Metodologías combinadas de análisis en línea estudios de especiación de arsénico inorgánico en aguas subterráneas = Combined methodologies of analysis on line: studies of inorganic arsenic speciation in underground waters - Sigrist, Mirna; Tudino, Mabel B.; e-libro, Corp. (Buenos Aires, Argentina : Universidad de Buenos Aires, 2009)
El objetivo del presente trabajo es el estudio y la optimización de metodologías analíticas combinadas para la evaluación de arsénico total y sus especies inorgánicas a nivel de vestigios en aguas naturales. Las distintas estrategias se basaron en sistemas de inyección en flujo (FI) acoplados a generadores de hidruros (HG) y detectores atómicos (AAS) con atomizador de tubo de cuarzo (QT). Las metodologías para la "especiación" elemental de arsénico en aguas naturales desarrolladas en este trabajo fueron optimizadas en condiciones no usuales para FI-HG-QT-AAS con el objetivo de mantener la distribución original de especies existente en el momento del muestreo. En el Capítulo 1 se presenta un panorama actualizado del problema sanitario ocasionado por la presencia de arsénico en las aguas subterráneas utilizadas para consumo humano en diferentes regiones del planeta, la relación existente entre las características hidrogeológicas de los reservorios naturales y la especie arsenical predominante, los avances aportados por recientes estudios toxicológicos y epidemiológicos como así también, el estado de la reglamentación sobre el tema a nivel nacional e internacional. Las metodologías analíticas más utilizadas en la determinación de arsénico y sus especies son también presentadas y discutidas en este capítulo. En el Capítulo 2 se realiza una revisión detallada de las diferentes estrategias mencionadas en la literatura para la preservación de las especies metálicas a nivel de vestigios en muestras acuosas. Se presenta un muestreador para la extracción de agua subterránea destinada al análisis de "especiación", el que fuera diseñado y construido en ocasión de este trabajo, con el objetivo de conservar la integridad de las muestras y las especies arsenicales durante las operaciones de muestreo. Las tareas de muestreo realizadas han involucrado la separación de las especies de arsénico inorgánico en campo mediante la utilización de resinas de intercambio aniónico fuertes y la recolección de las muestras para su análisis en laboratorio utilizando métodos en línea. Se discuten aquí, las ventajas y desventajas de la adición de preservantes en campo cuando el objetivo es el análisis de "especiación", justificándose de esta forma la modalidad adoptada en este trabajo.En el Capítulo 3 se presenta la optimización de una metodología FI-HGAAS para la determinación selectiva de As(III) mediante discriminación por pH en muestras de agua no acidificadas, en decir, sin preservar. Se presentan los mecanismos de transferencia de masa del analito desde el generador al detector y se postulan mecanismos de generación de átomos en tubos de cuarzo. Se analiza la bondad del diseño del sistema en flujo en términos de control de la dispersión (física y química) del bolo de muestra en el volumen total del manifold. Se muestran los resultados obtenidos en condiciones optimizadas y se hace una evaluación crítica de la influencia de las distintas variables operativas en la respuesta analítica ya que, la valoración en un medio de baja acidez, es atípica para el sistema FI-HGAAS empleado. En el Capítulo 4 se presenta un segundo método para la "especiación" de arsénico basado en un proceso de extracción en fase sólida (SPE) en columna para la separación de As(III) y As(V) a través de intercambio de iones, acoplado a un sistema de generación de hidruros y detección por espectrometría atómica. Las variables del sistema SPE-FI-HG-QT-AAS desarrollado para la determinación de As(III) en línea, se optimizaron mediante la aplicación de diseño experimental. En el Capítulo 5 se muestran los resultados del análisis de especiación de As(III) y As(V) inorgánicos en muestras de agua subterránea. Se realiza un estudio de interferencias ocasionadas por mecanismos de competencia en el proceso de extracción y se proponen alternativas para su eliminación. Se presentan aquí los estudios de validación de las metodologías analíticas desarrolladas en ocasión del trabajo utilizando como alternativa la espectrometría de masa con plasma inductivo acoplada a cromatografía líquida de alta performance (HPLC-ICPMS). Se comparan críticamente los resultados obtenidos. El Capítulo 6 se dedica a detallar los reactivos, materiales y métodos utilizados a lo largo del trabajo. El último capitulo está dedicado a las principales conclusiones. Las referencias bibliográficas son presentadas al final del trabajo.
The main objective of the present work is the study and optimization of analytical methodology for the determination of ultra-traces of total arsenic and inorganic forms of arsenic in waters. The different approaches are based on flow injection systems (FI) coupled to hydride generation-quartz tube-atomic absorption spectrometry HG-QT-AAS. In order to keep the original distribution of arsenic species at the moment of sampling, analytical determinations were optimized under unusual conditions for HG-QT-AAS such as relatively high pH. In Chapter 1, a contemporary and broad panorama of the sanitary problem produced by the high contents of arsenic in groundwater used for human drinking around the world is presented. The relationship between the different hydrogeological characteristic of natural reservoirs and the predominant arsenic species, the advances produced by the latest toxicological and epidemiological studies and the current worldwide regulations are shown. The main analytical methodologies are also presented and fully discussed along this chapter. Chapter 2 shows a detailed review on the different approaches reported in the literature for the preservation of ultratrace levels of metal species in natural waters. A new device for groundwater samples extraction is presented. The apparatus was completely designed and assembled in our laboratories with the purpose of keeping samples integrity at the moment of the sampling operations. These operations were performed in the field and they have involved the separation of inorganic arsenic species by means of ionic exchange and the proper collection before transportation to our laboratory. The advantages and disadvantages of adding some kind of chemical compound for preservation are discussed here in order to explain the approach embraced along this work. Chapter 3 presents the optimization of the FI-HG-QT-AAS methodology for the selective determination of As(III) by pH discrimination in non-preserved water samples (mostly free of mineral acids). The mechanisms of mass transfer of the analyte from the chemical vapor generator to the AAS and those of atoms production in the heated quartz tube are evaluated and discussed. The goodness of the design of the FI system is assessed in terms of the chances for chemical and physical control of the dispersion of the sample bolus in the whole manifold volume. Results obtained under optimized conditions are shown. A critical evaluation on the influence of the different operational variables on the analytical signal is included considering that the determination is performed under unusual conditions for HG (a relatively high pH value). A second method for arsenic speciation is presented in Chapter 4. It is based on a oncolumn solid phase extraction (SPE) for the separation of As(III) and As(V) by means of ionic exchange coupled to HG-QT-AAS. The operational variables of this new on-line system were optimized through experimental design. Chapter 5 shows the results obtained for As(III) and As(IV) determinations in groundwater samples. The influence of different interferences usually occurring in natural waters is evaluated in terms of their competitiveness with the analytes during the extraction process. Alternatives for the elimination of interferences are also presented. Validation of analytical results performed by high performance liquid chromatography coupled to plasma mass spectrometry (HPLC-ICPMS) is also shown in this chapter. Results are compared and fully discussed. Chapter 6 is dedicated to experimental and the last chapter is devoted to the most relevant conclusions. Bibliographical references are displayed at the end of the work.
Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.
Recurso electrónico. Santa Fe, Arg.: e-libro, 2015. Disponible vía World Wide Web. El acceso puede estar limitado para las bibliotecas afiliadas a e-libro.
Keywords: Química inorgánica.; Arsénico.; Aguas naturales; Chemistry, Inorganic; Arsenic; Water; Libros electrónicos.