1 INTRODUÇÃO

O lodo de esgoto é um subproduto do tratamento das águas residuais e possui diversas formas de disposição final, sendo o uso agrícola e florestal, uma destinação ambientalmente sustentável (BITTENCOURT, et al., 2017). É importante salientar, porém, que este pode apresentar compostos que inviabilizam seu uso, como substâncias orgânicas tóxicas, prejudiciais ao homem e ao meio ambiente. Pelo condicionamento direto, o solo é um dos recursos mais expostos aos riscos e potencialmente danoso, uma vez que, sua contaminação, pode acarretar ainda, danos aos corpos hídricos e lençóis freáticos, ocasionadas pela lixiviação e escoamento superficial pela água da chuva (ARAÚJO, et al., 2015). Dentre um dos empecilhos apresentados para aplicação desse subproduto, encontram-se os contaminantes químicos, componentes dos defensivos agrícolas, comumente utilizados no setor de produção.

A Resolução nº 375 da CONAMA de 2006, determina o monitoramento de 44 contaminantes químicos orgânicos, dentre eles, a classe de cresóis (o-cresol, m-cresol e p-cresol), estabelecendo os limites máximos de resíduos para esses compostos em solos agrícolas, onde é estabelecida uma faixa de 0,16 mg kg^-1.

Em razão da expansão de alternativas sustentáveis para a aplicação de efluentes residuais, métodos têm sido propostos a fim de analisar o comportamento da lixiviação dos cresóis em solos condicionados ao lodo de esgoto, porém pouco se é encontrado na literatura. Sem estudos aprofundados neste viés, tanto o descarte quanto a reutilização do subproduto em solos, podem potencializar a contaminação do mesmo e, principalmente, culminar na poluição de mananciais hídricos.

Desta forma, o estudo objetivou estabelecer condições de extração dos cresóis por cromatografia gasosa e espectrometria de massas (CG-EM), permitindo avaliar a quantificação de recuperação da classe estudada, aplicando- se o método de extração em fase sólida, QuEChERS, em matriz solo, proposto por Sánchez (2010). As amostras, provenientes da cidade de Montes Claros (MG), Brasil foram inicialmente fortificadas, a fim de simular a contaminação do solo pela aplicação do subproduto.

2 MATERIAIS E MÉTODOS

Os padrões analíticos dos compostos fenólicos orto- cresol, para- cresol, meta- cresol e o padrão interno (2,4- diclorofenol deuterado), foram adquiridos da Sigma-Aldrich (USA), com pureza de 99,9%. Soluções padrão individuais dos analitos, a uma concentração de 500 mg L^-1, foram preparadas em acetonitrila grau HPLC (Merck, Brasil). A partir da diluição destas soluções, foram preparadas duas soluções trabalho mistas de cresóis e clorofenóis a 4,0 mg L^-1 e 2 mg L^-1. Foram preparadas ainda duas soluções contendo o padrão interno nas concentrações de 4,0 mg L^-1 e 1,6 mg L^-1. Para o preparo das soluções de padrão em solvente, foi utilizada uma solução padrão mista a 0,5 mgL^-1 (combinada ao padrão interno a uma concentração de 0,05 mgL¹). As soluções foram armazenadas a -20ºC, em frascos âmbar.

Foram também utilizados os sais de grau P.A, sulfato de sódio anidro (Na₂SO₄), acetato de sódio anidro (NaOAC), cloreto de sódio (NaCl), sulfato de magnésio anidro (Mg₂SO₄); e os solventes orgânicos anidrido acético (99,9%) e acetonitrila HPLC (ACN, 99,9%), provenientes da Vetec (Brasil). O hexano (95%) e a piridina (99,8%) foram obtidos da Sigma- Aldrich (USA); o ácido acético HPLC da Dinâmica (Brasil) e o carbonato de potássio (K₂CO₃) foi adquirido da Neon (Brasil).

