UNIVERSIDAD DE ; i 11 lLE

~J r! o 1 f?üi~

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, 1 1 , 1 1 ~

'1

FACULTAD DE CIENCIAS QUIMICAS j ¡ ~RMACEUTICAS

¡ i ¡

'1 1' 1

i 1! 1' 1'

1

) :

1

1

1'

"DETERMINACIÓN DE HIDROCARb: ~~S AROMÁTICOS POLICÍCLICOS POR MEDIO DE ~TRACCIÓN

HOMOGÉNEA LÍQUIDO-LÍQUIDO r RiOMATOGRAFÍA LÍQUIDA DE ALTA EFICIENCI.f\

1 ~MUESTRAS ACUOSAS PRÍSTIN l ¡rl.

1 1'

Presentada a la Universida~ d ~ihile para optar al Grado de Doctora ~ Química

1 1' 1 1: 1 '

Por: 1 j i. 1.

. 1; , 1 1 : i

MASIEL CERON NEO~ P¡tN

1

1 '· 1' i! 1 1

Directora de Tesisl 1 i,

Dra. Maria Estrella Báez clnf Co-director 1

1

Ph.D. Jefferson Cardia Si~ 1

1

1

SANTIAGO- CHIL[E !

1

2013 1

1 1

--------n¡:nl~ 1' ' . . i

Ir

11 '

11 ::

UNIVERSIDAD DE dH·I~ f ~' , 11 111 n 1~ ,

FACUL TAO DE CIENCIAS QUIMICASi Yi.lrA.RMACEUTICAS

111111 ; INFORME DE APROBAf• ~:~ •. ~ l ;

TESIS 1! 1 ,

11

Se informa a la Dirección de Postgrado de la FJb. ~~~.~a~ ide Ciencias Químicas y Farmacéuticas que la Residencia presentada por e'i &~~di¿jato:

11!~1 1

1' li

MASIEL SUSANA CERóNil· #~.ULPAN 11

111

1

'11' Ha .sido aprobada por la Comisión Informante de f~s~,.'s pomo requisito para optar al Grado de Doctora en Química, en el examen rle1

1 · 1efénsa de Tesis rendido el 2_3 ,.,_ - 11 ' ¡ 1 día ...... de .. ~~de 2013. ¡1 1 : 1

il¡ : 1

Directores de Tesis· /. ·--].1, .1

11

l' ~<::~. ==:..::..:....:=-=:.....;=-=......:....:..;::;.:.:.:.• (//,- ! 1 :1 i '/ \\

é'-<.;(. ')~· 1 11 1 ' ~/ Dra. María Estrella Báez C. ·-.. ¿Ir 11 , , 1 ___ ___.

Ph.D. Jefferson Cardia Simoes --+1,_,! 1;:...:.1114-:1_.,.[-'---------

Comisión Informante:

Dr. Pablo Richter D. (Presidente)

Dra. Margarita Préndez B.

Dra. María Angelica Rubio C.

Dr. Francisco Cereceda B.

\

.

2

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1 11 ~ 1

ÑI PEWMA MEW•RÜMAN (Elicura Chihw&i.1af)

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Ka mapu mü1epurl gümaken

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Kamapu küpan, w¡ u¡ fii kümel

k1 N° .lkt! a ey m pi l ¡e

Eymün mew ta ~ tyügen

F emgechi dugua1l tam ayin

puCh •.

AGRADECIMIENTOS •

•

1

1

A CONICYT por financiamiento a través de B~c 11

1

l2l070556, at24090071, Beca de Asistencia a Congresos y Cursos Cortos y Beca TJ ih1 de Tesis Doctoral2011.

Al CECS por financiamiento estadía en ClimaLr 1 ~¡nge Institute, Maine, E.E.U.U. y apoyo económico estadía UFRGS 2011. 1 1

Al CPC de la UFRGS, especialmente a su ldi cAo~ Ph.D. Jefferson Simoes, por contribuir en la obtención y transporte de muestra,, -~; financiar estadía en UFRGS y apoyar este trabajo desde su inicio. 1 : ,

A CONAD I por subsidio para especialización d~ i1 ~t~as, afio 201 O.

11

¡-

1

¡! [])OS

1 1 TABLA DE CONíf , 1 1

l. INTRODUCCION .................................................... .1 .... 1. ................................................................ 1 , 1 1 1 ,. 2. HIPOTESIS ................................................................ ;···¡·· ..

1

.. ! ........................................................... )

1 1 ' ,. 3. 3.1~BJ:~j:~:o·~~~~;~~:::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::r:::J:: .J 1:::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::~;

3.2. Objetivos Específicos ........................................ l ... J .. J.J; ............................................................ 5

4. MARCO TEÓRICO .................................................. l .. .J. ... I.!.J. ......................................................... 6

4 1 H'd b A 't' P 1' ' 1' .l 1 1 j i ,-• • 1 rocar uros roma tcos o tctc tcos........... .. .. .. .. .... : .......................................................... ,, 1 1 11 4.2. Glaciares y Acumulación de Contaminantes .. l ... J

1

.....

1

J1 .•• j ........................................................ ll 1'

4.3. Hidrocarburos Aromáticos Policíclicos y Ant rti. ·rU ......................................................... l6 1 1 1

1

4.4. Determinación Analítica de HAPs en Muestras Al u o~. as ..................................................... 21 1

1

1 1

, 1 :

5. MATERIALES Y ME TODOS ..................................... .!.. ' ... !..~ ........................................................ 28

5.1. Materiales ..........................................................

1

1 .... 1 ..... •:..¡ ........................................................ 28

5.1.1. Materiales y Reactivos ................................. ! ...... : . .\.. ...................................................... 28

5 1 2 1 E . j 1 l 1 2Ci . . . nstrumentos y qutpos ........................... ¡ .... • ...... : .. • ........................................................ ,

5.1.3. Muestras .................................................... J .. .J. J. .U ........................................................ 29 1 1 i 1

5.1.4. , Software ..................................................... r .. ·¡·· ... ·]··¡· ....................................................... 3~ 5.2. Metodos .............................................................. , ........ ·: .......................................................... 3_

1 1 1 1

5.2.1. Determinación de HAPs .......................... J .... ,. •••• : • .:.. ...................................................... 33

5.2.1.1. Método Cromatográfico HPLC-DAD J....l .... U ....................................................... 33

::~:~:2 · ::~á~~~~:~:~~~~.~.~ ~~~¡~~~.~~·t~l. 11!1~~~~~~~~~~~~~~~~:~::::::::: !: 5.2.2.1. Estudio del Volumen de Extracto por lis o P¡oehlert ........................................... 3 7

5.2.2.2. Estudio Exploratorio del Efecto de los¡ FJ ~~~~ Experimentales en la Extracción

5.2.2.3. ~ptimización ........................................ .l. ... l ... l .. l.t.l ....................................................... 42 1 1 1 11 ¡

5.2.2.4. Parámetros de Calidad Analítica del M:ét ~ HLLE-HPLC-DAD ........................ 44

5.2.3. Método Cromatográfico HPLC-FLD ...... 1 .... J.. j .. Jj ....................................................... 44

5.2.3.1. Parámetros de Calidad Analítica de Méth r lcd·omatográfico HPLC-FLD ......... .45 ' ' 1 1

5.2.3.2. Parámetros de Calidad Analitlca de ~étb rLE-HPLC-FLD ......................... .45

5.3. Análisis de Muestras por HLLE-HPLC-FLD .l .. .L .. J.J ....................................................... 46 , 1 1 ~ i 6. RESULTADOS Y DISCUSION ..................................................................................................... 47

1 1 i 1

6.1. Método Cromatográfico HPLC-DAD ................. ..!. .... i .. : ...................................................... .47

6.1.1. HPLC-DAD ................................................ ¡ ... .I. .... ) . .1. ...................................................... 47

6.1.2. Parámetros de Calidad Analítica del Métod~ ~r~. batográfico HPLC-DAD ............. 51 1' 1

1

1 1

6.2. Extracción Homogénea Líquido-Líquido HLLr·· ...... : ... ~ ......................................................... 53 ::

••• i 111

! 1

'

6.2.1.

6.2.2.

6.2.3.

11 11 1' 1'

¡i 11

11

'1 11

11

Estudio del Volumen de Extracto por D~s~n;~¡Dofhlert ................................................ 54

Estudio Exploratorio del Efecto de los Fj~¿.I~Q,esll Experimentales en la Extracción ... 58 1

1 '11 1

Optimización HLLE-HPLC-DAD ......... Jl .. 1 •.. 1 •••••• .1 ..•.•.••••••.•.••••.•.•.••••••••.•.••••••.•.•.•••••.••••• 63 ~~ r 11~

Método Cromatográfico HPLC-FLD ............. lf . .l ... ' ........ ' ......................................................... 78 il ill, 1 1 ¡

6.3.

6.3.1. HPLC-FLD .............................................. Jf . .' ..... , ............................................................... 78

6.3.2. Parámetros de Calidad Analítica de Mé~.o~~II~X b)ld.matográfico HPLC-FLD ............... 83 [1 11' 1 11 1 6.4. HLLE-HPLC-FLD ........................................... 1i .. 1.

11

......... ~ ........................................................ 86 !1 :

6.5. Análisis de Muestras ........................................ Ji . .!.. .... ..l..l ........................................................ 91 11

. '11 1

1

1

1 1 1

7. CONCLUSIONES .................................................... J11 .. :.Ir·, ..... r·:······- ............................................... 101

8. REFERENCIAS ......................................................... ¡, .. , .. .' ....... , ...................................................... 103

1¡ i 1:

111 • , '· ' 1 i

. INDICE DE FIGU~~~ ~~~LAS .. Tabla l. HAPs en estudw y sus prmctpales caractenstlcas ~s1 ~, qmm1cas y bwlogtcas ........................... 2 Tabla 2. Descripción de muestras de testigo de hielo IC-5 .. UJJ .... J. .. !.L ....................................................... 32 Tabla 3. Parámetros instrumentales para detector PDA 996j jbp*pa W600 y software utilizados .............. 34 11 11. 1 1'

Tabla 4. Matriz de diseño Doehlert para volumen de clorofdrth~ lrecÚperado en el extracto ...................... 38 Tbl 5 e . d l'b ., d 11 11111 l.,d ME2 40 a a . oncentracwnes en curva e ca 1 racwn prepara as ~ W. artn: e ......................................... . Tabla 6. Efecto de los factores experimentales en la extracc~ó~:lithatriz de diseño experimental. ............. .41 Tabla 7. Optimización: matriz de diseño factorial a 3 nivel~~ ~at~ 3: factores ............................................ 43 Tabla 8. Parámetros instrumentales para detector FLD, bonib~ Wl600 y software utilizados .................... .45

• • • • • 1

1 1 1 1 ~ 1 1 1 • ,. ,.

Tabla 9. Programa en gradtente agua: acetomtnlo utlhzado ~a~'!i a separacwn cromatografica ................ .47 Tabla 10. Tiempos de retención y longitud de onda parc\11~ ~·· 1 ahi:ificación ........................................ 50

'1 ' 1 1

Tabla 11. Límites de detección LD y de cuantificación LC ~a~kl . PLC-DAD ........................................... 52 Tabla 12. Parámetros de ecuación de regresión de calibraci~n~~~Sfnk~bilidad analítica para HPLC-DAD. 53 Tabla 13. Matriz decodificada y volumen de cloroformo re~hR:dadÓ en el extracto .................................. 55 Tabla 14. Matriz de diseño experimental y valores de D par~ ~rqÓpJ~ación simultánea de 15 HAPs ......... 59 Tabla 15. Porcentajes de extracción de cada HAP en los exp1di~pntos del estudio exploratorio ............... 62 Tabla 16. Porcentajes de extracción promedio, mínimo y m4x~Piq pkta cada compuesto en estudio ......... 63 Tabla 17. Matriz utilizada en diseño factorial a 3 niveles pa~a llo·~f3 fáctores estudiados decodificados,

o [! 11' 11 volumen de extracto y Dabservado obtemdos en cada caso ....... , . .', .. ', ...... , ........................................................ 65 Tabla 18. Porcentajes de extracción de cada compuesto en dkdk~~x~e~imento de optimización del método Ooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooo:•••:••••ooooooooooooooo:•••ooooo~¡ ... ¡jf•lool••+f••••••ooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooo 71 Tabla 19. Resumen de los factores optlmtzados y codificados .......... l ....................................................... 72

1 111. 1 1

Tabla 20. Recuperaciones máximas y mínimas obtenidas p~a lc4cla HAP en estudio en etapa de

ia~:i~~~~~~~~~~~~~i~~~~- ~~o~~¡~~~¡;: ·~;~~~~¡~j·~~ o d~ -~~~~;~Jf: b~f Jo[~~¡~~~~-·¿~· ~~i~~~~i~i~~~~ o~~~~ o o 73

ca a en es tu 10 en etapa e optlmtzacwn con con lClQnes, ptlmas ................................................. . d HAP do d o o o' d' o 11 ~~~~~ • 1 74 11 1111 1 1 1

Tabla 22. Parámetros de calidad analítica del método de HDLE- PLC-DAD ........................................... 76 Tabla 23. Límites de detección y de cuantificación obtenido~ ~~fbldíéticamente y experimentalmente ...... 77 Tabla 24. Porcentajes de recuperación de cada compuesto, d~~~~l ütbiÓrt estándar relativa y factor de

o o o d' 1ll lj: 1 1

1

ennquec1m1ento correspon lente ........................................... 1 •• , .:., ... J.J ....................................................... 78 ., o 11 ' 1 i~i 1 )' Tabla 25. Programa de elucwn en gradiente paras la columna. In ttslliODS-P ........................................... 79

Tabla 26. Tiempos de retención y longitudes de onda de exdit~b" ,In Yide emisión para la cuantificación de HAPs mediante HPLC-FLD .................................................. fl··j~··•·l· .. i··:········ ............................................... 80

IV

'i 11

[! 11

!1 11

r¡

11

Ir

Tabla 27. Parámetros de la ecuación de regresión para la dlio adión, sensibilidad analítica, límites de detección y cuantificación para la determinación de HAPs ~J idnte HPLC-FLD ..................................... 84 Tabla~~· Paráme~ros d~, la ecuación de r~gre~i,ón para la ca~i~ ~iión, sensibilidad analítica, límites de deteccwn y cuantlficacwn para la determmacwn de HAPs y1e rante HLLE-HPLC-FLD ......................... 89 Tabla 29. Porcentajes de Recuperación, desviación estándar~ fattor de enriquecimiento para la determinación de HAPS mediante HLLE-HPLC-FLD ...... J .... ..J..: ............................................................ 90 Tabla 30. Curvas de calibración utilizadas para cada compde~ o bn estudio .............................................. 92

1 1 1 '

Tabla 31. Resultados de la determinación por HPLC-HPLOI-l .Q de HAPs en las muestras de testigos de hielo ............................................................................................. !. ............................................................. 94

Figma 1 Estruct"""' quimioas do HAPs dodamdos priori4o pl, US EPA ............................................... 9 Figura 2. Elementos de un glaciar ........................................... !, .) .............................................................. 12 F~gura 3. Conce~traciones de HAPs to~ales ~ncontradas po~ a, o.~m glaciar, Monte Everest ..................... 15 F1gura 4. Traves1a terrestre desde Patrwt Hzlls hasta el Polf url, .............................................................. 17 Figura 5. Flujo de HAPs en ambiente marino antártico ......... .!.. .. .1 •• , ........................................................... 18 Figura 6. Esquema del proceso de HLLE ............................. l.J ... J .............................................................. 26 F. 7 R . ' ' . d 1 . d fu . ' l

1 1· 1 .d 30 1gura . epresentacwn esquematlca e s1stema e swn ut 1za o ...................................................... . . . • 1 1 1 :

Ftgura 8. B1bhoteca de Espectros UV para los 15 HAPs estud ados por HPLC-DAD .............................. 49 Figura 9. Porcentaje de recuperación de cloroformo en func~ó 1 dbl volumen adicionado .......................... 56 Figura 1 O. Carta Pareto para el diseño Doehlert de recuperad' n ae Cloroformo ....................................... 57 Figura 11. Carta Pareto del diseño experimental. ................ 1.1 .. ...1, .............................................................. 60 Figura 12. Carta Pareto para respuesta única D observado, do 1 espondiente a la función de conveniencia

bl "d 1 '1 . 1 1 1 1 • 66 esta ec1 a para as mu tlp es respuestas .................................................................................................. .. Figura 13 Superficie de respuesta obtenida en la optimizaciÓn' ella extracción de 15 HAPs por HLLE ... 67 Figura 14. Carta Pareto para Naftaleno .............................. ..J.J ... ' •.. : ........................................................... 69 · e d d · J 1 • F1gura 15. arta Pareto para In eno[1,2,3-c ]p1reno .................. : .............................................................. 69

Figura 16. Gráfico de Interacciones para Naftaleno ............. J.J . ..!..: ........................................................... 70 Figura 17. Gráfico de interacciones para Indeno[1,2,3-cd]pi~e 1

o.f····························································· 70 Figura 18. Cromatogramas para multiestándar de 2,6 ng mi-1

¡ ... , ............................................................. 82 Figura 19. Curvas de calibración para Indeno[1,2,3-c,d]pireho Benzo[k]fluoranteno ............................. 85 Figura 20. HAPs en muestras de testigo de hielo de antártic1 . .1. ...!.: ........................................................... 95 Figura 21. HAPs totales en IC-5 ............................................ ¡ . ..1. .J.: ........................................................... 95 Figura 22. Cromatogramas de uno de los blancos utilizado en: rhedición de las muestras del IC-5 ........ 96 Figura 23. Cromatogramas de la muestra M81-90a .............. \. J .. .¡. ............................................................ 97

V

1

11''

1

Resumen 1

1

Los hidrocarburos aromáticos policíclicos r4 rr):¡son una familia de más de 1 00

compuestos orgánicos; presentan al menos dos 1 aj,¡ /¡' 11 aromáticos fusionados y son

derivados principalmente de la combustión incol ~ )et¡ de biomasa y combustibles

C' ·1 S b. e ·' fi d 11. i l. J 1· d. d 10s1 es. on u 1cuos y su 10rmacwn, uentes y epos!1 amon son amp 1amente estu 1a as. 1 1 1 1 ~ 1

1 1 1 1

'· b. 1 L . d En este contexto, es muy re evante su contro en m f¡t af am 1enta es. a presenc1a e

los HAPs en diferentes matrices de Antártica y Grbdl 1

d.'ia (suelos, sedimentos, nieve y i r 1 '1

agua de mar) ha sido detectada en niveles muy ~aJi ~ d~ concentración. Debido a los

niveles del orden de ultratrazas de estos compuelt :s

1

~n matrices acuosas de zonas

1 d . ' 1 . '11 .d . remotas, as etapas e extraccwn y pre-concentr e. ~Ol!l son requen as prev1o a su 1

11 : 1 ¡1

de~erminació~ an~lítica. La extracció~ homogén~, ~f'il 1i~4.1líquido (HLL.E) constit~ye un

metodo prom1sono en cuanto a exactitud y prec1sto 1 1 presenta una sene de ventaJas de

1 ~ 1

tipo práctico (simple, tiempos cortos de extracL~ ~ lbJjo costo y uso de pequeños

1' d 1 ) 11 d 1 1

ll'·f ~ d - 1' vo umenes e so vente y entre e as estaca a po¡slw ~ ap e usar pequenos vo umenes

d 1 b .d . d fi l· "r ! :l . d. e muestra, como os o tem os en s1stemas e uswl e e. ontmuo con muestreo 1screto 1 1 ¡1

de testigos de hielo; dichas muestras son homogéJ¡ ~ p~nniten obtener alta resolución

temporal para el estudio de composición química dn ~ Jt g~ ... l s de hielo.

