Metodologías analíticas para la determinación de metales tóxicos en muestras de interés ambiental

La determinación de metales pesados en muestras ambientales resulta de interés para la sociedad actual, debido al peligro potencial de intoxicación que estos representan. Dicha determinación, requiere de instrumentos costosos, que hacen que los controles no sean tan frecuentes, ni fáciles como debieran ser. En este trabajo, se presentan alternativas para determinar Cd, Hg y Pb usando técnicas más accesibles. El estudio exploró, en la primera parte, la voltamperometría de redisolución anódica (ASV) para determinar Hg en muestras que requieren extracciones ácidas y lámparas fluorescentes compactas y Pb en residuos de pilas. En la segunda parte, se usó la espectrofotometría UV-Vis para cuantificar Cd y Hg en orina enriquecida. En ASV, se usó un electrodo de carbón vítreo modificado con una película de oro, lo que permitió la detección de Hg en muestras que requieren extracción con agua regia (como suelos y sedimentos), un medio que genera grandes interferencias en voltamperometría; interferencia que se eliminó en su mayoría, mediante el cambio de la muestra por electrolito soporte (HClO4 0.10 M - HCl 0.010M), en la etapa de redisolución. Con el protocolo desarrollado, se encontró un intervalo lineal de concentraciones de 10 a 70 ug/L y un límite de detección de 2.9 ug/L. El otro analito determinado por ASV, fue el Pb, para el que se usó HNO3 0.5 M como electrolito soporte y encontrándose un intervalo lineal de concentraciones de 5 a 50 ug/L, con un límite de detección de 2.8 ug/L; además, se halló que, el Cd es la mayor interferencia debido al solapamiento de su señal con la del Pb. Los resultados para Hg, en muestras de residuos de lámparas fluorescentes compactas no integrales arrojaron, en la mayoría de los casos, valores menores de 5 μg / unidad (valor máximo permitido por la Comunidad Europea) y; para el Pb en residuos de pilas primarias Zn-C, se encontró 0.07 % p/p, el cual se encuentra principalmente en el ánodo, 94 % del total encontrado. En espectrofotometría UV-Vis, se estudió la determinación simultánea de Cd, Hg y Pb mediante la formación de complejos coloreados con ditizona en un medio micelar. Se estudiaron tres surfactantes, dodecil sulfato de sodio (SDS), Tween 20 y cocamidopropil betaina (CAPB), obteniendo resultados satisfactorios únicamente para el caso de la determinación simultánea de Cd y Hg en CAPB. La cuantificación simultánea de los dos metales se llevó a cabó por calibración multivariante mediante la regresión por mínimos cuadrados parciales (PLS, de sus siglas en inglés), lo que permitió manejar el alto grado de solapamiento de las señales de los dos complejos metálicos. La calibración PLS, se realizó en el intervalo de 100 a 800 ug/L de Cd y Hg. Al aplicar el procedimiento desarrollado a muestras de agua enriquecidas, se obtuvo buena predicción, según el valor de la raíz cuadrada de la media del error de calibración al cuadrado (% RMSEC 5); sin embargo, en muestras de orina enriquecidas, se encontraron predicciones moderadas, en el caso del mercurio (% RMSEC 20), con una recuperación alrededor del 88 % y para el cadmio la predicción no fue buena (% RMSEC ≡30) y las recuperaciones fueron mayores al 100 %. / Abstract. Determination of heavy metals in environmental samples is of great interest in today's society due to the potential of intoxication. This requires expensive instruments, what makes controls to be not as frequent or easy as they should. In this paper, we present alternatives to determine Cd, Hg and Pb using more accessible techniques. One part of the present study explored anodic stripping voltammetry (ASV) to determine Hg in samples that require acid extraction, i.e. residues from compact fluorescent lamps, and Pb in waste batteries. In the second part, UV-Vis spectrophotometry was used to quantify Cd and Hg in enriched urine. In ASV, we used a glassy carbon electrode modified with a gold film, which allowed the detection of Hg in samples where extraction with aqua regia is needed, as soils and sediments (media that generate large voltammetry interference), by changing the samples with supporting electrolyte (0.10 M HClO4 - 0.010M HCl) in the stripping stage. Using the protocol here developed, we found a linear range of concentrations from 10 to 70 ug / L and a detection limit of 2.9 ug / L. The other analyte determined by ASV was Pb, for which 0.5 M HNO3 was used as supporting electrolyte and it was found a linear range of concentrations from 5 to 50 ug / L with a detection limit of 2.8 ug / L; it was also found that the Cd is the most important interference because its signal overlaps that of Pb. The results for Hg in samples of waste from non-integral compact fluorescent lamps, rendered in most cases values below 5 mg / unit (maximum value allowed by the European Community), and for Pb in waste primary batteries Zn-C it was found 0.07% w/w, 94% of total at the anode. In UV-Vis spectrophotometry, we studied the simultaneous determination of Cd, Hg and Pb by forming colored complexes with dithizone in a micellar medium. We studied three surfactants, sodium dodecyl sulfate (SDS), Tween 20 and cocamidopropyl betaine (CAPB), obtaining satisfactory results only for the simultaneous determination of Cd and Hg in CAPB. The quantification of the two metals was carried out by multivariate calibration by partial least squares regression (PLS), allowing to deal with the high degree of overlap of the signals of the two metal complexes. PLS calibration was performed in the range 100 to 800 ug / L for Cd and Hg. By applying the developed procedure, we obtained good prediction (% RMSEC 5) in enriched water samples; however, predictions in enriched urine samples was moderate. It was found a recovery yield about 88% (% RMSEC 20) for mercury; for cadmium recovery was higher than 100% (% RMSEC ≡30)

• Autores: Sánchez Contreras, Juan Carlos
• Fecha de publicación: 2010
• Institución: Universidad Nacional de Colombia
• Repositorio: Universidad Nacional de Colombia
• Idioma: spa
• OAI Identifier: oai:repositorio.unal.edu.co:unal/10901
• Acceso en línea: https://repositorio.unal.edu.co/handle/unal/10901; http://bdigital.unal.edu.co/8170/
• Palabra clave: 54 Química y ciencias afines / Chemistry; Cd; Hg; Pb; voltametría de redisolución anódica; espectrofotometría UV-Vis; ditizona; PLS; residuos de pilas; residuos de lámparas fluorescentes compactas; sedimentos; suelos y orina / anodic stripping voltammetry; spectrophotometry; dithizone; waste primary batteries; residues from compact fluorescent lam ps; soils; sediments and urine
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