Os extratos obtidos foram analisados utilizando um cromatógrafo a gás, Agilent Technologies (CG 7890A) acoplado a um espectrômetro de massas (EM 5975C) e coluna capilar DB-5 MS (Agilent Technologies) com fase estacionária 5% fenil e 95% metilpolisiloxano (30 m comprimento x 0,32 mm diâmetro interno x 0,25 µm espessura do filme interno). Hélio (pureza de 99,9999%) foi utilizado como gás de arraste a uma taxa de 0,5 mL min^-1.

Para aplicação do método QuEChERS foram pesados 10,0 g de amostra de solo seco em um tubo falcon e fortificado com 0,25 mL de solução trabalho mista de cresóis e clorofenóis (4,0 mgL^-1), por 3 horas, à temperatura ambiente. Em seguida foi adicionada a fase extratora (5,0 mL de água Milli-Q e 10,0 mL de ACN acidificada com ácido acético 1% V/V) e homogeneizado em mesa agitadora por 1 hora. Logo após, adicionou-se 1,7 g de NaOAC, 4,0 g de NaCl e 6,0 g de MgSO₄, sendo a mistura vigorosamente agitada em vórtex por 1 minuto e centrifugada por 5 minutos à 4000 rpm. Cerca de 1,5 mL do extrato foi então transferido para um ippendorf contendo o agente secante (0,5 g de sulfato de magnésio anidro), onde foi novamente submetido à centrifugação por 5 minutos. Em seguida, 0,86 mL do sobrenadante foi recolhido para um vial de injeção e acrescido de 0,02 mL do padrão interno. Finalmente, o extrato foi derivatizado com 0,02 mL e 0,1 mL de piridina e anidrido acético, respectivamente, e submetido à análise por cromatografia gasosa, acoplada ao espectrômetro de massas, CG-EM.

O padrão na matriz a ser injetado foi preparado contendo 0,817 mL de extrato branco (submetidos aos mesmos processos de extração das repetições já explanadas), 0,0215 mL da solução trabalho mista de cresóis e clorofenóis (4,0 mgL^-1) e 0,0215 mL de padrão interno (4,0 mgL^-1). A solução foi então derivatizada seguindo a mesma metodologia acima citada (piridina e anidrido acético), levada ao vórtex e injetada para análises.

3 RESULTADOS E DISCUSSÃO

Para identificação dos íons, realizaram-se análises em “modo Scan”, modo de varredura de íons totais, onde foram identificados e selecionados àqueles correspondentes à substância de interesse, de acordo com o nível de abundância no espectro. Após a identificação dos íons, os resultados foram analisados no modo monitoramento de íons seletivo (SIM). Posteriormente, foram analisadas as respostas espectrais obtidas pelo método QuEChERS.

A Figura 1 apresenta o cromatograma gerado e os íons correspondentes ao composto selecionado. Os cresóis são uma classe de fenólicos muito semelhantes entre si, sendo isômeros. Dessa forma, sua análise desencadeia em espectros semelhantes, sendo adotados os mesmos íons para os o-cresóis, m-cresóis e p-cresóis (SARTORI et al., 2012). Portanto, a partir dos estudos realizados foi possível identificar tais íons, conforme ressaltado na tabela 1.

Figura 1
Espectômetro de massas- Modo Scan- orto- cresol

A identificação dos íons e seus respectivos tempos de retenção foi realizada a partir do software Data Analysis utilizando o modo de análise “Scan” para identificação dos íons referentes aos compostos de interesse.

A tabela 1 apresenta detalhadamente as informações referentes a cada composto analisado, possibilitando sua identificação após injetada a amostra. Essas informações são extremamente necessárias para análise comportamental dos compostos, bem como do padrão interno empregado (2,4- diclorofenol deuterado), uma vez que os dados são fixos, ou seja, configuram a identidade de cada composto em estudo.

A partir dos espectros e tempo de retenção obtidos, é possível observar ainda o comportamento estável dos compostos, sendo os picos 1, 2 e 3, correspondentes sempre ao orto, meta e para-cresol, respectivamente. Com base na metodologia adaptada ao estudo, foi possível obter a porcentagem de extração por meio do software Data Analysis, que delimita e calcula a área dos picos gerados. Os resultados mostraram valores médios de, aproximadamente, 30% de recuperação da classe dos cresóis.