1

1 ;1 1 •

El b. . d . . . ' fi d 1 l. 1

: d 1 ' 1' . b d o ~etlvo e esta mvestlgacwn ue esarro 1

¡ n~ meto o ogta ana 1t1ca asa a

HLLE · d 1 d. d h.d b 1 1 1 L · 1· , 1· en apropta a para e estu 10 e 1 rocar urps 1

¡m:¡:tt1Cos po 1c1c 1cos en muestras

, • b •d d d • d h. 11 j 1 At ' • acuosas pnstmas o tem as es e un testigo e 1~ o r [1"\.¡lltartlCa.

1 11 1

En HLLE los analitos son extraídos de~d h á solución homogénea en un

pequeño volumen de fase sedimentada, formada p~r 1 ~~~~meno de separación de fases,

en un sistema de componentes ternarios. La metdd ' 1 :~í~ de extracción se desarrolló y

optimizó mediante técnicas de diseño multivariaJo 6 Üizando cromatografía líquida de 1 1 : 1

11

alta eficiencia con detección por arreglo de diodok 11 PtL~-DAD) para, posteriormente,

validar el método de determinación de los compudsth jJo~ cromatografía líquida de alta 1 11 . 1 '1

eficiencia con detección por fluorescencia (HPLClf 1 r), a fin de obtener límites de

! 1 ¡ 1

. 1

:¡ VI

1 1

1' detección y cuantificación apropiados, de acud

1

rd 1 ~1 ¡los niveles de concentración

d 1 L . ' d 1 11 1 d'l 'd espera os en as muestras. a extraccwn es e ue~tras acuosas muy 1 m as se

realizó por adición de una mezcla de cloroformo y 1 ~ol y agitación manual por 30

segundos. La separación de fases fue por adició tl ~fCl, recuperándose el extracto

(fase sedimentada) por centrifugación. Aplicando uh hi~~ño factorial a tres niveles con

.c. (33) bl . 1 d' . 1 l,¡ i . d . ' 1 tres 1actores se esta ec~eron as con ICI<Ime o,ptlmas e extraccwn para a

d . . ' . 1 ' ft 1 .c. 1 1 j: 1 b [k]fl etermmac10n SlmU tanea para na a eno, 1enantren r ~rtraceno, enzo UOranteno,

benzo[b]fluoranteno acenaftileno, fluoreno, hJ 'le 1 ~eno, benzo[a]pireno (BaP),

benzo[g,h,i]perileno, dibenzo[a,h]antraceno, i a~~o[1,2,3-c,d]pireno, (BghiP)

acenaf!eno, pireno y criseno. Las condiciones óptj'+ ~ ~xtracción fueron: 1 0% rnlv de

NaCl, 1,2 mL de CH30H y 120 ~-tL de CHCh (sol ente extractante) para 3,5 mL de

muestra. Los factores de enriquecimiento logr~dd ~1ctuaron entre 32 y 43 en el 1 1 [l! 1

intervalo 8-50 ng mL-1

para la metodología HLUEJI 1 ~~~~-DAD y desde 34 a 49 en el 1 1 ..

intervalo 0,03-0,11 ng mL- para HLLE-HPLC-,LD Ucis recuperaciones de los HAPs

bajo las condiciones óptimas a niveles de conceo¡ab 6~ he 20 ng mL·1 fluctuaron entre

67 y 92%, con desviaciones estándar relativas eJtrJ 1 ,~1 [ ~. 5,1 %. Para la detección por

1 1 1'

fl . 1 . . 1 1 1 uorescencm as recuperaciOnes vanaron entre f i y 99 % en el intervalo de

concentraciones de 0,048-0,130 ng mL-1, con deJiac b~~s estándar relativas entre 1,1 y

1.

9,9%. ':: i i

1'

Para HLLE-HPLC-FLD la sensibilidad anr1

líÍi 1~ iímites de detección/límites de 1' 1

cuantificación estuvieron entre 0,0078/ 0,0203/ o] 6t~ ng mL·1 para fluoranteno y 0,00061 0,0015/ 0,0051 ng mL·' para antraceno. ~el a~1eció un comportamiento lineal

para la extracción, con valores de R2

entre 0,965r ~~a fluoranteno y 0,9998 para

antraceno .. La aplicación de HLLE-HPLc-do1

fft j muestras .. acuosas prí~nas, correspondientes a seccwnes de un testigo h htpfo, penmtJo la deteccwn y

cuantificación en el orden de los pg mL·1 de la ¡ay rf!de los ana!itos (menos BaA y

coroneno) en las muestras, encontrándose difereJc a~¡ ~ diferentes profundidades al 1. 1 1 • 1 considerar el total de HAPs estudiados.

vii

1 :lr·r 1 i

11

11

11

11

11

Summary 11

Polycyclic aromatic hydrocarbons (PABls) are! a family of over 100 organic !í '11 1 1'

compounds, having at least two fused aromatic ~ii~g.~l· They are derived mainly from the [1 '11 11

incomplete combustion of fossil fuel and bi4Ma~r-l r AHs are ubiquitous and their

formation, sources and fate have been extensivelyi ~4viewed. In this context their control

. 1 1 . h. hl 1 Tj¡ t 1 11 f PAH . . . on env1ronmenta samp es IS tg y re evant. ue !p~.eseljlce o s m vanous matnces [i '¡¡'1 11

in Antarctica and Green1and (soil, sediment, sn&J '¡:I,nd lsea water) has been detected at

1 . 1 1 A. d. J ill t. l ll 1 1 . · very ow concentratwns eve s. ccor mg to t.¡e 1

ul trae-trace eve s m aqueous matnces

fr . d 11 11' 1 j ! . h 1 . 1 om remote areas an extractwn an pre-coneenttatwn step, pnor to t e ana ytlca 1! 111 i·~ 1 i • • • • • • 1.1 :. : • • ••

determmat10n IS reqmred. Homogeneous hqmd_jlic,J,U!l, extract10n (HLLE) IS a promtsmg '1 :¡¡ ! 1'

method for the determination of organic compoUdO~ in ,1

1

aqueous matrices because of its i'

1

11' 1

d . . I dd. . . ti 1 ' l 1

• 1 d ( . 1 . h accuracy an precisiOn. n a Itton 1t presents s~yrr~ p~actica a vantages stmp e, w1t 1! '1 ¡ 1 1:

short extraction times, low cost and use of sm~lll ~olutnes of solvent). This technique li 1 1!

allows using small sample volumes, such as tl~osel attiüned from continuous ice core l' 111 i 11

me1ter system with discrete samp1ing for differe~t1. d1emkal ana1ysis. These samples are il i 1 r1 1

1

homogeneous and provide a high temporal resol~. ti]· 1

fqr the study of ice core chemical

1

11 ' 1

composition. , 1 · 1

1

1 1 !

' 1 1

1 1 :

The objective of this research was to de~elol ah analytical methodology based . 11 !j 1! . . ..

on HILE appropnate for the study of polycy~l~b, 1

aro¡natlc hydrocarbons m pnstme

1 b . d fi . fA . 11 A • ¡, aqueous samp es o tame rom an Ice core o ntar"tic. i.

1

: ·¡· ll ,1 1 i

lj ¡ !

In HLLE analytes are extracted from a hi>JQ · enhous solution in a small volume li 1 ' ¡:

f d. d h .t:'. d b h . 11 . '¿ 1 • o se Imente p ase 10rme y a p ase separattqn plilenpmenon m a temary component

system. The extraction methodology was deve1~~~ed Jrid optimized using multivariate 11

'1' 1 1

1

d . b . h. h .t:'. l. .d h il ! 1 h . h d. d d . estgn y usmg tg -per1ormance tqm e rorp.atqgrap y Wit 10 e array etectiOn : 1[1 1 1 i

(HPLC-DAD) for the analytical determination d'f!P~Hs. In a second stage the method

1.d d .t:'. h d . . f l! :ll j,l di ¡ b h. h .t:'. 1. .d was va 1 ate 10r t e etermmat10n o . cot].~o.~-~:n s y Ig -per1ormance 1qm l! 111~.· 1!

chromatography with fluorescence detection (ffW, CtfLD) in order to achieve the

. 1· . f d . (LOD ) d 1

1! ;ll.l:fi l ! . O ) d. h appropnate 1m1ts o etectiOn s an q~~niJl tcatiOn (L Qs accor mg to t e l! ! 1

viii 11 !

1

1 1 !

1 : 1

1 1

possible concentration levels of samples. Thd 1 xtraction from very dilute aqueous

samples was performed by adding a mixture ot : hlbfoform and methanol and manual

shaking for 30 seconds. Phase separation was pe~fl nhed by adding NaCI and the extract

(sedimented phase) was recovered by centrifugitJ ni. The optimization was carried out

by applying a three-level factorial design with t: ~' factors (33) for the simultaneous

extraction and analytical determination of 15 PfAI si from water samples: naphthalene,

phenanthrene, anthracene, acenaphth~le ,, fluorene, fluoranthene,

benzo[k]fluoranthene, benzo[b]fluoranthenel ·¡benzo[a]pyrene, acenaphthene,

benzo[g,h,i]perylene, chrysene, pyrene, dibenzÓ[ hJanthracene and indeno [1,2,3-c,d]

pyrene. Optimal conditions were: 10% w/v ofJal I,l t.2 mL of CH30H and 120 ~-tL of

1

1 !

CHC13 ( extracting solvent) for 3.5 mL of samplel

The enrichment factors obtained were bet e6n 32 and 43 in the range 8-50 ng

mL·' for the HLLE-HPLC-DAD methodology +J frbm 34 to 49 in the range 0.03-0.11

ng mL-1

for HLLE-HPLC-FLD. Recoveries unl ~~ ,optimal conditions for a PAHs

concentration levels of 20 ng mL-1 varied betwebd 6lJ'and 92% with a relative standard

deviation between 0.7 and 5.1 %. For fluoresceJcl detection mean recoveries were 71-

99 % in the concentration range 0.048 -0.13 ng b1 -llr with a relative standard deviation

of 1.1-9.9% 1 1

1

•

i

1

Analytical sensitivity/detection limit antll iantification limits for the whole

method varied between 0.0078/ 0.0203/ 0.0676 n mL-1 for fluoranthene and 0.0006/ 1 1

0.0015/ 0.0051 ng mL-1

for anthracene. A linear be ~vior for the extraction method was

established with R2

values between 0.9654 for fljol ~~hene and 0.9998 for anthracene.

The application of HLLE-HPLC-FLD to lJ lus pristine samples from ice core

sections allowed the detection and quantificatib~ + the order of pg mL·', of most

analytes (less coronene and BaA) in samples. Si 'ificant differences were found at

different depths when the total P AHs 1 u~der study were considered.

IX

--------~-r

! 11

1

-1

1 ll

1 :1 " 1 r¡ 11

l. INTRODU€ 11 ON ' 1 1 1 1

i 1 -1 ' '1

El d. d 1 1 · · d. d Id 1

¡ b•~. ¡· · · h h h d estu 10 e os g actares como m tea ores ¡ e ~m 110 e tmatJco se a ec o ca a vez

i 1 1 1

más relevante; registros obtenidos desde testigos de ~ello 1 extraídos desde glaciares de la

Cordillera de los Andes, Groenlandia y Antártica ~o 11d~ vez más útiles para estudiar la

composición química de la atmósfera pasada y sus ca+J 1 i por ende el clima del pasado. Estos

archivos naturales cuentan la historia climática de la t~e~~~ ;~es~e hace varios cientos de miles de 1 1 '1 1

años, dependiendo del lugar de donde se extraigan ~ su ptofundidad. A través de los análisis

' . d , . "bl b 1 ! l ! 'l . , ' . b c. , qutmtcos e estas muestras pnstmas es post e o ten¡r 1 tl~acwn umca so re 1uentes, vtas y

distribución histórica de especies químicas en la atmó~fe ·: ! i

! 11 1 '1 : ; 1

• , • • i 1 ,1 •

La obtencwn de testigos de htelo de lugare,s r 1

tqs representa un gran desphegue 1 11 i ·¡ , • • 1 1 1 : •••

logisttco y operacwnal y consecuentemente un alt1o lf p~o., Estos son dtvtdtdos en estratos

representativos de los cuales se obtienen distintos tiJ_ o~ ~~ ~.1uestras para ser sometidas a una . d 'l. . fi . ' . L . d lful . ,1 1 d'l . d h" l ' sene e ana tsts tstcos y qmmtcos. os ststemas e : 1 .n _e testtgos e te o contmuos con

d. d l ' d ! 1 !JI 1 d d 1 1 1 . , d muestreo tscreto pue en generar vo umenes e mues~ra¡ ~- -

1

or_. en e os m , con reso ucwn e 1 11 i i'

hasta 1 cm de hielo por muestra. Cada muestra represent~ fna :reterminada resolución temporal,

que dependerá del lugar de muestreo. Respecto a llosl iJrócarburos aromáticos policíclicos

(HAP ) d b. 1 ! 1 :¡ . , . d s , aun cuan o son compuestos u tcuos, se esp1er ue 1su concentracton en este tipo e 1 1 1 1

muestras consideradas prístinas, sea del orden de ios hf L-1• Así, surge la necesidad de

. l l"d d l ' l' . 1 1 1 • '1 d . . , tmp ementar y Va 1 ar una meto O ogta ana ItJca que ' rl~a SU etermmaciOn en muestras

d. h . d" . d d 1 ' 1 1

1

1 .! 1 l acuosas a te as concentraciOnes tspomen o e vo ume s qae a canzan a tan so o unos pocos

1 1 1 :_·¡

' 1 '

1 ~ • 1

• • • i • !1 , • • , • Los HAPs constituyen una famtha de fO 1 t~antes orgamcos semt-volattles

hidrofóbicos, lipofilicos con baja solubilidad en agua, IP~~e~ Mte~ tanto en la atmósfera, suelos y D d ' . fi . ' . 1 b

1 ¡1

1:1. . ( bl 1) d d" "d" aguas. e acuer o a sus caractensttcas tstcas, qmmtcas l o .pgtcas ta a pue en tvt Irse 2 l d 1 . 1 . ~ ' l. 1

! , • • l en grupos, os e menores masas mo ares que son si~tlil ~~~v~mente toxtcos, por eJemp o para

microorganismos acuáticos (2-3 anillos: naftaleno, fltioJ

1

e bj fe_' nantreno y antraceno) y los de

mayores masas molares ( 4 a 7 anillos: de criseno a e, 'rlerio ), dentro de los cuales varios

compuestos exhiben carácter genotóxico, mutagénicol y 1r~iJogénico [Lammel y col., 2009;

mililitros.

Zhao y col., 2009].

1

~ ¡ 1 :

1 '1

! ¡ 1

1

1

1 1

'

\

', 1 11 1

Tabla l. HAPs en estudio y sus principales características ísic~s, !químicas y biológicas

HAP

Naftaleno

Acenaftileno

Acenafteno

Fluoreno

Fenantreno

Antraceno

Fluoranteno

Piren o

Benzo[a]antraceno

Criseno

Benzo[b ]fluoraoteoo

Benzo[k]fluoranteoo

Benzo[a]pireno

Dibenzo[ a,h ]antraceno

Benzo[g,h,i]perileno

Indeno[l ,2,3-cd]pireno

Coroneno

AMasa molar

[gmoC1]

128,2

152,2

154,2

166,2

178,2

178,2

202,3

202,3

228,3

228,3

252,32

252,32

252,32

278,4

276,3

276,3

300,40

A Solubilidad en agua

[¡.¡gL-1] a

25°C

31700

16100

3900

1900

1150

75

260

1350

9,4

2,0

1,5

0,8

1,6

2,5

0,03

0,02

0,01

AJogKow

3,37

3,94

3,98

4,18

4,46

4,45

5,16

4,88

5,76

5,81

5,78

6,11

6,13

6,75

6,63

6,70

6,90

lt~Nión ~~y~por ['mmiHg] lalzsoc

1 \\ ~·1if 0-2

1 ~ 1 i.

tH,o-4

1'1:' , \1 W. 1

\ 1 ~·1 o-3

1 ~:.~~io-4

1 1\ ~~~no-4

1 11 fflr~o-6

1 11 }\ji o-s

i J* 0-6

T 1 1

\T, ,O¡*,I'o-7

1 '1

1 1

,2r1'o.-9

1

' ' i ¡

1 ~·1fr:1 r-7 ! 1 1~11': 1

0*'.10. -9

'1 1::

,!5*1 o-9 1~11, i

11

- 1 1! : 1 0*10-10

11: '¡

1~\1: [ *\1·. o· .. -lo 1 1 ! i

11

1 ~· 1' 1 . 1 *11\o'-.. lo 1 1' 1 ::

\lH" A<http://www.ccme.ca/assets/pd:flpah_soqg_scd_1445.pdf> 8< http://www.atsdr.cdc.gov/toxprofiles/tp69-c2.pdf>

2

8 Carcinógeno

No

No

No

No

No

No

No

No

Si

No

Si

Si

Si

Si

No

Si

No

A Estructura Química

co .ij

~ ~ ~ UJ ~ ~

rSb ~ ~

¿o 1

~

68 1

""'

""' ""' X"" 1 -« ¿A._ ¿;.

