods (Method 1 and Method 2) for separation and quantification of several 2,4-dinitrophenylhydrazones (2,4-DNPHO) were developed using a high performance liquid chromatography system with a gradient pump for the solvent elution and a UV detector (365 nm). Method 1 was able to separate and quantify, in less than 16 minutes, the 2,4- DNPHO of acetaldehyde, acrolein, benzaldehyde, cyclohexanone, cyclopentanone, 2-ethyl hexanal, formaldehyde, furfural, hexanal, 2-hexenal, octanal, 2-pentenal, propanal, and propanone, and estimated the sum of C4 isomers, butanal-isobutanal-butanone. This method separated well acrolein from furfural and propanal from propanone hydrazones. Method “2” allowed separation and quantification, in less than 30 minutes, of 13 of the 17 CC listed for Method 1. This method separated butanone from other components of the C4 mixture and enables the separation of acrolein from furfural. In both methods, the detection and the quantification limits of acetaldehyde, formaldehyde, and propanone were affected by the amount of these compounds found in the blank samples. Acetaldehyde, formaldehyde, furfural, C4 isomers, and propanone were the CC confirmed in all samples collected in all charcoal companies. Several unknown CC were also found. Cyclopentanone, 2-pentenal, and carbonyl compounds with more than 8 carbon atoms were not detected in any of the samples by these methods. Concentrations of formaldehyde, acetaldehyde, propanone, furfural, and C4 isomers (butanal+isobutanal+butanone) found in personal samples ranged between 15.0 and 139.1 µg m-3, 37.9 and 164.8 µg m-3, 9.6 and 483.0 µg m-3, 38.9 and 113.7 µg m-3, and 9.8 and 132.4 µg m-3, respectively. In area samples, the concentrations of the same CC were between 20.4 and 160.2 µg m-3, 118.6 and 283.6 µg m-3, 327.5 and 643.6 µg m-3, 69.9 and 162.9 µg m-3, and 100.0 and 176.1 µg m-3. These results indicated that charcoal workers were exposed to formaldehyde, acetaldehyde, and furfural concentrations that exceed the limit values suggested by the National Institute for Occupational Safety and Health - NIOSH and the Health Based Exposure Levels Committee - HBELC. These were the first results of CC concentrations in workplace air and in breathing zone of charcoal workers reported in the scientific literature up to this mome