Segundo Sánchez et al. (2010), o procedimento pode ser utilizado para a extração de diversos outros componentes, simultaneamente, com alta taxa de extração (acima de 60%). No entanto, em contraste com a literatura, pôde-se observar valores ainda não satisfatórios ao método experimental. Com base no cromatograma gerado na figura 2, ressalta-se, a baixa abundância dos picos, ainda no padrão em matriz, onde as injeções são realizadas em maior concentração.

Figura 2
Cromatograma de recuperação de cresóis na matriz solo

A partir de uma análise minuciosa das etapas realizadas no teste, foi ressaltada como fonte principal de erro e consequente baixa dos picos, a ineficiência dos sais na separação de fases do extrato por força iônica, culminado, portanto, em uma extração não efetiva e ainda na aglutinação dos picos m-cresol e p-cresol. A fim de impulsionar pesquisas futuras relacionadas à extração dos cresóis, sugere-se a alteração quantitativa na proporção dos sais utilizados no processo.

Quando analisada a amostra padrão em solvente, ou seja, onde os compostos possuem o maior grau de concentração, conforme observado na figura 3, observa-se que os picos gerados se mostraram melhor definidos e com maior abundância.

Figura 3
Cromatrograma e comportamento dos íons da solução padrão em solvente

A amostra do padrão em solvente, além de deter maior concentração, é injetada sem que esta passe pelo processo de extração, onde espera-se uma maior recuperação dos compostos. Dessa forma, a partir da análise dos picos pode-se concluir que a derivatização com anidrido acético, adaptada ao processo, foi eficiente nas condições adotadas, havendo melhor recuperação e delimitação dos picos.

4 CONCLUSÕES

O estudo possibilitou a adaptação e aplicação e de um método de extração para os compostos da classe dos cresóis (o-cresol, m-cresol e p-cresol), ainda pouco contemplada nas pesquisas atuais presentes na literatura.

O método apresentou recuperação média não satisfatória, concluindo-se que a proporção dos agentes extratores não foi adequada, uma vez que a separação de fases do extrato por força iônica foi ineficiente.

Mediante a metodologia aplicada, a derivatização das amostras efetuada com os reagentes, anidrido acético e piridina, se mostrou favorável à extração, otimizando o tempo gasto no procedimento pela estabilidade proporcionada. Dessa forma, viabiliza-se o processo para detecção e quantificação dos contaminantes químicos, que atingem os mananciais hídricos por lixiviação e escoamento superficial.

A partir dos resultados é notório ressaltar a relevância das pesquisas realizadas, tendo em vista a necessidade de continuidade de projetos conservacionistas, em especial no setor agrícola. A partir de alternativas adequadas para o uso do lodo de esgoto, aliada a uma vigilância contínua e preventiva de suas implicações, o controle da qualidade e disponibilidade deste recurso paras as diversas vertentes, poderá ser garantida.

REFERÊNCIAS

ARAÚJO, K. R. et al. Soil and groundwater contaminations by sanitary effluent in permanent preservation area with macrophytes and grasses. Science & Engineering Journal, v. 24, n. 1, p. 115– 123, 2015.

BITTENCOURT, S.; AISSE, M. M.; SERRAT, M. B. Gestão do uso agrícola do lodo de esgoto: estudo de caso do estado do Paraná, Brasil. Eng Sanit Ambient, v. 22, n. 6, p. 1129– 1139, 2017.

SARTORI, V. A. et al. Chlorophenols in tap water from wells and surface sources in Rio de Janeiros, Brazil- method validation and analysis. Química Nova, v. 35, n. 4, p. 814-817, 2012.

SÁNCHEZ, J. A. et al. Application of a quick, easy, cheap, effective, rugged and safe- based method for the simultaneous extraction of clorophenols, alkylphenols, nitrophenols and cresols in agricultural soils, analyzed by using gas chromatography-triple quadrupole-mass spectrometry/mass. Journal of Chromatograpy A, v. 32, n. 1, p. 5724-5731, 2010.