-·~--

~ 6--V

m w

11 1'

11 ¡1

1' 1

11 : 1

¡! 1 1

1! ! ,¡ 1

. ' li ¡ . ,. • "fj . 1 ' Estos contammantes estan presentes en cow.~e~ rac1

10nes s1gn1 1cat1vas en as areas

b . b h .d d d l: 11 l : An ' . G 1 d. 1 ur anas, sm em argo, an s1 o etecta os en zonas tem<Dtas ;como tart1ca y roen an m, o

·1 1· d. "b . ' b. 1 ,ii ill lbl. i [M 1 t 1 2000 M rt. que 1 ustra su amp 1a 1stn uc1on am 1enta y su caracter u 19uo ase e y co ., ; a ms

y col., 2010; Minero y col2010]. Generados principa~~~rtJe ~br combustión incompleta tanto de 11 '11 1 1 i

b. d b "bl C' "1 !l ' i d l • • "d d d wmasa como e com ustl es 10s1 es; como consecuenc a e su pers1stencm y capac1 a e re-11 '11 1 1 ¡

volatilizarse en el ambiente pueden viaJ· ar grandes dist~ttcHts, ~iendo el transporte atmosférico de 11 '11 1 ! !

larg~ alcance una vía de llegada a las zon~s p~~ares [r~rt1 i fol., 2009]. En las altas latit~~es y

a baJas temperaturas los procesos de deposltacwn son ~~as 1~nortantes que los de evaporacwn.

D. . . d b . ' d dUI 1 ! 1 d" "b . d HAP 1 1stmtos tlpos e com ustwn pro ucen üerentes 1stn ucwnes e s en e

1¡ '11 '1 1

b. d d 1 . ' 1 • d .: d fu d ' am 1ente e acuer o a su masa mo ar e 1somena, ¡¡e~ , ec1f, ca a ente pro uce un patron

' . ' d 1

1 ~11 l.dl ¡ d d t t d caractenstlCo, as1, estos compuestos pue en ser ~:.:onsr er. a os como traza ores an o e . "d d ' . d . ti !ll ~~ 1 L . d d. h act1v1 a es antropogemcas como e c1ertos eventos natura es. a presenc1a e 1c os

1

'11 1'

1 ' d An ' il. : 'dr: ' . 1 t compuestos y su crono ogm en muestras e ta~19a poi 1

1a asoc1arse a os even os antes

mencionados [Kim y col., 2006; Valero-Navarro y c~l~~~ ~001], destacando el posible origen de

las fuentes tanto local como extra-continental de a~u~riqo 1 'ii la circulación atmosférica y las ¡; '

propiedades fisicoquímicas de cada hidrocarburo. 1

1

1 ¡

1

1

11 1

1

, . . 1! ; 1 i , • • • Como es de esperar, el anahs1s de muestras d¡;¡ :t;atural,eza pnstma reqmere de cmdadosos

d . 1 li '11 J ¡, d . . ' 1' . d 1 procesos e muestreo y pre-tratarmento para ow-ar unct etermmacwn ana 1t1ca e os

compuestos de interés con una elevada sensibilidd~J l s in.ás bajos límites de detección y

apropiada exactitud y precisión. Dentro de los métod~s dJ extracción de HAPs desde soluciones

l¡' 11' acuosas se encuentra la extracción líquido-líquido y lia d trabción en fase sólida, metodologías

tradicionalmente aplicadas, para las cuales se prJ~sbrt ni ~esultados variables en cuanto a

.. ' . d d . d 1' 1' 1, ~ 1

1 1 d "d prec1s10n y exactltu , pue en requenr gran es vo um~.nes ue so ventes, generan o res1 uos y son ¡: '11 1

1

d"f' "1 d . '. . ¡i 1 ' ! 1 1c1 es e Implementar para el anahs1s de un elevad<:> nmnero de muestras. En este contexto, en

1 '1 . - d 11 . . ' . [¡ :11 [~ 1 i h S' h 2009 L 1 os u tlmos anos se esarro aron vanas rmcro-tecm~F~ ..oosp y anc ez, ; eong y co .,

2010; Rezaee y col., 2010; Wu y col., 2008], talbsl1

e. b~o microextracción en fase sólida, " 1 11

. t . ' 1' "d 1' "d . ' 1! 1 ~ b1 l d . . . ' rmcroex raccwn 1qm o- 1qm o, extraccwn por punto lue nu. e o e o u -poznt, rmcroextraccwn

t · t d · ·, d. · 1! ¡111,. ·al i 1' ·d 1 1 1 , en go a o szng e rop y rmcroextraccwn 1spers1V~ 1 I4JU1

1 o- 1qm o, as cua es resu tan mas

l¡ 111 '1 'i

eficientes que las dos clásicas. Estas presentan, al i~a~ que¡ ~as anteriores, exactitud y precisión

. bl 1' "t d d . ' "fj . ' b 11 1 '11

• d 1 '1" . d vana e, 1rm es e eteccwn y cuantl 1cac10n que 11

1l resu 1

tan aprop1a os para e ana 1s1s e

muestras de testigo de hielo y además no todas sirve11 ~l p~o~6sito de determinar todos los HAPs

3 11

11

1

11

definidos como prioritarios. La aplicación de caj ' a de estas técnicas se verá también

d. . d 1 . . ' d' 'bl 1

1 1 di 1 b . 1 1 con !Clona a por a mstrumentac10n 1spom e elJ! e a a oratono a o que se suma a

'd d d . 1 1 - 1' 1 1 '! neces1 a e 1mp ementar as para pequenos vo umenes e :p:mestra.

L ·, h , 1' .d 1' .d JI di 1 d. .b . , d a extracc10n omogenea 1qm o- 1qm o, ua ,a en a 1stn uc1on e compuestos

orgánicos mediante la formación de una fase sedime~U a :[Tavakoli y col., 2008], constituye un

' d d ., ., d l 1 i ' . d 1 . d 1 HAP . 1 meto o e extracc10n y pre-concentrac10n e compuesto orgamcos e tlpo e os s, s1mp e

fi . . b . - 1' 1 1

1

d 1 d d mL y e lClente y perm1te tra aJar COn pequenos VO umenes e muestra, e or en e unOS pOCOS .

D. h ' . . 1 d 1 1 i . ' ' . d bl 1 1c a tecmca cuenta con gran potenc1a e pre-confe t~ac10n, caractenstlca esea e por as

concentraciones de trabajo, reduce extraordinariamente! o~ tiempos de extracción (menos de 10

. 1 1 ) . b. di. :1 ., d 1 . mmutos e proceso comp eto , tiene aJos costos e 1 p ementac10n y e a macenam1ento y 1

1 1

d 1 d 1 1 .. , 1 . ' 1 d re uce e consumo e so ventes y a expos1c10n a os m1 mos, generan o consecuentemente muy 11 1

De este modo la primera parte y fundamental~ J e~ta investigación se ha centrado en el

desarrollo y optimización de una completa metodo~ol '~ que permite la pre-concentración y

'fi . ' d 1 1' . 1 d 1

1 . ,' d 1 d d mL-1

pocos residuos.

cuantl 1cac10n e os ana ltos a un mve e concen~ra 10n e or en e ng en muestras

acuosas, basada en Extracción Homogénea LJq 1 · d~-Líquido (HLLE) asociada a la

d . . ' 1' . f' 1' 'd d 111 1 1 . ' d . ' 1 d eterm1nac10n ana 1t1ca por cromatogra 1a 1qm a e a t1

ryso uc10n con etecc10n por arreg o e

diodos en primera instancia (HPLC-DAD) y una seJd ~tapa que permite acceder a niveles de 1 1 !

concentración apropiados para el tipo de muestra estu~ a1a, utilizando cromatografía líquida de

alta resolución con detección de fluorescencia (HP{l FfD). La sección final de este trabajo

consistió en la determinación de HAPs mediante HLL -HPLC-FLD en muestras de un testigo

d h. 1 d An ' . bl . ' d 1· . 1 1 1 d' 'b . ' 'bl . E e 1e o e tartlCa esta ec1en ose pre nmnarme~te s11· 1stn uc10n y pos1 e ongen. stos

constituyen antecedentes únicos respecto a presenbil de HAPs en un tipo de muestra que

't t bl 1 . ' 1 1 1 . 1 1 1 d' . b' 1 perm1 e es a ecer con una reso uc10n tempora es~a, 1pna as con 1c10nes am 1enta es en

estudios paleoclimáticos.

4

J

I

!

1 1

: 1

2. IDPÓT~ 1

!

E 'bl d 'fi h'd- b 1 áll 11 :1 1' ' 1' s pos1 e etectar y cuant1 1car 1 rocar uros arom t <l:OS po IClC 1cos en muestras acuosas 1 11 . 1 1

prístinas a través de la técnica de extracción homogén~a lí ~jdó-líquido y cromatografia líquida : 11 1 1 .!

de alta eficiencia. : 1 ' 1 .1

3.1. Objetivo General

1

:1

1

i

:1

d 1 o o'

etermmaciOn de Hidrocarburos ¡

Desarrollar una metodología analítica para 111

Aromáticos Poli cíclicos en muestras acuosas prístinas.

3.2. Objetivos Específicos 1

_ ds ¡rromáticos policíclicos mediante 1

11 1 1 il

cromatografia líquida de alta eficiencia con detedció ~~~-~ (IIPLC-DAD) y detección por 1 11 1 • '

fluorescencia (HPLC-FLD) en muestras acuosas dilh_ i~ l_ l :

1 1 1 ''1 : 1 •

ii. Diseñar y validar una metodología an~lítl i ~~ d~ extracción y concentración de 1 1 1 1 :·

hidrocarburos aromáticos policíclicos que permita iu d td~~inación en muestras acuosas en

concentraciones del orden de trazas y ultratrazas. 1 ! 1

1

1'

1 ! 1 '1

iii. Cuantificar hidrocarburos aromáticos po~f íflic:fs en muestras acuosas prístinas,

correspondientes a fracciones de un testigo de hi~l~ , J ~ntártica, para obtener un perfil

lo o d d' h o • 1 ~~~ ,¡ pre 1mmar e estos compuestos en 1c o testigo. : 1

._:

! 1 :1

l. Determinar concentraciones de

. A . 1 . 1 l. 1~ 1 'fi d IV. soc1ar exp oratonamente a presen<y¡a e ps compuestos cuantl ca os a

posibles fuentes utilizando antecedentes bibliográfiJoJf •¡·

1 1 .

1 '

•

5

·¡ !

4. MARCO TE 1 1

1

4.1. Hidrocarburos Aromáticos Policíclicos

Los hidrocarburos aromáticos policíclicos (H t' ) i son una familia de más de 100 ' . ' . 1 1 i • ' •

compuestos orgamcos; ~stas mol~c~las se _caractenzan .. Í ¡s¡r hidrofob1cas y pr~sentar en su

estructura molecular, amllos aromaticos fus10nados. S~n 1 cl9l!>ros, blancos o amanllo verdosos,

liposolubles y algunos bastante volátiles. La mayoría ~o t Jne utilidad conocida, sólo unos pocos

ft 1 "1" d 1 1

) 1 1 . d . 1 . 1' . como na a eno y antraceno son ut11za os en a manU.ta t¡ura: e tmturas, exp os1vos, p astlcos,

lubricantes y repelentes de polillas; coroneno es utiliz~d~ ¿Jiuo endurecedor (arena de moldeo).

Se forman fundamentalmente en procesos de combu~tió iÚ.q:ompleta de materiales orgánicos, 1 1 ~1:: tales como madero, carbón, petróleo, aceites combust\blb J! l,abaco, por lo que están asociados

directamente a actividades antropogénicas, encontránJoJe H 61 humo del cigarro, emisiones de

' ·1 . d . 1 xh . . .l l üll 1 fi ' d '1 [Y nk automov1 es, procesos m ustna es e austlvos, enus1cmes e re menas e petra eo, etc. u er

y col., 2002]. 1 1 11· .

Su origen en la naturaleza está ligado a ince~dfo 1 ot.estales y a la actividad volcánica 1 1 1' i

principalmente, sin embargo, se ha detenninado que dde ás 1 ~on derivados de algunos procesos

biológicos [Nabbefeld y col, 2010; Wilcke, 2007]. 1 u: ' 1 . :

Las áreas urbanas son importantes fuentes de 1 1 , s hacia la atmósfera, debido a la

"1" . ' d b "bl . 1 d ' . 1 1 .1 1

1 ¡.! d . . . . d 1 ut1 1zac10n e com ust1 es a m ve omestlco, a prese¡c1a die 1rp ustnas y enuswnes asocm as, a

d . ' d ' 1 . .d 1 11 'ID d 1 . 1 . ' pro uccwn e energ1a y e transporte, entre otras actlVf a es.; : e este mo o, como a c1rcu acwn

t C' • fj ' d d 1 11.! 1 • , •

a mos~enca es una e 1c~z v1a e tra_n~po~~ e l esp e¡¡~ co~tanunantes orgam~as, que

postenormente son depositadas por prec1p1tacwn, los J ~~ ¡han s1do detectados en areas tan

remotas como Groenlandia y Antártica, sugiriendo unl al ·l~a 1 distribución en el mundo [Herber 1!

y col., 2006; Kim y col., 2006; Minero y col., 2010]. i

Estos compuestos se transportan en la atmósfer,, ~anto en el material particulado como

en las fases acuosa y gaseosa, depositándose en dife~ent ~ ~mbientes naturales como suelos, 1 1 '1

sedimentos y agua por acción del viento y la lluvia. Su p1e ¡ncia en la fase acuosa se explica por

la interacción del agua con otros compuestos solubles que sd 1e'ncuentran suspendidos, aportando

1 "'

6

col., 2007; Wang y col, 2009].

1:

11 11

1

1

1 1

1

1 ' 1 '

: 1' 1 1

un aument~ .de la reactividad del sistema y de la sup¡r'fiyte ~~e re~cción, que lleva al incremento

de la solub1hdad en esta fase [Bourdat-Deschamps y ¡ptl), 20?V; Pneto-Blanco y col., 2010].

S . b' ' . J J 1

1

. 1 d fu d u presencia en am 1entes acuatlcos se u¡fuf ese¡cla mente a errames y gas e

combustibles fósiles, descargas de desechos industrihl~s y ld.omésticos, lluvia y percolación de i¡ '11 . :

residuos. En el agua son más persistentes que en el 1¡:ai. r~ . .[)e acuerdo a su forma de entrada al 1 '11 1 1.

d. b' d 1 'fi d !. . 1

i . 1 ( . 1 d d me 10 am 1ente pue en ser e as1 1ca os como contarrunatttes puntua es eJemp o: por errame e 11

ll' ~ 11 ' • • • ' [! ¡[ '.. • petroleo) o no puntuales (eJemplo: por deposltacwn a~1J1¡0~ en.ca) y se mcluyen entre los mayores [i ;11 1 1!

contaminantes orgánicos dispersos. Aguas y sedimen~os 4ie áreas fuertemente industrializadas en 11 11 '1 ! ¡

general presentan concentraciones mayores que las 1p6o~td.1as en zonas remotas [Shamsipur y

¡1 1 1!

11

1

1 • ' 1

l. ! 1:

El transporte atmosférico de largo alcanc¿¡ ~s luia de las vías de entrada de estos

compuestos desde las zonas de generación a las reg~o~es pbl.ares [Gouin y col., 2004]. En este 1

1

1

11 '· 1

sentido, sus características físico-químicas son fund~ental~s para entender su distribución en 1! '11 ~·¡ 1 ;

. b' . 1 d d 1 .. i 1

• ~ 1

'. d w 1 [2009] 1 vanos am 1entes, por eJ emp o, e acuer o a as I~v~stiga~wnes e ang y co . , e

fi . d .. , 1 , 1 (K ) d 1' rll ~~ 1 i , • coe 1c1ente e part1c10n gas part1cu a p e estos apmpuestos es un parametro Importante en

d. h t d · ·' e ·' ~ !ll. 1 1

1

1 d' b' d d 1 1c o ransporte, su eposltacwn y trans1ormacwn qmm~qa en e me wam 1ente; e acuer o a a 1' '11 1 .

ecuación 1 se establece la relación entre Kp y la presi9n'la~¡vl~or de líquido sub-enfriado PE (m y

' t d . ' ) t ' d l, L 11. HAP d 1 e son parame ros e regreswn , encon ran ose que, err geJra, s e menor masa mo ar, con . . 11 ill 1' ' . lo g pf > -2,0 se encuentran pnnc1palmente en fase ~apb y 1 estan SUJetos a ser transportados a

sitios remotos; los HAPs de mayor masa molar, d1

oJ L~g~Pf < -4,0, se asocian a material 11 1 1 1

particulado, depositándose de acuerdo a la disposi6~dh del! mismo, usualmente cerca de las Ir 111 1 1

1

. d . ' 1 HAP 1 ¡l d'· 1 d 1 ° 2 regwnes e generacwn; os s con masas mo ares ¡P.te¡e 1

ms, con va ores e ogpL entre-

4 d d. 'b . 1 . 111 .11 .... 11. d 1 f: y - , pue en 1stn mrse tanto en e matena 11 Qa11~1cu a o como en a ase gaseosa.

