Avaliação da técnica DGT com Dowex-50WX8 imobilizada em agarose como fase ligante, para a determinação de bário lábil em sistemas aquáticos - Pelloni, Daniel Victor [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024)
O bário (Ba), embora seja um elemento naturalmente presente no ambiente, atividades antrópicas podem acentuar sua disposição em diferentes compartimentos ambientais. Monitorar sua fração lábil, mais representativa da biodisponibilidade, é crucial para compreender seus impactos ambientais e os riscos associados à saúde humana. A técnica de difusão em filmes finos por gradiente de concentração (DGT) foi escolhida por sua capacidade de amostragem contínua e seletiva, permitindo a avaliação de espécies químicas biodisponíveis em diferentes condições ambientais. Desta forma avaliou-se a utilização da técnica DGT com a resina Dowex-50WX8 imobilizada em agarose para a determinação de Ba lábil em sistemas aquáticos. Inicialmente, os géis difusivos e ligantes foram preparados, sendo o primeiro composto por agarose pura e o segundo por uma mistura de agarose e Dowex-50WX8, uma resina catiônica com alta seletividade para o analito. Os dispositivos DGT consistem em camadas sobrepostas de gel ligante, gel difusivo e uma membrana protetora. Nos experimentos de curva de imersão, os dispositivos foram submetidos a uma solução padrão de Ba por períodos de até 72 horas, demonstrando linearidade significativa entre o tempo de imersão e a massa de Ba retida (R² = 0,98), o que validou o princípio da Primeira Lei de Fick. Em seguida, o fator de eluição foi avaliado utilizando soluções de ácido nítrico (HNO3) com diferentes concentrações molares para eluir o Ba retido nos géis. Apesar de elevada eficiência de retenção (91% a 100%), o fator de eluição apresentou valores baixos (6% a 45%), indicando interações muito fortes entre o Ba e o gel ligante. Outro aspecto investigado foi o efeito da força iônica das soluções. Em condições de baixa força iônica, comuns em rios e lagos, a técnica demonstrou boa correspondência entre as concentrações medidas e as reais. No entanto, em forças iônicas elevadas, observadas em ambientes salinos, a eficiência de retenção diminuiu devido à competividade de íons. Já os testes de pH, realizados em uma faixa de 3 a 8, exibiram que a técnica é robusta, com variações mínimas na eficiência de retenção, independentemente da acidez ou alcalinidade do meio. Por fim, os dispositivos foram avaliados em água marinha natural. Resultados confirmaram as limitações da técnica em condições de alta salinidade, porém coerentes com os testes realizados em soluções sintéticas. Concluiu-se que a técnica DGT utilizando Dowex-50WX8 como agente ligante é viável para a determinação de Ba lábil em águas de baixa força iônica, com potencial de aplicação em outras matrizes e sendo uma ferramenta eficiente para estudos ambientais.

Barium (Ba), although naturally present in the environment, can have its availability in various environmental compartments intensified by anthropogenic activities. Monitoring its labile fraction, which better represents bioavailability, is crucial to understanding its environmental impacts and associated health risks. The Diffusive Gradients in Thin Films (DGT) technique was chosen for its ability to perform continuous and selective sampling, enabling the evaluation of bioavailable chemical species under different environmental conditions. This study evaluated the use of the DGT technique with Dowex-50WX8 resin immobilized in agarose for the determination of labile Ba in aquatic systems. Initially, the diffusive and binding gels were prepared: the former was made of pure agarose, while the latter consisted of a mixture of agarose and Dowex-50WX8, a cationic resin with high selectivity for the analyte. The DGT devices consist of overlaid layers of binding gel, diffusive gel, and a protective membrane. In immersion curve experiments, the devices were exposed to a Ba standard solution for up to 72 hours, demonstrating significant linearity between immersion time and the mass of retained Ba (R² = 0.98), validating Fick's First Law. The elution factor was then evaluated using nitric acid (HNO₃) solutions at different molar concentrations to elute the retained Ba from the gels. Despite the high retention efficiency (91% to 100%), the elution factor showed low values (6% to 45%), indicating very strong interactions between Ba and the binding gel. Another aspect investigated was the effect of ionic strength in the solutions. Under low ionic strength conditions, typical of rivers and lakes, the technique showed good agreement between measured and actual concentrations. However, at high ionic strengths, such as in saline environments, retention efficiency decreased due to ion competition. pH tests, conducted in a range from 3 to 8, demonstrated that the technique is robust, with minimal variations in retention efficiency regardless of the medium's acidity or alkalinity. Finally, the devices were tested in natural seawater. Results confirmed the technique's limitations in high salinity conditions, consistent with the synthetic solution tests. It was concluded that the DGT technique using Dowex-50WX8 as the binding agent is viable for determining labile Ba in low ionic strength waters, with potential application to other matrices and serving as an efficient tool for environmental studies.
Evaluation of the DGT technique with Dowex-50WX8 immobilized in agarose as the binding phase for the determination of labile barium in aquatic systems
Keywords: Engenharia ambiental; DGT; Amostragem passiva; Dowex-50WX8; Bário; Biodisponibilidade; Sistemas aquáticos; Barium; Bioavailability; Aquatic systems; Environmental monitoring