Avaliação in situ da labilidade de elementos traço nas lagoas do Pantanal da Nhecolândia, MS, Brasil, utilizando a técnica DGT com camada ligante mista para a determinação simultânea de cátions e ânions

Abstract

Lagoas sódicas são formados em um regime específico onde o suprimento de água é limitado quanto comparado com a evaporação. A região da Nhecolândia é caracterizada pela existência de um sistema com mais de nove mil lagoas de dimensões variáveis, onde há a presença de lagoas sódicas contíguas a lagoas de água doce. As lagoas sódicas da Nhecolândia possuem características distintas entre si, relativas a um distinto funcionamento biogeoquímico parcialmente compreendido, especialmente em relação ao papel dos elementos traço, uma vez que a determinação das diferentes espécies e frações químicas dos elementos traço em sistemas complexos como as lagoas sódicas representa um desafio para qualquer amostrador químico. A técnica DGT se utiliza de amostradores passivos capazes de realizar a pré-concentração dos analitos permitindo amostragens in situ em nível traço e ultra traço. No presente trabalho foram desenvolvidos e otimizados dispositivos DGT baseados no gel de agarose utilizando camada ligante mista de ZrO2-Chelex para a determinação da concentração lábil de cátions e ânions de elementos traço em sistemas aquáticos convencionais em ambiente alcalino. Os coeficientes de difusão aparentes dos cátions Mn, Co, Ni e Zn; e dos ânions V, As, Se e Mo foram sistematicamente determinados através da realização de curvas de imersão. A efetividade dos dispositivos propostos para a determinação da concentração lábil destes elementos foi avaliada em diferentes condições de pH e força iônica, incluindo testes de pH em condições alcalinas (9 – 12), seguido pela validação por meio da imersão dos dispositivos nas águas naturais convencionais, seguido da sua aplicação em amostras oriundas das lagoas sódicas da Nhecolândia. Os coeficientes de difusão dos elementos traço obtidos variaram entre 3,98 e 8,43 cm² s-1. Os testes realizados em diferentes condições de pH e força iônica permitiram realizar satisfatoriamente a quantificação das concentrações lábeis de Zn, V, As, Se e Mo nas três lagoas estudadas. As diferenças encontradas entre as lagoas em relação as frações onde os elementos traço foram encontrados evidenciam divergências consideráveis entre as lagoas ET, OT e CVO no que concerne a especiação dos elementos traço, reforçando o funcionamento biogeoquímico diferenciado entre as três lagoas.

Sodic lakes are formed in a specific regime where the water supply is limited compared to evaporation. The Nhecolândia region is characterized by a system with more than nine thousand lakes with variable dimension, where soda lakes are present close to freshwater lakes. The Nhecolândia soda lakes are distinct between each other related to a different biogeochemical functioning that is partially comprehended, specially about the trace elements, since the determination of the species and chemical fractions of trace elements in complex systems such as soda lakes, represent a challenge to any chemical sampler. DGT uses passive samplers that pre-concentrate analytes and are used to in situ sampling in trace and ultra trace level. The present work developed and optimized DGT devices based on agarose gels, using the mixed binding layer of ZrO2-Chelex to determine the labile concentration of cations and anions of trace elements in conventional aquatic systems and alkaline environments. The apparent diffusion coefficient of the cations Mn, Co, N and Zn; and the anions V, As, Se and Mo were systematically determined by deployment curves. The effectiveness of the proposed devices for the determination of the labile concentration of these elements was evaluated in different conditions of pH and ionic strength, including pH tests in alkaline condition (9 – 12), followed by validation via deployment of the devices in conventional natural waters, followed by its utilization to samples from soda lakes of Nhecolândia. The diffusion coefficients of the trace elements varied between 3,98 e 8,43 cm² s-1. The tests performed in different conditions of pH and ionic strength made possible the quantification of the labile concentrations of Zn, V, As, Se and Mo in the three studied soda lakes. The differences found between the lakes about the fractions where the trace elements are present demonstrate the distinction between the ET, OT and CVO lakes concerning the trace metal speciation strengthens the differences between the biogeochemical functioning of the three lakes.