Ad. . 1 t 1 K h 'd ·1· d 1! f j 1 ! 1 b' 1 . ' 1 d 1c10na men e, og ow a SI o ut11za o para caradetizarr a wacumu acwn en a ca ena

l. t' . d ' d d ' 1! ill . l .di : b' 'fi . ' [L hm a 1men 1c1a, pues e este parametro epen era en gran m~clh a su wmagm 1cacwn o ann y 1 ~ i 11 . 1 1 !

!l 1

1' 1

'11 1 '

Ir 1

1!

11

Hassan, 2010].

logKp = mlogpf +e Ecuación 1 1

i

7

'1

1

El interés por el estudio de estos compuest?s\ eH. el medio ambiente radica en que son 1 1

ubicuos y algunos de ellos altamente nocivos paraii ~alud, exhibiendo carácter mutagénico,

teratogénico y carcinogénico, el que se incrementa fl ef bioacumulados a través de la cadena

trófica. Estos compuestos pueden inducir estrés oxi~at~· o• a nivel celular y daño oxidativo en el

ADN a través de la activación metabólica y generac~ól qe especies reactivas oxigenadas [Ma y

co1.,2010]. 1\ 1

1 .

Los HAPs de 2 a 3 anillos son tóxicos, miehtt s '¡que los de 4 a 7 anillos se consideran

potencialmente peligrosos por ser mutagénicos ~ cJrcinogénicos. De acuerdo a dichas

características la Unión Europea y la US Environ~e tAl Protecction Agency (US EPA) han

catalogado a 16 de estos compuestos como Conti·l,arjtes Prioritarios [Lamme! y col, 2009;

Zhao y col., 2009]. Las estructuras de estos compuestos¡ e!muestran en la figura l. 1 '

El ser humano está expuesto a los HAPs 1 p1

• npipalmente por la ingesta de agua y

alimentos contaminados, inhalación y contacto di~eb o 1 con la piel. El monitoreo de estos

compuestos es contante y existen límites establecidolf, or ejemplo para benzo[a]pireno, que es

considerado potencial carcinogénico, la US EPA ha ekt l~cido como concentración máxima 200

ng L-1 para agua potable, mientras que la World HeaAh kianization (WHO) lo ha fijado en 700

ng L·1; la Unión Europea (directiva 98/83/EC) ha h ~lecido regulaciones para fluoranteno,

benzo[b ]fluoranteno, benzo[k]fluoranteno, benzo[g, ,i]perileno e indeno[l ,2,3-c,d]pireno,

considerando un máximo permisible de 10 ng L-1 part J oko[a]pireno y 100 ng C 1 para la suma

de los otros HAPs nombrados anteriormente, establebb clo límites fuertemente restrictivos para i 1 :

estos compuestos en diferentes tipos de aguas superfi¿iá eS [Cheng y col., 2011; Wah Lim y col.,

2007]. 1 1 '¡,

!

Nuestra civilización depende fuertemente de \Id cÓmbustión, por lo que los HAPs están . . . . . .1 1 . ' ' mev1tablemente asociados a nuestras act1v1dades, espelc1 :nrente a la produccwn de energ1a. Estos

compuestos se pueden considerar como trazadores ta¡t 1 d~ actividades antropogénicas como de

ciertos eventos naturales, considerando que su abundanJ <\ '[,uede ser directamente proporcional a

los procesos de combustión en la región y estar direcJa 1 eAte relacionada con la calidad del aire. 1 1 !

Callen y col. [2007] informaron la presencia de · s1 en material particulado PMlO (con

d. ' d' ' . . 1 1 o . 1 1 ) i 1 d ( ) rametro aero mmco menor o 1gua a llllcron1

s 1 reco ecta o en Zaragoza España,

predominando coroneno, benzo[g,h,i]perileno e inde,[j2,~-c,d]pireno; el registro fue de un año,

8

1

observándose una tendencia a superar los valores sude~i 6& por la Directiva Europea (0,1 ng m"3)

i 11 : 1

1

durante la estación fría, que coincide con la utiliz~ci~ó de: calefacción y aumento de ciertas

· · · d 1 , · , 11 1

1 ·a: , 1 ·, 1 · erruswnes asoc1a as a consumo energetlco, encontran · s9 a. emas una re acwn con os vtentos ! 1 ¡ 1 !

asociados en cuanto a la distribución de los contarnin~ntel J 1

1

: 1

1 1

1

1 '

(~(~~ l~ ,~J Naftaleno

~ Íl~~A,~/ Acenafteno

r(~~,.,/~r-/''"~ .• [1 '· " '" ' /; ... 1, ,/ ~··· ,y·-....,.:/ ....... ""r

Antraceno

c::o) Fluoreno

¿o Acenaftileno /~~

r¡ "":.1

f~/>'~ V~~) Fenantreno

. 11 1

("'''"'('Tíl'~[,

C~./"-,-:::J,,,-¡ h'~,) 1 11 ¡

¡(0',,¿/~ J1 '-"'¡ ~1

f'f""J') ~"'"'-..-,:?

Benzo( a]antraceno Pirerw

Benzo[a]pir&no

[~''¡,

~ 0 ''--':.J

~·,':.'--y·'~":--.. H 1 "1 "''r;d'-'"'/~

lyv '~~J

Benzo[b]fluoranteno Benzo[g 11í]perileno

lndeno[ 1.2, 3-cd]pi reno

Figura 1 Estructuras químicas de HAPs dec~a~t 6~ p~ioritarios por US EPA [http:/ /www.atsdr.cdc.gov/es/phs~[e l.Rhs,69 .html]

De acuerdo a Wilcke [2007] hay evidencia de 1 ¡ keieración biológica de algunos de

estos compuestos, aunque no es tan significativa fren~e :tta~ ya mencionadas; por ejemplo, la

producción de naftaleno ha sido derivada de su prese~ci~ :9 ~ores de Magnolia y del aroma de

diferentes especies de Annonaceae en los bosques lnl Íosds del Amazonas; además dicho 1 11 1 ¡ 1

d 'd ~ ,r, d . . Ji1

: l 1d f' . d 1' d 1 . ' compuesto es pro uc1 o por MUsco or vztzgenus, un ·. 0~9 1en ... o 1t1co e una 1ana e a regwn

' 1 1 1 '

amazónica de Perú; también se ha detectado en nidos · tJrdntas Coptotermes formosanus en • 1' ' ' 1

Norteamérica subtropical, una especie proveniente de A ) d~l Este y en nidos de termitas de "1, 1 !

9

1

varios géneros del Brasil tropical, lo que sugiere que ia tí 1t¿~~s de naftaleno puede estar asociada

a termitas o a micro-organismos. Fenantreno puedJ se ~,ducido biológicamente a partir de

precursores de alquilfenantreno en desechos de veleia es ! y perileno es producido en forma

b. 1' . b" 'b" d 1 d" i 1 1 : 10 og1ca en am 1entes anaero 1cos e sue os y se nnent s. i

D. . . d b . ' d l.J 1 d" "b . d HAP 1 1stmtos hpos e com ustwn pro ucen qhe 1nte~ 1stn ucwnes e s en e

b. d d 1 . ' 1 1 1 1

• d fu d ' am 1ente e acuer o a su masa mo ar e 1somena, es e~1,r, ca a ente pro uce un patron

característico, donde su distribución estará gobernadf p:o l~s: propiedades químicas y físicas de

los compuestos. Por ejemplo, en el caso de incentlids de :bosques boreales los indicadores

' . 1' . 1 . ' . 1· 1 1 ll 1 1

: • d ' d HAI> qUlllllCOS C aslCOS SOn e 10n amomo, g lCO atos y O:Xa or: y ex1ste a emas un traza or-

particular, el reteno, producto característico de la l eb ~~~ión ténnica de un ácido orgánico

propio de la resina de coníferas, el ácido abiético rÁ Mdahl, 1983; Masclet y col., 2000].

Masclet y col. [1995] encontraron en material pa ich ld6' algunos HAPs característicos de

incendios de bosques de la sabana de Lamto, Costa, dJ 1 ~r'til, asociando coroneno, criseno y

pireno a estos eventos. 1 1''

i i

Los suelos contaminados por derrames de p~tr11 61 sf caracterizan por presentar HAPs

de bajo peso molecular, tales corno naftaleno y fenanto ~abie y col., 1999].

Los HAPs de alto peso molecular (mayor ol i 1 l !t: 202) con 4-6 anillos aromáticos,

como fluoranteno, pireno, benzo[a]antrac~nb : • criseno, benzo[b]fluoranteno,

benzo[k]fluoranteno, benzo[a]pireno, be~d[ 1 vi~eno, dibenzo[a,h]antraceno,

benzo[g,h,i]perileno e indeno[1,2,3-c,d]pireno son f~ech n~~mente asociados con procesos de

combustión. Sin embargo, más que las concentra+J j ~dividuales de cada HAP resulta

interesante las relaciones establecidas entre algunos ~e ¿l bj !Para la identificación de la posible

fuente y así poder detenninar el origen del contaminan~ J[Dyorská y col., 2011; Wang y col., 1 :

1999]. Una razón superior a 1 entre compuestos de b~o ,sb molecular con dos o tres anillos y

compuestos de alto peso molecular con cuatro 1 se ~ 1 ~nillos puede interpretarse como

preponderancia de fuentes pirolíticas [Gonzalez-Piñ1el~ 12006]. La contaminación de origen

petrogénico es caracterizada por razones fenantrenoi"''tJ M~ .superiores a lO y fluoreno/pireno

inferiores a 1; en contraste con lo que ocurre si J1 b igen es pirogénico, donde la razón

fenantreno/antraceno tiene valores menores a 10 yl fl~ ~~n~/pireno mayores que 1, siendo

10

b.' · d ' 1 11 t 11l 1 1 :+.¡:' t O 10 [St rt' . tam wn asoc1a a con este caso una razon antraceno an rar.eno 1enan reno mayor a , o 1m

i 1 1 1"'1 1 1

y col., 2009, Yunker y col., 2002]. 1¡ ¡ · 1 1

1

1 • 1' 1 1 1

i i 1

Benzo[ a ]antraceno/benzo[ a ]antraceno+crisen~,: 1 . fiyoranteno/fluoranteno+pireno e

indeno[l ,2,3-c,d]pireno/indeno[ 1 ,2,3-c,d]pireno+ berlZ0[~,,hji]perileno corresponden a razones 1

1

'11 1 i utilizadas para asignar posibles fuentes de los HAPs ~ricqnt~~dos en las muestras en estudio. En

1 . . 1 ' b [ ] 1 b [ 11] ·ll t' 1 ¡ : • o 20 . d' e pnmer caso, s1 a razon enzo a antraceno enzo a an raceno+cnseno es menor a , m 1ca

!! 111 1 1 i

derrames de petróleo como fuente, si se encuentra erÜre 0,20~y 0,35 corresponde a derrames de 11 '11 ·¡ 1.

petróleo y combustión, y si es mayor a dll3S s~Ílala combustión. Si la razón ! 1 1 1'

fluoranteno/fluoranteno+pireno es menor a 0,40 indipa w¡ed9minio de derrames de petróleo, si

' o 40 o 50 . d' b . ' d '1 ¡l 1 . 1 11 • o 50 . . d' esta entre , y , m lCa com UStlün e petro eorl ~~~ ~1 es¡ supenor a , se aSOCia a m lCa

'd d 'd 1 b . ' d tlJ ,l l 1 '. 1 d E 1 d vert1 os e aguas res1 ua es y com ustwn e carl!1on, tpastlza es y ma era. n e caso e 1' 111 1 1 1

indeno[1,2,3-c,d]pireno/ indeno[1,2,3-c,d]pireno+ b~nZ:dflg,h~i]perileno si es inferior a 0,20

d '1 020 050 ~ !11 i 1

' ld1 '1 . . 050 correspon e a petro eo, entre , y , es por comv~st on! e petro eo, y s1 es supenor a , 1

' 11 '1 1

indica combustión de carbón, pastizales y madera [~ar4s r' col., 2010; Yunker y col., 2002].

Adicionalmente, reteno/reteno+criseno es útil pdra.111

· <:iiferenciar entre combustiones de l•

11 1 1

petróleo/madera y de coníferas particularmente, imp~icando ivalores entre 0,15 y 0,50 para el ¡l 11 1 1 ¡

primer caso y mayores que 0,80 para el segundo [Deni~ y colJ, ¡2012]. 11 1

1

l'i 1 1; ' 1 '

li 1

11 1

1¡ 1 1 i

Glaciares y Acumulación de Contamina~te~ 1

1

¡, '11

11 1 1

1 ¡ 1

D b . . . h d d li 1

. • d . b' 1' ' . escu nrmentos rec1entes an emostra o 1 lqut;i pue en ocurr1r cam 1os e 1mat1cos 1 1

11 1' importantes en la tierra en sólo unas pocas décadas [oi1.Bh¡;¡n ¡y' col., 1995]. La información sobre

1 . b'l'd d 1' ' . ' . d 1 ~ ill tl 11 : 1 d . 1' a vana 1 1 a e 1mat1ca y qmrmca e a atmqs~,e a ~n e pasa o, perrmte rea 1zar

. 1 b' 1 ' d!i llll ' 1' : ' . d' d' . reconstruccwnes pa eoam 1enta es y as1 generar mo ~ o~ e 11llatlcos que pre 1gan con 1c10nes 1 ' 1!

futuras [Fujita, 2008; Solomina, 2008]. 11 : ·1 i

,¡ 1

11 '

Los glaciares son masas de hielo que se fldri~ínhb en la superficie terrestre por

t . ' . 1' . ' d 1 . ~ lll Jdl ! • d fl . ' d compac acwn y re-cnsta 1zacwn e a meve, mostran'rq1 tfVl 1

t;nc1as e UJO en epocas pasa as

1 1 t E t d h. 1 . l¡ ;ll A 1 1 • • hn 1 . . . ' y o en e presen e. s as masas e 1e o y meve se g4rrrq.n pnnc1pa ente por a prec1p1tacwn

atmosférica sólida, en aquellas áreas de la tierra doJd~ ~xi~ten climas fríos, como las zonas 11

1

1 1 i' polares y las montañas [Jansson y col., 2003]. Cuan<ilo' las temperaturas se mantienen bajo el

11 ! '1

1

l! 11

1! '

11 1: 11 '

4.2.

11

punto de congelación, la nieve caída puede

apisonamiento, o por sucesión de capas de nieve,

agua causa la re-cristalización para formar granos

(neviza). Dentro del glaciar se puede diferenciar la

sector donde no hay fusión ni pérdida de masa; la

la línea de equilibrio que separa ambas

su estructura, principalmente por

fa evaporación y re-condensación del

más pequeños, de forma esférica

de acumulación, que corresponde al

ablación, donde se produce pérdida y

Actualmente son ampliamente

y ambientales del pasado reconocidos como archivadores de las conmcwne~ ~lllttn.ostencas

[Bigler y col., 2010; Curran y col, 2001; Godoy y

Linea de Equilibrio

f.ry

\t ·~rí' .., .,/ l . . ,'~." . o, ~' .. · . ·' f.j

/¡J ( \ ~: :~ :t;~i}i' o

l-' " .,, ""¡

~ ...... ~ ·~· / 1/.-f. 1 .·

Zona de\~ ···".· >' _. /.. Ablación 1,~~.... ;.-· ·,; -<.,., .. ~ ~ / , '('j\lllt

00

• / ti \ '""11 ;," /·~/ ,,,_,,t,¡,\¡ V~·'··~~ ,.,;~''·'í:{>:v~ \·, ~n',l\t~.

·1~~~

Figura 2. Elementos de un glaciar

Al reconocer la contribución al aumento del

genera interés por entender sus efectos [Meier, 1984;

con cambios del clima a nivel mundial [Leiva y col.,

Zona de Awmuladón

o ~. •, ,

,.,"""""'4""" ,.,,. 1

~'~ : .. ·~

. :~~ ¡;¡' Hielo glaciar / -~ -~· f\ •

.-:,, 't'J •• ~ '' 1!

~·/ \'t, 'JI, "'¡1\\'\., ''t'n \.~''·', •.\1._t, •• _

f .. .., _,..,.,

1 ~~·

.glaciologia.cl/]

mar de los glaciares de montañas se

asociación

Y col., 2007].

Se han realizado diversos estudios en glac~ar.es de latitudes medias de ambos

hemisferios, permitiendo tener actualmente un mayor el nlcimiento sobre la contribución a los

ciclos atmosféricos de especies químicas con tiempos db vlda del orden de días [Vincent y col., '!

¡

12 'i

•¡

,-r " ¡1

i :! '1 i ! ! :

2005; Kang y col., 2009; Espizua y col., 200Q], r~sentes en partículas de aerosoles l : 1 1

atmosféricos. En los trabajos glaciológicos de Froloya 1cb1j [2009] y de Xu y col. [2010] se 1 1 1 ~ 1

estudió el efecto enfriador de los aerosoles atmosféricps s pre¡1la atmósfera y su compensación al 1 1 1

1 · 1 e · d d b'd 1 l · l 1

• d d · ' · ca entarmento por e e1ecto mvema ero e 1 o a as ep:us o~e~ e gases e ongen antrop1co.

i 11

1

: '1

Investigaciones en muestras de hielo provenÍent ~ lde los Andes Centrales han sido un

gran aporte en el estudio de los fenómenos de La ~iJ~ ~ ~E~ Niño. Ginot y col. [2002] en un

estudio realizado en el glaciar del Cerro Tapado, en el ~ rtb de Chile, establecieron claramente

el papel de esté como registro paleoambiental y clirhá~i oJ 1i suposición de que este sitio era l lll 1

afectado fuertemente por los fenómenos de El Niño ~ . Niha fue el punto de partida de este . 1 l' 1

trabajo, el cual arrojó importante información sobrf ! l~brtna en que se dio este síndrome

climático durante los últimos 100 años. Consideran~o ~~a lbllo la concentración de especies

' . d 11 1 . d d d d hj : i,l 1 El . . . qmrmcas se eta aron os peno os e seque a y JJe ap en a zona. ennquec1rmento en . ' . . . ' i 1

1

i i] ·-cloruros se asociO siempre a subhmacwn, proceso que

1

p e ~~~na con La Nma y de acuerdo a las ' 1 1' ,¡

· · 1 · d · 1 1 1

' bl · ' 1 e ' d variaciOnes en as concentraciOnes e amomo y pr~tol ~i s¡ esta ec10 que e 1enomeno e

acumulación estaba asociado a El Niño. : : 1 !

. • 1 ••

1 1 . 1 1

i ' :1

L 1 . ' d 1 1 . d' : 1 1

" 'd 1 a se eccwn e g ac1ar a estu 1ar es un aspect] ~Qrtante a cons1 erar en cuanto a a

información que se desea obtener, para lo cual esl ~ cl~Jental tener en consideración los i '1 '1

fenómenos que predominan en la zona, tales co~o :lrcilón y percolación, y la tasa de ' 1 1

acumulación de nieve [Singh y col., 2004; 2005]. j : 1

L T . d H' 1 d : : 1 l.' '1' dr' b · os estigos e 1e o correspon en a muestras , seccwn c1 m 1ca que se o tienen por

fi ·' d 1 d h' 1 ¿·e fu dj'dl 11 ,l 1 · 1 per oracwn e manto e 1e o a 11erentes pro n ,1 · ~~ y que, por o tanto, contienen a

d . h' 1 1 d 1 1

1 1 t1

. 1 d . 1 estructura en capas e meve y le o acumu a af 1 r~n e mterva os e tiempo argos,

representados por estratos de apariencia y composiciórt d rbnies. Los análisis químicos de estas

fu d 1 d. 1 1' d1

1 i 1 d~l 1 . . ' ' . d 1 muestras son n amenta es para estu 1ar e e 1ma e qsa o, a composiciOn qmrmca e a 1 1 11 atmósfera y sus cambios. i : ¡ ,

1 1 i •¡

T t . d h' 1 d lt t - h 1 '1' 1

d1

b : d' b d' 'b . ' d es 1gos e 1e o e a as mon anas se an uti iz . 1

·,en estu 10s so re 1stn ucwn e ' 1 1 1

. ' . . . ' . 1 ~ 1 1 • • • ' • contarmnantes orgamcos regwnal e histoncamente, enco , t <Ufdose que la d1stnbuc10n en hielo de

pesticidas organoclorados (OCPs), pesticidas otgil ibs: •• f¡1

orados (OPPs) y compuestos

i 1 11

1

1 1 •

' .

13

---¡-

1

1

1

1

' · 1· ' 1· . b 1 h.l J11 ~: . d t [W aromatlcos po 1c1c 1cos es un reg1stro so re e uso 1¡toffl ue este tlpo e compues os ang y

col., 2008; Slater y col., 2002]. 1 ¡

Estudios afines con este tema son las investifaL 'rl<[s de Donald y col. [1999] sobre un

glaciar temperado de Rocky Mountains (Estados Utd~ , idetenninando el máximo flujo de

depositación de diclorodifeniltricloroetano (DDT) ¡njls 1 ~ños 80's, al menos una década

después de que éste se prohibiera en Norte América¡. , bgi y col. [2008] estudiaron registros

históricos de DDT, hexaclorociclohexanos (HCHs) y r l b ~~un testigo de hielo recolectado en

el glaciar East Rongbuk (28°31N, 86°96 E, 6518 m.q.s.l U.), en la cara norte del Mt. Everest.,

monte Everest, en los Himalayas centrales, considerb~ )1 bi papel de las altas montañas en la

distribución y transporte de contaminantes orgánicos~. ~ J }f~ultados arrojaron concentraciones

máximas de DDT de 2 ng L-1

a mediados de los 70ts, 1 d ¡qorresponde a un peak de casos de 1 ' '

malaria en la India y altas concentraciones de H 1 Hs a ! Üucios de dicha década. Además

encontraron disminuciones para DDT y HCH a nivelbs le sl'i:Udetectables en los años 90's, que

. "d 1 hib" . ' d Ind" Ll 11 ! • d d HAP comc1 e con a pro 1c10n e su uso en 1a. as fnffntracwnes encontra as e s

totales (figura 3) se incrementan bruscamente despuéJ de rJ1

9@ y registran un peak de 100 ng L- 1

1 1 l ' ' al final de esta década, cuando India entró en rn~ rá~ida industrialización. Los HAPs

encontrados en el testigo de hielo tienen fuentes prinei~a JJqte pirogénicas, provenientes de la

combustión incompleta de carbón y la quema de biomls,. 11

1

:

En cuanto a pesticidas organoclorados (P~csl rngor y col. [1996] estudiaron su

distribución en un testigo de hielo de Agassiz Ice Cap ( '1 ·cb; 6anadiense), obteniendo el flujo de

su depositación media de un periodo de 30 años; miJn* l lqie el grupo de Villa y col. [2003]

realizaron un registro similar en el glaciar Lys (Italia)~ eh Jnu~stras que comprenden un periodo

de 40 años. En la caracterización de 40 m de un tt1sti~ 1

1

k.e .. hielo proveniente de Ausifonna, 1 1 1 : ~

Noruega, Hermanson y col. [2005] encontraron altas con entraciones de POCs en las muestras, . d Aldr' n· 1 l 1 11 i . s1en o m y 1metoato os presentes en mayores cqnqe .tracwnes.

! i

14

11:11 1

1' 1'

11

11 '11 1 1 1

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F. 3 C . d HAP 1 d 11 ii!_J l ' 1 . M E [W 1 •gura . oncentracwnes e s tota es encontra as pqt filll-' en g ac1ar, onte verest ang y co .,

2008] 1¡ 111.. 1 :

il 1 :

Hacia finales de los años 90'S se intensificó el estrdiq de los glaciares como fuentes de i' '11' 1' • , • , • . ¡! ! 1 ,

contarmnantes orgamcos, encontrandose que s1 b1en ~s~o$ compuestos estan secuestrados en el

h. 1 . d - l'b . l! lll 1 1 d . 1 . ' 1 1e o y meve urante anos, se 1 eran posteno11:Ifentl!: <:1 erretlrse a seccwn que os 1' 111• 1

almacenaba. Blais y col. [2001] demostraron que e~i 4eJeyt'n:iento de glaciares en el parque

Banjf, Canadá, suministraba entre el 50 y 95% de pi~~~cid~s organofosforados al sistema de

. d d d . . ' ll 111 l.b 1 ! fu 1 . d comentes e agua, emostran o que esta sltuacwn contri uye ertemente a a presenc1a e 'i 1" ,'1 1 1,

contaminantes en el ecosistema. 11 !

1¡ 1

Con el aumento de las temperaturas globales ~el h~ vi~to que el proceso de retroceso de ¡l 111 1 ! :

glaciares se ha acelerado, liberando al medioambieft1

J ~oJ !compuestos que se encontraban

t d 1 h. 1 . d . 1 l, .ll 1 1 1 b . 1 b' secues ra os en e 1e o, s1en o necesanas eva ua:.c wnel s 'so re su 1mpacto en a wta,

il ill 1 i 'd d d ' 1 d b' 1 . ' 1 d' 1 1 d ' cons1 eran o a emas os procesos e 10-acumu acwn¡ e a gu,nos e estos compuestos a traves

de las cadenas alimenticias y transporte en la atmósfe~.a J I1J1

chk. 1 podría magnificar su presencia 11 1 1: 11 '

en lugares remotos y ambientes de montaña. As¡, 1 M i*vestigación de los niveles de 1!, Tr 1.

11

15 1

[¡ ,1

11

li il

1

contaminantes orgánicos en testigos de hielo es fund~u+lerltal para evaluar el potencial riesgo en 1 -¡1 ' !

la salud humana y animal.

i

4.3. Hidrocarburos Aromáticos Policíclicos l fi!-Dtártica

tartlca tlene un pape muy 1mportante e a vana 1 1 a y cam 10 e 1mat1eo, An ' . . 1 . 1

¡1 1

1

• b"l"d d b" 1" ' . 1 1

especialmente del hemisferio sur, donde las latitudfs1

1

~ás altas corresponden a los sectores

insular, peninsular y zona circundante o mar de hielo. L~ Antártica constituye una de las dos

áreas fundamentales sobre la tierra donde hay pérdida 1 e\a de energía de la atmósfera hacia el

espacio. Modelos de clima globales han sugeriJ l ~f tanto el hemisferio austral como

circulaciones globales atmosféricas son sensibles a da bios pequeños de la temperatura de la

atmósfera antártica [Dixon, 2004]. Los datos aporta1ol f~r la glacioquímica para este tipo de

investigaciones, constituyen una forma de obtención del nformación única sobre fuentes, vías y

distribución de especies químicas en la atmósfera en lel tiympo [Fischer y col, 2007; Kazuho y

col.,2008].

Registros de testigos de hielo de Antártica¡ ~ !!-~ claves para el estudio de cambios

climáticos, por su ubicación geográfica y por estar en nk zona ambientalmente limpia. Estos

testigos al ser tomados a distintas profundidades y l~l g rbs distanciados geográficamente, son 1 ! '

útiles para estudiar los diferentes períodos y la varial:Hlf a~ espacial respectivamente [Kreutz y

col., 2000; Meyerson y col., 2002; Gabrielli y col., 20dl5] .

D d 1 . . . 1 1 l'" • • • ' 1 ' 1 entro e os orgamsmos mternacwna es que Í a~1zan mvestlgacwn en a zona esta a

Expedición Científica Internacional Trans Antártica tr1 ~SE), que agrupa a 20 países y fue

creada en 1990 para describir y entender el carhJ o 1 climático por determinaciones de

variabilidad espacial y ambiental del clima ant~1 c4 durante los últimos 200 años.

[http://www2.umaine.edu/itase/]. Dicha agrupación rekli ól una expedición chileno-brasileña en 1 1 '

el verano 2004/2005 (figura 4), con el fin de recolectar · tJstigos de hielo, de aproximadamente 1 1 !

46 m de longitud, desde la base chilena Teniente Paro~i ( Op8,2'S, 81 °23,3"W) enPatriot Hills

y el Polo Sur Geográfico (1.150 km) para estudio~ Jaleoclimaticos y contaminación en 1 1 '

Antártica [Hammes y col., 2007].

16

90"W

1 oo•w

1 1 o•w

12o•w

13 o•w

TRANSE.CrA

Figura 4. Travesía terrestre desde Patriot Hills (2835 m

Antártica se ha incluido generalmente entre

planeta, principalmente debido a su aislamiento de los

se ha informado la presencia de contaminantes

policíclicos en diversos tipos de muestras de este contine1

lht. ~ 1 1 T1 1

estos compuestos puede deberse tanto al

actividades desarrolladas in situ. La creciente

científicas, logística asociada, operación de barcos,

combustibles han contribuido en cierto grado a la presehCíá

antártico, especialmente a escala local. A ello se

marinas, el transporte atmosférico y la depositación en

17

50"W

40°\1'.,;

3CP\.Y

20~\''/

1 o~v:t

km 1000

, 800 msnm) hasta el Polo Sur

regiones prístinas restantes del

,..,..,t,.nC' industriales, sin embargo,

hidrocarburos aromáticos

zonas aledañas. La presencia de

continentes como de las

operación de estaciones

y derrames accidentales de

contribución de las corrientes

como fuentes difusas (Ver

figura 5) [Cripps y Shears, 1997; Bargagli, 2008; m .. w..,li!JI

presentes en el ambiente natural principalmente

actividades humanas las que condujeron al

contaminantes en todo el mundo.

1 =1 ''] ~l __

Figura 5. Flujo de HAPs en ambiente marino

Las principales actividades humanas en esta

todas estas actividades requieren combustibles para

crecimiento del turismo en los últimos 50 años, que

tenido un impacto en la zona [Ligget y col., 2011],

generación de residuos. En 1991, Cripps y Priddle, ya ¡uauwu

18

i ;

qol., 2010]. Si bien los HAPs están

: :combustión de madera, son las

los niveles de estos agentes

AIRBORNE INPUT

y Priddle, 1991].

~li..m investigación, turismo y pesca, ¡ ¡

y la generación de energía. El

que las regiones marinas

¡¡

il '1

li

11 ! ! 1 ! l 1

y las zonas desprovistas de hielo en Antártica son pmthb.W.frniente vulnerables a la contatninación

hid b d '1 L d .IJ lll,, 1 1

1

1d 1 b 'bl . po.r . rocar uros e petro eo. . os e~a~es acc1~eNt~l e¡ : e co~ usti e en t1~~a oc~rren pnnc1palmente cerca de las estacwnes c1entificas do¡r4(;) el ftlmacenaJe y el reaprov1s10natruento

1

' '11 1 1

1

de combustible pueden dar lugar a vuelcos y fuga's,! ¡19~ cuales muchas veces alcanzan a los i! 1 . 1 1:

sedimentos marinos [Curtosi y col., 2007; Kim y coL,I!20Q6; Préndez y col, 2011].

'l!jlll' Cincinelli y col. [2005] encontraron concentr~. dto,es d. e HAPs entre 0,66 y 4,42 ng L -l en

'l 1

11 1

1

1' 1 1

muestras de agua de mar superficiales recolectadas eq la zon~ costera de la bahía de Terra Nova.

Ad. . 1 F 1 [2005] . "' il ill 1 1

1

• d HAP 1 . 1 d Icwna mente, uoco y co . lll1ormaron concentraciOnes e s en e mterva o e 11 i 1 ~¡1 1 ¡

2000 a 3000 pg L-1

para la capa superficial y entre 481!yl3~l5 p~ L-1 a los 20 cm de profundidad de ¡, 11 1!

la columna de agua en Gerlache Inlet (Terra Nova); ~hle~te rriismo sector en 2009, Stortini y col. 'i 111 1 ji

[2009] detectaron HAPs en la capa superficial del ~alt,. ~a c,ual es la zona de contacto entre la

atmósfera y el océano (espesor típico de 40 a 100 ¡..tJh~l ~od 11valores entre 7,32 y 23,94 ng L-1 ;

1¡ '11 1.

además informan concentraciones entre 5,27 y 9,431r!F1 para muestras recolectadas a 0,5 m de

profundidad. Dicho estudio incluyó la evaluación de ~o~i~llek !fuentes de acuerdo a los resultados

b 'd ' d 1 'b . ' fu d11 ill 11! ' . 'b ' d o tem os, encontran ose que a contn ucwn n am'*-hta es petrogemca, atn uyen ose a ii 111 't'l 11

aportes locales como pequeños derrames y fugas, pe~f !msclfÚéndose la dificultad para descartar

d b 'd 1 "'' . d 1 1 ¡, 111 1

1 1 1 h'dr b ' . aportes e 1 os a transporte atmos1enco e argo a <DaBce, ya que os 1 ocar uros aromaticos

1.,1. 1 · 1 d dii.IJII! 1 ·b1 po lClC 1cos son a tamente resistentes a a egra acaon y por o tanto es pos1 e que sean

d d d. · · f] · b' !1

1

1 lll l ! ' • [L 1 1 transporta os a gran es 1stanc1as sm su nr cam ws 1

~B su estructura qmmiCa amme y co . ,

2009]. Determinaciones de este tipo de compuestos e~ 1u~siias de columnas de agua del mar de l¡ il ¡ 1 :

Ross entregaron concentraciones entre 1,21 y 3,96 ng1 J-I enl fase disuelta y entre 1,53 y 8,17 ng ji !11 1 1 L-

1 en extractos de material particulado [Cincinelli y c~l.l, lb08~.

1: 111 l 1 ¡

L d. d .. d ' . r¡ i .. dl 1 bl d HAP . os se 1mentos pue en constitmr eposltos [con$i eva es e s, en consecuencia,

Martins y col. [2010] obtuvieron la distnbución de ~s Hiedimentos de Admiralty Bay, isla

Rey Jorge, de gran interés si se considera el incre~ertf !Vstórico de materiales de origen t ' . . 11 1 d' 1 '1 ·1 ll ro 1 1

- 1 . d 1 an ropogemco a mve oca , correspon 1ente a os u timos 1 l anos, re acwnan o os compuestos 11 111 1

encontrados tanto con la presencia humana en la zona ~6nm cbn el posible transporte atmosférico

d 1 1 d d S d ' . L t . ' li :~ ti 1

1 d d HAP d . d d e argo a canee es e u amenca. a concen racwn fll~·. Xllua 1

•encontra a e s enva os e

combustión fue de 454,9 ng g;J-50 seco en una muest~J ltrklda en los alrededores de la base 1'1 1 1! 1 ' !

brasileña Comandante Ferraz, datada entre 1995119~~~ Alrededor del 78% de las muestras

presentaron concentraciones inferiores a 30,0 ng gp-J-soi~~L 1 yllos compuestos fueron asociados a !1 111' 1 •

li 1

1' !

11 1

11 1

1¡ !

1 1

19

1

petróleo, combustión de biomasa y aguas residuales. IPr 'ndez y col. [20 11] cuantificaron alcanos

y HAPs en muestras de sedimentos costeros de la pe~t slla Fildes, un área desprovista de hielo

en la isla Rey Jorge; encontraron HAPs en concln\ ationes bajo los 14,4 ng g pJ, "" en

muestras tomadas durante el vernno de 2005 y bajo lfs 8p ng gpJ, '"" en muestras tomadas

durante el verano de 2007. Establecen que la presencir \ nlo de HAPs como de alcanos es debida

a la contribución de fuentes naturales y antropogéni<i:al. Los resultados obtenidos muestran que

existe un bajo aporte de contaminación antropogénicla, d,stacando la utilización de combustible

de la base china, no obstante, advierten que cbn i~erando la baja degradación de los

h.d b d · 1 ' e 1 1 .¡ · d 1 rocar uros y su entra a contmua a a atmos1era y a 1ente manno pue en ser una amenaza a

fu 1 b. 1' . b" 1 . ' 1 1

1

'1 • . d" d" . 1 turo, por os aportes 10 ogtcos y wacumu acwn, pfr o ¡que sugteren estu lOS a 1c10na es.

Curtosi y col. [2007] analizaron muestras de u~los superficiales, sub-superficiales (a

una profundidad de 25 y 75 cm) y sedimentos mari+j si~erficiales en las inmediaciones de la

base Jubany, caleta Potter, encontrando niveles re I,JAPs comprendidos entre 8,9-1239

ng n:Pis~ seco , ob.teniendo las ~ás altas con.centr.a,cilnll s .~n las muestr~s de suelos a 7~ cm de

profundtdad, postblemente debtdo a la m1grac10n di ~os HAPs mas solubles asoctados a

partículas finas y su posterior acumulación sobre el ~ermafrost; los HAPs predominantes

detectados fueron fenantreno, fluoreno, metilnaftalenj, 1 ajtaleno y antraceno. Concluyen que el

patrón puede ser atribuido a una contaminación cró;J o~g. inada por pequeños pero frecuentes

derrames y pérdidas de combustible, a los gases de\ el ~ostión de vehlculos, generadores de

energía eléctrica y quema de basura a cielo abierto l rkctica habitual en la región hasta la

implementación del Protocolo de Madrid). AdviertbJ q~e la toma de muestras a nivel de

rfi . fl" C:h. 1 .,11 1 • 1 supe 1e1e no re eJa 1e ac1entemente a concentracw¡ e '!estos contammantes ya que a mayor

concentración se encontró a niveles profundos, lo que g~ere acumulación sobre la cubierta de

hielo permanente, situación a considerar en planificac~ó , dt construcciones, en donde se realizan

. . d 1 1 1 1 1

• d ' "1" d remocwnes y excavacwnes e sue os, ya que os eo ta;rmnantes po nan ser mov1 tza os y

transportados hasta la zona costera y marina. Los valon\lel Jáx. irnos de HAPs totales determinados 1 1!

en dicho estudio fueron menores a los reportados qt Aislabie y col. [1999] en suelos

contaminados por combustible (hace más de 30 añoÁ ds) en las inmediaciones de la base 1 ':

Scott de Nueva Zelanda, con valores entre 41 y 81~5 nlg g:piso seco siendo predominantes el

naftaleno y sus metil derivados. 1

20

1

1

'1

! J ! 1

Así, la frecuente detección de HAPs en ~il ~rlte~ matrices medioambientales, que • . . . 1 1

1

! 1 . . ' . refleJan como fuentes de ongen las act1v1dades desa 1 l,das en el propw contmente Antartlco

como aquellas desarrolladas fuera del mismo, ademJs 1, !1~s ,!fuentes naturales permiten plantear

b bl . 1 d' . ! 1 : 1 1 1 . d h' 1 d ' su pro a e presenc1a en os 1stmtos estratos repr~se all!OS en os testlgos e 1e o e areas

. 1 . 'd 1 . i. 1 :di . :l d . 1 . 1 d' 1 remotas, espec1a mente s1 se cons1 era a crec1ente actl , a m ustna a mve mun 1a .

1 1 1 '·1 i 1

' 1

1 i' 1

' 1 1

4.4. Determinación Analítica de HAPs en Mu :.r~s.~1 Acuosas

1 1 ~ 1 :

' 1 1 1

d 1 ' 1' . '1' d d ' l;¡ 1 1 .!.· . 1' . ' d La meto o og1a ana 1t1ca a ut11zar epen era ue stumw que se qmera rea 1zar, vanara e

d 1 d . d 1 1 1 1~ 1

1 .1 d . 'fi . 1 . ~ . ' acuer o a a proce enc1a e as muestras y a mat , 1 s1en o s1gm 1cat1va a lll1ormac10n

disponible en bibliografía y la experiencia de laborftd . : p~~piamente tal. Por ejemplo, en un

trabajo de HAPs en muestras de agua del mar de Rp+ s~ ihcluyen etapas de filtración de las

. b - 1 ' . 1

: 1

1 (h 1 d t'l ) muestras, extraccwnes en ano u trasomco y con so e!fte,s exano-c oruro e me 1 eno y 1 1 1

1

determinación por cromatografía de gases acoplada ll a P.

1lec;trometría de masas, informándose ' 1

concentraciones entre 1,21 y 3,96 ng L-1 en la fase:1

dis elta! y entre 1,53 a 8,17 ng L-1 en el 1 11 '1 1

extracto del material particulado [Cincinelli y col., j.20f0 :]r ~ ... l n otros casos para extracción de

HAPs desde muestras de hielo, nieve y en agua~ 1 1 utilizaron técnicas de extracción y

microextracción en fase sólida, en fase líquida, e~~ ~~ÓJ con fluidos súper críticos, con

solventes, etc. [Doong y Chang, 2000; von Schneidek. ets ~.~~.~ •. ~~col., 2008; Wang. y col., 2008A;

Zhoua y Maskaouib, 2003] Para su determinación eJ J e~1sds tipos de muestras, posterior a la 1 1 1 1

extracción, se utiliza fundamentalmente cromatogrdfí Ú~uÍda de alta eficiencia (HPLC) y

cromatografía gaseosa (GC) con diversos detectores [Jiii 1 y dol., 2003; Zhang y col., 2010]. l. 1 . ' ·.¡ 1 i!

De acuerdo a los antecedentes presentados Ja a 1e~tds analitos se esperan niveles del

orden de ultra trazas en muestras de agua/hielo proverhel 6sl1

di lugares remotos como Antártica, 1

1 ! 1

por lo cual es fundamental desarrollar procedimientos :e e· ~~tes de pre-concentración y técnicas

de separación y análisis altamente selectivas y sensiblés. dbm.lás, si las muestras corresponden a 1

1 r :1 testigos de hielo donde la resolución temporal depend1e

1

, 111 factibilidad de obtener muestras de

cada estrato para el análisis correspondiente, entonces! e rtmhen de muestra será de solo unos

cuantos mililitros. De acuerdo a las investigaciones rheh id1

na.1das anteriormente los análisis de 1 11

1

1

muestras de agua de mar y nieve requieren de grandes 1olf 1 tnes de las mismas, de 500 mL hasta

varios litros [Cincinelli y col., 2007; Masclet y col., 2bd StJ~ini y col., 2009], lo que implica

1 1

1

21 1 !

1 1

1 '

1 1 '

1 1 .

1

que las técnicas utilizadas no sean las más adecua4aJ 111hteándose como desafío analítico el 1 1 1' 1

desarrollar metodologías que permitan trabajar tanto¡ cÓ ~l~. queños volúmenes de muestra como

con concentraciones del orden de las ultra trazas. 1 1 i 1

1 . '

En general, los métodos analíticos para det~rmi a :i~nes de HAPs incluyen HPLC con

detección de fluorescencia (FLD) o con detección ult~a~i u~~ utilizando el detector de arreglo de

. ( 1 d ' d 1 1 1 1

' (MS) d . ' d . . . ' dwdos UV -DAD), GC acop a a a espectrometna e ¡ sa1

s¡ con eteccwn e wmzacwn

por llama (FID) y HPLC acoplada a espectrometría d+ kl ;shs con ionización por electrospray 1 1' (ESI-MS) [Cheng y col., 2011; Ma y col., 2010; Okutlaj 19lf, 2006; Shamsipur y Hassan, 2010;

Windal y col., 2008]. 1 i 1 1 '

' 1

P . 1 '1" . ' . . 1 1

1 1 1 j : d . ' d 1 revw a ana 1s1s qmrmco mstrumenta es 1m¡ s~qa una etapa e preparacwn e a

muestra, que incluya la extracción, limpieza y pre-oo~c ~~~ción del o los analitos de interés,

"bl 1 . 1' . ·1· All ! .1 j : d d 1 l"t compati e con e Sistema ana 1tico a uti1zar. .1

a:r;I 1z~r muestras on e os ana 1 os se

b · ·' bl 1 ' ' . 1 1 . L ' d d encuentran en muy aJa concentracwn estos pasos co Í ~ ~~pec1a re evanc1a. os meto os e

extracción, pre-concentración y limpieza difieren se~ ra m~thz.

1 ll" El método de extracción puede variar de aou¡r ~J grado de selectividad, rapidez y

. . D d 1 ' d d" . 1 lA 1 1 1

i • ' d . d 1" convemenc1a. entro e os meto os tra 1c10na es ue K ra.·ccwn e este tipo e ana Itos se ' 11 i'

encuentra la extracción líquido-líquido (LLE) y la ex~ray f'ó~ ¡·.en fase sólida (SPE) [Brum y coL,

2008; Wolska, 2008]. La LLE se basa en la transfere~ci~ , Ji knalito desde una muestra acuosa a 1

1 1 i i

1

1 1

un solvente inmiscible con el agua; es ampliame¡te il~:.z¡ada. Si bien el método estándar

recomendado por la Organización Internacional pa:t¡a Jtlhdarización (ISO) para determinar 1

1

111 !

HAPs en agua, ISO 17993:2002, está basado en LLE yl P~~ [Wolska, 2008], la LLE presenta

algunos inconvenientes como emulsificación, uso de ~an b~jyolúmenes de solventes orgánicos,

1 . ' d d h 1 1

1 11

1 1

• bl 1 d" b" con a consecuente generacwn e esec os, y a to cosfo ¡y f0Pf armga e con e me 10 am 1ente,

además de resultar laboriosa y consumir bastante tiempJ. L~ ~PE utiliza menores cantidades de 1 LLE . . d . "fi . 1 1 11 i ¡ d . d . 1" so ventes que ' pero Siguen Sien o Sigm Icativas r a nrPF pue e ser automatiza a, Imp ICa

costos adicionales, además puede haber pérdida de lok d lli~qs por retención irreversible de los

1

1 11 i i compuestos en las colunmas de extracción [Kruger yl p~j,; 2011; Wu y col., 2008; Zgola··

Grzeskowiak y Grzeskowiak, 2011].

22

il 11 11

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11 i! 1' 1

111

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¡1 . . E 1 '1 . - h d 11 d ' ,¡. 1 .l . . d 1 b" d d . n os u timos anos se an esarro an o teclifTa$ Illiy1atunza as con e o ~eto e re uc1r

"d d . Ir 111 DI d , . , 1 costos, res1 uos genera os y tiempo por muest1 .r~.. entro e estas tecmcas esta a 1 1 11

1

1 1

microextracción en fase sólida (SPME). En SPME, l~sl a:(l litbs de interés se extraen en una fibra 'l '1 1 1! l.,. 'l"d 1 d"fu"' . 11..3 1

1 d 1 fj" d .. , dl po 1menca, so 1 a, o que ocurre por 1 swn pas1va[ut; é!tcuer o a coe 1c1ente e partlcwn e a

muestra a extraer. Es un método simple y relativam~\~~rlí~ik~, pudiéndose automatizar [Sarafraz

y Amirí, 2010]; sin embargo, el costo de las fibrJ~ ~~~~Ju~~ertas generalmente es alto, y para

1 l . · · ·d ' ·1 1· · d [Z'I j!'h 1 ! 1 2009] o · ' · d a gunas ap 1cacwnes tienen v1 as utl es Iilllta as 11

1¡rv ~ ;co ., . tra Illicro-tecmca e

última generación es la microextracción líquido-1í~Ji~o (LPME), que utiliza volúmenes de !' ill 111 solventes del orden de los microlitros para lograr dh.ae. los analitos desde la muestra acuosa, !' '11' 1'

permitiendo obtener grandes factores de enriquecir~~toi 1 es económica y simple y utiliza

pequeftos volúmenes de solventes, generando sólo p1~~f~s ¡c!mtidades de residuos [Pena-Pereira

y col., 2012]; sin embargo, no está exenta de probl'eáa:J tales como contaminación cruzada y ¡! 111' 1 11

1

1 i 1

' '11 1 l' D d 1 . . . . " 111

" 1

4.. 1 ; d 11 d ' . fi . entro e as mvest1gacwnes recientes 10ca 1z,a as e.n esarro o e tecmcas e 1c1entes, '1 lj : J 1

' . ' . . ' 1 1 . ,, .

econolllcas y mas simples de Implementar estan la e~nr~ . cwn por punto de nube o cloud-pomt lt 111 1 :

(CPE), microextracción en gota o single drop (SD1!f.E~, ~a microextracción dispersiva líquido-11 111 1 1

líquido (DLLE) y la extracción homogénea líquido~ .. Íí~u¡iül o :.(HLLE) [Bosch y Sánchez, 2009; il 111 1'

Herrera-Herrera 2010]. En CPE la extracción está b~sad~ enlla separación de fases, que ocurre ,, '11 1 1

1

• , • , JI i ¡ .

entre la solucwn acuosa y un surfactante no 10~~0, cuando se somete el Sistema a una

temperatura dada (temperatura de cloud-point, o punJ~ ~~~ n~be). Sin embargo, dependiendo del

e: 1 . d d . h 11 lll .f 1 ! . 1 . '1" . sur1actante se eccwna o, pue e ocUITir que ayan¡ m onYíementes en e postenor ana 1s1s Ir r¡¡ 1

1

•

cromatográfico (GC o HPLC); por otro lado el sistem~j~eqesii4 un control y ajuste del pH durante

el proceso, dependiendo del surfactante a utilizar [Zha~. ~~4r! d ~. 009]. 11

1 1

1

1' 1

' . ' . ill . ¡ ..

La SDME se desarrollo para reducir al Illilllf9¡ ~1 ~~lumen de solvente utilizado en el

pre-tratamiento de la muestra, además su costo es baj!b ~~~· Js rápida, además es útil para analitos 1 't"l . 1' "1 1 " d 1 . ) 11

1 1 : d d d 1 1" . ' d vo a 1 es y seilll-vo atl es y e e1ecto e a matnz pue~~. ,ser¡ ey~ta o e acuer o a a ap 1cacwn e !! 1

1 ' la modalidad head space [Bosch y Sánchez, 2009; wu1• 1 y col.:, 2008] para la determinación por

1 11 1 1! t f ' d . b . 1 ~ 1 '· 1 d croma ogra 1a e gases; sm em argo, tiene a gunas y,e~V'(lntaJas ta es como ruptura e la gota

orgánica por agitaciones rápidas, formación de burbuj~J ~~~J a~fe y en algunos casos el equilibrio ' . 1! ! ·1 11 es alcanzado solo en tiempos largos [Leong y l¡Jant, í2p08]. Otro método desarrollado

. li 111· r Ir

recientemente es la microextracción en fibra hueca (HF-11

o>ME), estabiliza mejor el sistema que il 1 .. 1 1

'1 ¡

1! 1

11 1

ji !

!l

otros comunes con LLE.

23

la SDME, pennitiendo extracción y pre-concentración 1 d1

los analitos desde matrices complejas

de forma sencilla y con bajo costo, sin presentar probfe a~ al agitar para acelerar la cinética de la

extracción, permitiendo adicionalmente obtener extr+/ ~ 1~uy limpios, no obstante puede haber

formación de burbujas en la superficie de la fibra y <l:ol s~e más tiempo que micro-técnicas de

extracción recientes como DLLE y HLLE [Leong Y crll.\, 2t10]

La DLLE fue introducida por Rezaee y col. e ' oq6. Es rápida y sencilla, constituida por

un sistema temario donde la selección del solvente eJt) ct1ante es esencial, siendo utilizados para

estos fines cloroformo, disúlfuro de carbono, tetracp 1ileno y clorobenceno, dispersados en

metanol, acetonitrilo u otro solvente miscible con\ afta. Esta técnica incluye la rápida

incorporación de una mezcla de solventes (extractkt \y dispersante) en la muestra acuosa,

d . ' d 1 fi . ' d - d' 1 1 ¡d. 1 b . ' d pro ucwn ose a ormacwn e pequenas gotas 1spe sa as en a muestra, o temen ose por

centrifugación una pequefia fase sedimentada con lo1 J 4itos de interés concentrados [Bosch y

Sánchez, 2009; Herrern-Herrera 2010; Zgo1a-Grzes,J1

-, y Grzeskowiak, 2011]. En el caso de

HAPs en muestras de agua se ha utilizando DLLE con (1-FID en la detección, tetracloroetileno

como solvente de extracción y acetona como solven{e i~persante, obteniéndose volúmenes de

fase sedimentada de 5 ¡..tL, factores de concentración lde hksta 1113 y límites de detección entre

0,007 y 0,030 ¡..tg mL-1 [Rezaee y col., 2006]. Si bien lol fJctores de enriquecimiento son altos la

b . ' d 1, - d f: d' 1 1 ~A d . . f: o tencwn e vo umenes muy pequenos e ase se 11e tal-la pue e conshtmrse en un actor que

afecte el carácter cuantitativo del método, debido a 11

aJ dJ.ficultades para separar éstos desde el 1 !

fondo del vial. Por otra parte la técnica resulta apropiad ~ara GC, sin embargo si los análisis se

11 b HPLC ' . 1' 1 1 '

1

'· d'l . ' . 1 evan a ca o por , sera necesariO rea 1zar una pp~ e!Jlor 1 uc10n para myectar un vo umen 1

adecuado en el sistema. '1

' '!

En este contexto, la extracción homogénea \ íq~ido-líquido, también basada en el

fenómeno de separación de fases [Rezaee y col., 2~1' , '¡constituye un promisorio método de

extracción y pre-concentración, simple y efectivo, aol tentajas comparativas respecto a los

tradicionales: gran potencial de pre-concentración, rJdl cé extraordinariamente los tiempos de

t . ' t d . 1 t . ' d 1 1.1 ti .. ' 1 ex raccwn, cos os e 1mp emen acwn y e a macenarm o, consumo y expos1c10n a so ventes.

Además pennite trabajar con pequeños volúmenes dl\ 1 u~stra, del orden de unos pocos mL Y 1 1

genera volúmenes de extracto apropiados para su uso e PLC.

1 1 :

24

1 :

En este método los analítos se extraen por¡ a¡ ·~+11 sobre la muestra acuosa de una

solución que contiene al solvente extractante solvatado , : ~1 denominado solvente de consoluto, 1 1 l_ 1

formando una solución homogénea; posteriormente s 1 pl:ltiene una fase sedimentada muy

pequeña inducida por la modificación de la fuerza ióhi , a ~h !n sistema temario, por adición de 1 1 : h '1 • • • r • .;, ' • • •, una sal. El procednruento es sencillo, solo reqmere la p.d! IP re los reactiVOS y agltacwn manual

h o rf: 1 1 1 1 11 ,, d d y como no ay mte ases entre agua y so vente extracta , t ¡ r .. area en contacto es muy gran e e 1 '1 1

forma rápida (unos pocos segundos) [Shamsipur y Has 1

,12(i).1 10; Rezaee y col., 2006; Wang y 1 1

col., 2008A]. 1 , 1

1 1 1

En 2008, Tavakoli y col. realizaron la optihu t~óri univariada de esta metodología

asociada a GC-FID para el análisis de HAPs en Ju 1 s ~~s j~e agua (figura 6), aplicando la

metodología en muestras de agua de distintas proctd~ ~~as; (río, lluvia, desechos, termales,

residuales)-. Las características deseables del solvente bJ 1ctahte son extraer de buena forma los

ana ltos, separarse e as sena es e os ana ltos en e qr a~ograma y tener mayor ensi a que l o d 1 - 1 d 1 1" 1 1 ~ ¡

1

'l d "d d 1 1' •

el agua; para la investigación de Tavakoli y col. [2008] si 'e}e~cionó con estos fines cloroformo.

Además, es requisito que el solvente de consoluto sea1

1 ~9ib~e con el solvente extractante y la

f: o 1 ' "d ' d 1 11 o' 1 ,l o "1 1 '1 o ase acuosa simu taneamente, consi eran ose en e estll Q1 ayetomtn o y metano, este u timo

fue seleccionado de acuerdo a resultados en pruebas 1

1

del ~du*eración. En general, tal como se

l o ' 1 d" d o o 1 , 1 _\ 11 1 ' 1' o o o d rea Izo en e estu Io escnto antenormente, as me uJ ogias ana Itlcas son optlrmza as

seleccionando condiciones de partida, que una a una vt ~i ~~d1 variadas y optimizadas [Cheng y

col., 2011; Ma y col., 2010; Pena-Pereira y col., 2012;f ~.l(g. ,• y col., 2008A]. Sin embargo, en

otros trabajos como el de Brum y col. [2008] y Bourda~- 1 ~Jhamps [2007] para el desarrollo de

d 1 ' d . ' '1" . d HAP 1 1 ' l. 1 h ·1· d h . meto o ogias e extraccwn y ana ISis e si !ja~a an utliza o errarmentas o o ' o o o o 1 ! 1 o o

qumnometncas donde se estudian los factores s1gnyil ¡lo~ y sus InteracciOnes en forma

multivariada. Para ello es necesario el uso de adecuado~ ~~erlos experimentales y el análisis e

interpretación de resultados mediante ANOV A. 1

25

1

1

p ~)

M \' ( (CHCI1tCH,OH) 1 • ·' :>

Mixing

------~-r¡nr ·~~---

NaCl

1 > l'vlixing

!r;i: 1 1\G

1

h:

\!

1

Ccntrifuoith! d ~ v ~>

~ : Phasc ! Scparation 1

\ l /]V

Water phase

w Sample solution

(P.I\Hs) ~ Homogcncous

Solution ~ Scdimentcd plmsc 1 (PAHs)

! i

Figura 6. Esquema del proceso de HLLE util~z+ 1

1

~H Tavakoli y col. [2008].

El D. - E . 1 . 1 ld' 1

• l, ' t ' d ~ t 1seno xpenmenta penrute eva uar estq. 1s ca~en e un gran numero e 1ac ores J 1 1 1 1

que podrían tener efecto sobre una respuesta de interi y a irrportancia de sus interacciones en

ella, en base a la información disponible en literatura ¡J x~clrimentos exploratorios realizados,

' d d "d ' d . L ~ 1 1 ' . 1 . "fi . a traves e un re uc1 o numero e expenmentos. os 1ac rfs! que resu tan s1gm 1cat1vos en una

determinada respuesta evaluada pueden ser optimizadbsls b~\táneamente de acuerdo a diversos

modelos matemáticos [Bourdat-Deschamps, 2007]1 J J bbtimizaciones multivariadas son . ' . . . 1 1 i . . ' cons1deradas mas efic1entes que los procesos umvana os, ta!que se basa en la reahzacwn de un

d . ' . d . d 1 1 11 l . 1 b" . d grupo e expenmentos estrateg1eos etenruna os en un~ l~·.r ~. z que me u yen com macwnes e

los factores en los intervalos que se decida estudiar. 1

11

1

'

1 '

En la Metodología de Superficie de Respuesta, lb r4~tores que resultan ser importantes

son llevados a los niveles óptimos para obtener la 1 Je 0~ i ~~.espuesta. A través de un ajuste

matemático del dominio experimental estudiado en e dis n~ teórico para la función respuesta, j 1 1 ,1' 1

se obtienen las condiciones buscadas y la superficie á}¡ Á ~1lo que ocurre en torno a ella. Se

utilizan diseños de segundo orden como Compuesto lcJ ta~,¡ Box-Behnken y matriz Doehlert

d . 1 fu . ' 1 bl 1 1 ! i 1 1 d 1 1' . para etenrunar a ncwn rea que esta ece, entre otras e sas\ e va or e a respuesta ana 1tlca

y los factores seleccionados para la evaluación experlme U~.ILa gran ventaja observada en la

1 111

i: 1: • . , . - - , ¡ 1 o •

apbcaciOn de estos d.tsenos es el pequeno numero del rr')=lentos que se reqwere para

construir el modelo de acuerdo a la ecuación 2:

26

11

11

li 11 11 11 l! ¡¡

li

N ~ k 2 +k +Co ~~~~ ; j 1 ; Ecuadón 2

Donde N es el número de experimentos k es if1 1! 'ljeto de variables en estudio y C0

es !, 1 1 11

número de puntos centrales. [Stalikas y col., 2009] !! 1 ' ;

1¡ 1 . ! 1

!1 ' . 1 1

De acuerdo a los antecedentes bibliográfic~s 1Wfsbytados se abordó en esta tesis el

estudio e implementación de la técnica de extracci~'nJ ~.~J~. E mediante análisis multivariado '1 1 ' 1; teniendo en cuenta las siguientes consideraciones: l1 1 ¡

1 1 '

111 ' ;

1) La optimización del sistema para apl~~Jr 1

la betodología utilizando pequeños ., '11·} 1

, o, , !1 1 !¡ ! • • •

volumenes de muestra y la obtencwn de volumenes d¡;y yxt act1o aprop1ados para ser utlhzados en

11 11· 1 1 1 ;

,, 1 ' !

2) La posibilidad de la determinación simul~Me~ del al menos los 16 HAPs señalados

HPLC.

. . . d d . d .. lllllaJ' j ; 1 d 1 como pnontanos con una a ecua a exactltu y prec1s1~1?-l . l m'íe e u tratrazas.

3) L b . ' d 1' . d d . ' !l ll 'fi 1 ! • ' • d 1 . 1 d a o tencwn e 1rmtes e eteccwn y ct!Lanj¡i 1eacwn aprop1a os a os mve es e !l 111! 1 1

1

• , o ¡1 'o ! •

concentracwn factlbles de encontrar en las muestras de'ltes!¡gos de h1elo.

27

ll 111~ 1

1

!1 ·¡ 1! !1 ¡: 1! i: ¡: ¡1

11

1!

i! 11 11

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11

l! 1 l,

1

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1 '!

i '

5. MATERIALES~ i, E TODOS

5.1. Materiales

5.1.1. Materiales y Reactivos

Viales de vidrio Supelco 5 mL, troncocónicos\ cG. ! tapa atornillada con teflón . 1 1 1

Viales para HPLC con insertos de vidrio de 1501

·! y tapa plástica .

Jeringa punta roma Hamilton Gastight 100 ¡..tJ .

• • • • Espátulas metálicas. l ,

• Material de vidrio volumétrico y de uso general~clrse A.

El material de vidrio fue tratado con 5% DMb . p. ~ra desactivar la superficie en

contacto con los compuestos de interés y evitb~ ul adsorción.

• Agua calidad nanogrado.

• Metanol grado HPLC, Merck.

• Acetonitrilo grado HPLC, Fisher Scientific.

• Cloroformo grado cromatografía, Merck.

• NaCl, Merck. 1

1

.

• Naftaleno, fenantreno, antraceno, ¡e '~~.ileno, fluoreno, fluoranteno, 1 1

benzo[k]fluoranteno (BkF), benzo[b]fluoranteno (B f),l benzo[a]pireno (BaP): AccuStandar.

Acenafteno, benzo[g,h,i]perileno (BghiP), criseni, 1 ittno: SIGMA. Dibenzo[a,h]antracenn

(DahA), indeno[l,2,3-cd]pireno (1123cdP), beJ [']¡mtraceno (BaA), coroneno: Dr.

Ehrenstorfer. 11 !

• Tolueno para cromatografia, Merck.

• 5% DMDCS dimetildiclorosilano en tolueno, Syl n-CT™, SIGMA. 1 1

1 lt' o Solución estándar: 1 mg de cada HAP en acet1ni rijo, para obtener soluciones de 200 ~g mL-1 de cada compuesto. 1

1

• Solución Multiestándar l(MEI): preparada a ~a~irl.de las soluciones estándares de cada

HAP en acetonitrilo. La concentración fue de 5 ~g ¡nr-1: Renovada semanalmente.

1

28

1

• Solución Mol ti estándar 2(ME2): preparada a ~J HAP en mezcla cloroformo: acetonitrilo 1: l. La coJ

1

d" . 1 1ano. 1

1

• Soluciones acuosas preparadas a partir de MEI

extracción. 1

• Curvas de calibración preparadas a partir d1e 1

mezcla cloroformo: acetonitrilo (1: 1) diariamente pr~

r :de las soluciones estándares de cada i 1 :1 1

• : • ' fu d 2 L-1 R d :nuracwn e e J.lg m . enova a a 1 11

1 '

1 1

1~a nanogrado diariamente previo a

1

l•Jcipn MEl o ME2 por dilución en _,] :1 d" . ' 'r,"'e !C!Oll.

5.1.2. Instrumentos y Equipos 111

1

ll

Balanza A:nalítica 40SM-200 AS Precisa. 1 : 1

1

1

1 1

Balanza 4000C Precisa. 1 : :¡

1 ! 1 i Equipo purificador de agua NANOpure Ultranur Jat~r System Bamstead .

1 1 :¡

• • •

Centrífuga Function Line HERAEUS Instrum~n s 4 , 00 rpm . ! 1 '

1 1

1

Cromatógrafo liquido de alta eficiencia (HPILO 'laths con bomba cuaternaria W600 1 1

Waters. 1 1

• • Estufas de secado WTE Binder .

•

• Detector de arreglo de diodos (DAD) Waters ~9 1

• Detector de fluorescencia (FLD) Waters 2475.¡ 1

• Inyector automático Waters 717 Plus. 1 1

• Precolum:na Phenomenex Cl8 (ODS, Octadectl)l

• Columna para cromatografía líquida en fase rlv[1

! ID, tamaño de partícula 3 J.lm (COLUMNA 1) 1

• Columna para cromatografía líquida en fase rel

1

. e ;

ID, tamaño de partícula 5 J.lm (COLUMNA 2) 1

Observaciones: la columna 2 es utilizada por fin

5.1.3. Muestras

• 1

Las muestras analizadas corresponden a fraccion~

A:ntártica, de acuerdo a protocolos específicos, por la I~ A

1

1

29

•

1L x 3.0mm ID.

a¡E~viroSep-PP, 125mm L x 4,6mm

r.¡rtsil ODS-P, 250 mm L X 4,6rmn

~a yida útil de la columna l .

1

1

1 1

1 i d~ l¡in testigo de hielo recolectado en :. 'l :Eiem el verano de 2004/2005.

1

1 r

-----¡-

Lfu ., 1 . dl ¡lllilll'd d ld. a Slün y a macenarruento e as muestras se¡ rtr:ro O e acuer O a O escnto por

Ostenberg y col. [2006], en las dependencias del ú;lim t11 '(;hange Institute (Universidad de

Maine, Estados Unidos), a cargo del Dr. Paul MayeJ ~ 1 !l1gido por el Dr. Jefferson Simoes.

Los testigos de hielo y nieve permanecieron desde su 1

· ol· ~ ~stados Unidos, en una habitación 1! 1!

fría, donde fueron desembalados, medidos y limpiado . i '

El protocolo de fusión del testigo incluyó j et ai ~e limpieza de las muestras, en la

cual se retiró entre 3-6 mm de la capa más externa db d J lsbcción del testigo de hielo con un

cuchillo de cerámica (ZrO), en una campana con flujd 1J ·lkt clase 100, ubicada dentro de una

, .e: , 2oo e P · 1 · fui ! 1 1 11 d 1 · · d b d camara 1na a - . ostenormente, as seccwnes , er n e<;> oca as a mtenor e un tu o e

polietileno de alta densidad (Piexiglas), especialmJe l·f~o para el proceso de fusión en

continuo. Para la etapa de fusión se trasladó el tubo ~el [~•):las a una cámara frigorizada a -

l0°C, ubicada en una habitación limpia clase 10o,ll J~~ reducir y evitar el riesgo de

. . ' El b fu 1 . d fu l.' 11 1

: • (fi 7) 1· ' d 1 contarrunacwn. tu o e puesto en e eqmpo e swn en i dontmuo 1gura rea 1zan ose a 1 1 1 : 1

fusión entre 18 y 25 °C, en un tiempo aproximado de f l ~oras por cada 90 cm de hielo. La

cabeza de fusión de níquel incluyó una sección de s1licl d~ ia sección externa del cilindro de

hielo y otra sección para la salida de la fracción intb lJ ide la cual fueron separadas las

fracciones acuosas para el presente estudio.

Plexlg!as Holder

~ Q al .!:2

/

i 11:!

1

Figura 7. Representación esquemática del sistema de fusi~-n h_ ~lik~_ o para la obtención de muestras a partir de un testigo de hielo [Oste~bJrii~ f?L, 2006]

i: ! '

30

~----- --wr·-¡-¡ : ! ij : :

11

11 1!

il 11 i! li

1

Los contenedores utilizados para las muestr~s~~~~~ud~as fueron frascos de vidrio color

, b · d d fl, · d 1 ~ 1

1 .r ~~ d 1 t · 1 am ar prov1stos e tapas e te on, prevmmente e1sact~~auos por contacto e ma ena con 1

1 t 1

1

DMCS al 5% en tolueno por 30 segundos, seguido po~ :p ~fl gul t. gues con tolueno y 3 con metanol 11 1 ' 11 1 y secado a 25 °C. 1!

1

[ 1

1

¡ 1 !

1 1 1 :

Posteriormente se realizó la selección de las ~~e.~rtrlJ de un testigo de hielo (IC-5); las 11 11' 11

cuales fueron llevadas a la Universidad Federal de 1o¡ ¡1 an1e do Sul (UFRGS, Porto Alegre,

Brasil) donde se realizó una nueva fusión de cada ffacc1Jn en habitación limpia clase 1000 a i' 1

111 ¡

temperatura ambiente. Posteriormente, se mezclaroA : alacuqtas de 2 mL cada 1 O muestras

d , 1 . . . 1 d 1 . di! hit r d1

• 1 bl 2 . agrupa as segun as seccwnes ongma es e testlgo e p o escntas en a ta a , con ptpetas

1 ' . fl . 1 . 1 111 0111o' u 1 b "d vo umetncas en campana con UJO ammar e ase ¡, ' ~ ~s nuevas muestras o tem as se

1 fr d "d . ' b :1 111 J 1 fl' . d . d a macenaron en ascos e v1 no am ar con tap,as ~e te on prevtamente esactlva os, ·1 1 'l 1

manteniéndose almacenadas a -1 o oc en un congeladdt !Mfta ~u traslado a Chile, donde fueron

d 1 · d. . d . i! lll 111 bi . d N .. ' V 1 d conserva as en as rmsmas con 1c1ones antes escntas¡:en e a oratono e utncwn egeta , e

1 f: 1 d d C. · Q ' · p ' · d ¡ll¡:11 11

l [ ~ "d d d Chil h a acu ta e 1enc1as mrmcas y armaceuttcas e 1

m JPn¡verst a e e, asta su nueva

fu . ' b" . 1 . ' 11 :1 ¿¡11 .. 1 ' . swn a temperatura am lente, prevw a a extraccwn ~¡ap'11S1S[ qmrmco.

1 i !11 1 !

El testigo de hielo IC-5 fue colectado a 82°30¡'3(i),$f' Sly 79°28'02,7" O, a una altitud de 1 1

11 11

950 m. Presentó una temperatura de -29°C a los 1 O m[!d~ p oñmdidad y su longitud total fue de

42 51 . b 1 d" "bl 11 111 11 . d , m; sm em argo, as muestras 1spom es para esta tests correspon en a muestras

superficiales de los primeros 6 m de profundidad. En l~ tJla11 se detallan las características de 11 111 ·1 1

1

cada una de las muestras compuestas analizadas, dond~ !Mil cohesponde a la muestra inicial del 1 11 1!

grupo mezclado y Mr a la última muestra de dicho Mpp. ckbe mencionar que de acuerdo a

información entregada por el Dr. Jefferson Simoes en #~~q ldJ ~012 la fracción estudiada abarca

4 años contando desde el verano 2000-200 l. 11

11

11

11

11

'1 1¡

1!

1! 11

li 11

il li 11

il

31 11

!! 11

li

----- --

. i

1

1

Tabla 2. De"<ipdón de muestras de testigo de hielo IC-5.¡ ~~ M¡ indica la muestra que inicia el intervalo de mezcla y 1jfr.~ahiuestra final del mismo, señalándose las profundidades de l~ba~s de cada sección _en el testigo de .!lieJo.! •

Muestra 1 M¡ 1 ~r 1 Desde 1 Hasta '¡\ ; [m] [m]

M22-30 BR-04-5-22 BRio1~5t3,0 1 3,765 1 4,045

M31-40 BR-04-5-31 BRi~~40 1 4,080 4,395

M41-50 BR-04-5-41 BRi~~50 4,430 4,775

MSl-60 BR-04-5-51 BRio*:*o 4,810 5,130

M61-70 BR-04-5-61 BRio1~5i7o 5,170 5,530

M72-80 BR-04-5-72 BR~o1~518P 5,620 5,780

MSl-90 BR-04-5-81 BR~o4~5~90 5,800 6,020

5.1.4. Software ll ¡

1 '¡

• Millenium 4.1: adquisición y procesamiento d, , ~a tos y control instrumental HPLC-

DAD. .'!, 1 • • • • '

9ptmnzac10n .

s J control instrumental HPLC-FLD. 11 '

•

Statgraphics Centurion: diseños experimentales

E 2 d ... ' . d di mpower : a qms1c10n y procesarmento e at

•

1

32

-l 11 1 :

5.2. Métodos '

' i i '

1 1

1 1

1 1

5.2.1. Determinación de HAPs

Se desarrolló inicialmente un método de sepaJao,· l[llcromatográfica para 15 de los HAPs

en estudio, estableciéndose un programa en Ja i ~~el adecuado para HPLC y los 1 f 1. : • ' • 1 l.' . correspondientes parametrOS lllStrumentales para, lp' S erwp:nente, hacerlo extenSIVO a 2

compuestos adicionales. 1 1 :

i 1 '

Previo a la calibración se determinó el espect~o ~b~orción para cada compuesto para

la elección de la longitud de onda de máxima sensiJilll .d ri.l ediante el detector de arreglo de 1 ' '1

diodos. 1 1 : ,

1 !

. . . 1 ~ '1 . . . ' .

La sensibilidad requerida en el análisis de ,1 s1 muestras hizo necesario trabajar

adictonalmente con un detector de fluorescencta, f1b 1 ~do la tdenllficacton realizada

previamente por HPLC-DAD por igualación de espectrof 1 tfe~pos de retención asociados.

1 1

1 1

1 '

Método Cromatográfico HPLC-DA~ 1

5.2.1.1.

1 ! i Considerando las caracteristicas tlsico-quitnjb¡ a Íos primeros 15 HAPs (tabla 1,

menos BaA y coroneno ), se desarrolló el método de lsel. 1 ci~n cromatográfica utilizando una

d. 1 . ' d ' . "1 d . ' 2 1 _11 il . d 1 MEl 1so ucwn e estos en acetomtn o e concentracton ~g 1 ¡ partrr e ·

En la tabla 3 se encuentran los parámetros inst±u1

~a. ~es utilizados para el estudio de la

separación cromatográfica en gradiente utilizando comb f~ e · ovil acetonitrilo: agua. 1 11 1 1'

1 '

33

Tabla 3. Parámetros instrumentales para HPLC-DAD. A inicio [ nm]

A final [nm]

Velocidad de muestreo [espectro s" 1]

Resolución [ nm]

Modo bomba

Flujo [mL min-1]

Temperatura de columna [0 C]

Purga de solventes [mL He min-1 mL solvenf1]

Volumen de inyección [¡.tL]

Tiempo de medición [ min]

Columna utilizada

111:

1 1

i

11 11111:

11 ! 111:1

ll 11111

,, 11111 i

,, 1111 i

:1 1111 ¡ 1

11111 i

11111 i

1 u ll i

11111

!11 1 11 11!

!

1

200

300

1,0

1,2

Gradiente lineal

1,1

35

20

20

30

Los espectros UV de cada compuesto fueron Óbtf 'r·d6f por inyección individual de cada

HAP (soluciones de 2 ¡.tg mL-1

en acetonitrilo, a partlr d J~tps fue creada una biblioteca en el

software con las condiciones cromatográficas seledcib ~Js. Adicionalmente se realizó la

elución de los 15 compuestos en solución de 2 llJ nll~~.l cloroformo:acetonitrilo (1:1),

correspondiente al ME2. 1 111

1111

1111

34

5.2.2.L H LLEl. . , d , d d . ,111 d. , "d d d . . a ap 1cacwn e este meto o e extraccwn se1 estu 10 cons1 eran o os cntenos

principales: factibilidad y optimización de los paráme{r0 j,~lVolucrados en la extracción a través

de diseños multivariados, teniendo en cuenta los anteU e~tes previos de la literatura. Para ello 1 1 1

se realizó un estudio de la relación entre el volumen! ~ ~xtracto obtenido y los principales

f: -~" 1 . ' ' d d" ll D! hl P . ·1· ' actores que a1ectan a extraccwn a traves e un 1seno oe ert. ostenormente se ut11zo un 1 1 1

diseño experimental del tipo factorial completo para ¡et 4unar los parámetros que influyen en

la extracción de los HAPs desde la solución acuosa Y1t nahnente, se optimizó la metodología 1 1

por medio del diseño factorial. A partir del ' oao optimizado se obtuvieron los

d o ' d l"d d 1' 0 d 1 1 1 ~ 0

' correspon 1entes parametros e ca 1 a ana 1t1ca e a eX! ra~cwn.

L HLLE l o ' b ' o 111 !1 1 o ' o d 1 a se rea 1zo en un tu o troncocomco con a so ucwn acuosa contarmna a con os

15 HAPs de interés (tabla 1, menos coroneno y BaA) J bte la cual se adicionó una mezcla de

metano\ (solvente de consoluto) y cloroformo (solv+J txtractante); posteriormente se agitó

manualmente, generándose una solución homogénea, ,~r si separó por adición de NaCl.

1 1

La agitación de la solución homogénea fue reali ada manualmente por 1 minuto. En la

adición de NaCl también se realizó agitación manual hÁ t4 lograr la completa disolución de la

sal, a temperatura ambiente. El extracto se obtuvo por fd t1fugación de la mezcla turbia, por 1 O

minutos a 3500 rpm, siendo retirado desde el fondo del ti b,Ó con una jeringa de 100 ¡..tL de punta

roma. 1 : '

Dicho extracto se llevó a viales para HPLC JI d lQ~ó con acetonitrilo, en relación 1: 1,

para evitar problemas operacionales en la introducción di 4 muestra en la fase móvil y a la vez

evitar cambios de concentración por rápida volatilización

Los porcentajes de extracción (%E) y factore

según las siguientes ecuaciones:

m¡ %E =-·100

mi

36

1

ei cloroformo. '1

1

e !enriquecimiento (FE) se calcularon

Ecuación 7

fll 11

1

1

Donde mi corresponde a la masa inicial de ca1anc 1

en el extracto final de cada compuesto. 1

e 1

FE= _f_ 1

C. 1 l 1

Jpj¡esto en la muestra y m¡ a la masa 1 ¡1

Ecuación 8

i ~ . Donde Ci corresponde a la concentración inicial ra~a compuesto en la muestra y C¡ a

la concentración de cada compuesto en el extracto finjl.ll '.

5.2.2.1. Estudio del Volumen de Extracto p1 l~íiO Doehlerl

E 1 d. - D hl 1 ' d . 1 1 ~ 1

11 11 . d 1 f: n e lSeno Oe ert e numero e lllVe es no S r m1smo para to OS OS actores en

estudio. Esta propiedad permite la libre selección eA ] i~· gp•.··l ación del número de niveles de . . ! 1 : '1

acuerdo al detalle en que se qmera estud1ar cada factof. f ~ obtener el efecto de cada factor

sobre la respuesta, estos deben ser codificados parl ~1 rn~r la influencia de las diferentes

magnitudes en la evaluación [Brum y col., 2008]. 1 ! 1

1

'

1 1 1

1 1

Para encontrar la relación entre recuperación ~1e l:oroformo (extracto) y los parámetros

que podrían influir en ésta, se utilizó un disefto Doehlh ¡~d considerándose como factores el

volumen de metanol, la concentración de NaCl y el r 1-lfnJn de cloroformo adicionado. La

respuesta se expresó en porcentaje de cloroformo r1c r :r¡1 d~. El volumen de muestra (agua

nanogrado) permaneció fljo y fue de 3,5 mL. 1 ll1

1 1 '

Se consideraron 7 niveles para el facto} f 1Len de cloroformo adicionado, 1 ' i

considerando volúmenes entre 60 y 180 f.!L Para 1a ! ~e. 'asignaron 5 niveles, incluyendo

concentraciones de 5 a 15 % m/v. Finalmente, par 1 t~himen de metanol los 3 niveles 1 1¡ ! 1 1

considerados fueron 0,6, 0,9 y 120 f.!L La matriz rt lFrda se muestra en la tabla 4. Los

experimentos 6 y 12 fueron repetidos 4 veces y el ce11tr' e lr~klizó en triplicado. El número de

1 1

1 1

1 1

1 1

1 1

experimentos requerido está dado por la ecuación 2.

37

--------~-r- -~-,-

1 ' 1

11 1!

1 ! 1 1

1

1 :

1 :

Tabla 4. Matriz de diseño Doehlert para volumen de cloro~orrh r~p~perado en el extracto. No d E . t Concentración de V< 1~u'rhbn de Volumen de

e xpertmen o N aCl fj:l~r~f~rmo M etanol

1 o 1 1 1 191 o 1 2 1 1 1 IP! o

3 0,5 1 1 p~~~6 o 4 0,5 1 1 pj~~9 0,817

5 -1 1, 1. 1 191 o 6 -o 5 1 1 Jol866 o

1 ' 1111 1 7 -0,5 1 ~0~~~9 -0,817

8 o 5 1 Jol866 o ' ' 1 1; i

9 o,5 1 -

1

1ol289 -0,817

1 fr!

10 o 1 1 6,~~7 -0,817 1 1 j¡ 1

1

1 11 1 1

11 -0,5 1 I!J,866 o 1 11 1

1 1

1 11 ¡ 12 -0,5 ~,~,8¡9 0,817

13 o 1 b)577 0,817 1 1 11 1

la O 1 1 10 1 O 1:'

lb o 1 1 1 :q: o 6a -0,5 1 j p~~~6 O

1

i 1 11! . 6b -0,5 1 9,,~96 o

6c -0,5 1 1 9,1~6,6 O -

1 1

1 1 " -

12a -0,5 q,t~? 0,817 1 rl 1 i i -

12b -0,5 ¡ '-~'t~P o,817

12c -0,5 1 \

1 ,~~? 0,817 -1, 1 -

i 1 1 ·,

i i

i 1

1

1

'

1\

! i '¡ \

1. 1

'.

1;

38 1

¡

5.2.2.2.

11

11

1' 11 ,! li li

f 1

11

Estudio Exploratorio del Efecto d~ los F~ctores Experimentales en la E ., ¡1 1 1 xtracc10n ¡

1

1

1

,, 1 1 ,, 1

Se seleccionó un diseño factorial completo a ~os niveles (24). Los factores considerados

fu 1 d 1 d 1 i!lJbf 11 1 .¡:' o' d eron vo umen e muestra, vo umen e metano , v~ lll . n ¡e e oro1ormo y concentracwn e

NaCl; así con los 4 factores seleccionados se realizat~n 6'¡ experimentos con 2 centros. Las o o o 1:.

1

)1' i o o o

vanables correspondieron a los porcentaJes de extrac~H;m di e los 15 HAPs llllClales, expresadas

, . D d" 1 fun . , ~ 111 ~ 11 . d 1 , 1 . 1 como respuesta umca , correspon 1ente a a c1on f.:!. ell v.umnronuso e as respuestas mu tlp es 1! ! ··¡ 11

obtenidas. Se usó para estos fines una solución acuos~ do~taniinada con los 15 HAPs a un nivel

de concentración de 0,1 ¡.tg mL-1, constituyéndose eni~JII~hds~ra a extraer en las condiciones de

d d 1 . E ' .1 d!ll 11 lll . ' ME1 L . ca a uno e os expenmentos. sta se preparo a part11: el • 1a s0 ucwn . as concentracwnes

1 t fu d o d "1" d 11 il • dlll l"b o' 1 "fi o' en os extrae os eron eternuna as utl 1zan o una CU!iY e ca 1 racwn para a cuantl 10acwn il i 1

1¡11 i 1 1

simultánea de todos los analitos.

¡: 1 1

La curva de calibración fue preparada a p~ir dell ME2 y sus concentraciones se l[ 1 11 . 1:

muestran en la tabla 5. Para la medición mediantei!HPIILCI-DAD, se usaron las condiciones

11 !11'1 1 11 ! 1

111 1

óptimas definidas en los experimentos previos.

39

l! 1

111

1 1

li 11

li 11

11

1! ,, 1¡ 11

! 11

l! 11

1!

li

li '1 11

11

11

11

1

¡!

1

1! 11

1!

~~~-~-~\ l- -¡--: ------

1

1

1

'¡

1

'1!

Tabla 5. Concentraciones (e) en curva de calibración as'l a partir de ME2.

HAP el e2 I[J c3 e4 eS

[p.tg mL"l] [p.tg mL"l] 1 '

[p.tg mL"l] [p.tgmL"l] ~ l)lL"l 1 BaP 0,24 0,384 1 o,lf8 0,96 2,4

1 0,~4 '

DahA 0,22 0,352 0,88 2,2

Acenaftileno 0,28 0,448 1 '1 0,~6 1,12 2,8

Fenantreno 0,22 0,352 1 0,~4 0,88 2,2

Antraceno 0,26 0,416 1 o,62 1,04 2,6 '1

BghiP 0,28 0,448 1 11

1 O,p6 1,12 2,8

Il23cdP 0,24 0,384 1 0;48 '1

0,96 2,4

Naftaleno 0,32 0,512 1

1

O,p4 1,28 3,2

Acenafteno 0,26 0,416 1 0~~2 1,04 2,6

Criseno 0,18 0,288 1 0,~6 0,72 1,8

BbF 0,22 0,352 1 o~14 0,88 2,2

BkF 0,22 0,352 1 o,44 0,88 2,2

Fluoranteno 0,2 0,32 1 :

1 0,~ 0,8 2

Piren o 0,24 0,384 IP,i8 0,96 2,4

Fluoreno 0,22 0,352 1 D,i4 0,88 2,2

1

1

i

1

1

40 '

'

--------~-¡·- ¡¡---¡-\ ---1

1

: 1 •

' 1

' 1

1 1 1

1 1

En la tabla 6 se observa la matriz de diseJo ~: p~rimental. Los niveles considerados

incluyeron para metano! volúmenes de 0,8 y 1,2 mLI, Ja ~dcl_broformo volúmenes de 60 y 100

111 :1 ¡.tL, para muestra volúmenes de 2,5 y 3,5 mL y para Na 11-i'. 1nc¡.entraciones de 12 y 15% m/v.

1 11 ' 1 1 1 ·¡ 1 ' '

Tabla 6. Efecto de los factores experimentales en la extracdió!il: ~lt¡jiz de diseño experimental.

No • t Volumen de Volumen de 1 11 1 Volumen de Concentración de

expenmen o 1 l 1

11

muestra metano! 1 cJoroformo NaCI

1 o o 1111\lo o i 1 :1 2 -1 -1 1 1 ' -1 -1

3 1 -1 1 1 1 -1 -1

4 -1 1 11 1 ~~1 -1 -1

5 1 1 1

1

1 1 -1 -1

1 '1 6 -1 -1 1 • 1 -1 1 ':

7 1 -1 1 '1 1 -1

8 -1 1 i 11 :1 1 -1

9 1 1 1 1 1 1 -1

10 -1 -1 1 1 1 1 -1 1 1

11 1 -1 1 1 -1 1 i

12 -1 1 'i 1 -1 1

13 1 1 1 1 1

1 -1 1

14 -1 -1 1 1 1 1 1

15 1 -1 1 11 :1 1 1

16 -1 1 1 11 1 1 1

17 1 1 1 1 1 1 1 1

18 o o 11 1 1 :1 o o

1

1 ·,

1

1

1

1

41 1 '

'¡

! 1

':

1

5.2.2.3. Optimización 1 1 11 1 : .

1 1

En esta etapa se utilizó un diseño factorial a tr~s ~·~1les con tres factores (33), es decir,

se realizaron 27 experimentos+ 4 centros (tabla 7) 1 1 ! :

Los factores considerados fueron concentxkci' de NaCl, volumen de metano! y

volumen de cloroformo, dejando el volumen de muesr ff 4 3,5 mL.

La concentración de cada uno de los 15 HAPs e la1sblución acuosa de trabajo fue 0,05

¡..tg mL-1

a partir de la solución ME l. Las determinacidnds hl~;on realizadas por HPLC-DAD. En

1 bl 7 bl 1 . 1 . 1 1 lllld. -ata a se esta ecen os expenmentos en a matnz par¡1 <:¡s~~~ 1seno. 1'

: 1

42

---1

1

1

1

11:

,1 1 li

11 i¡ 11 11 11 1

11 Tabla 7. Optimización: matriz de diseño factorial a 3 nivel~s, )i\J a 3 factores.

N° de V'll~~ 11 Volumen de Concentración de NaCI 1 ol ren de

Experimento ' lll[~j 1 1 Cloroformo i: M tanol

1 o 1!11' 110 1 o 2 -1 1.11 Il -1

' 3 o ¡!11 1 1 -1

1 4 1 ':11 i 1 1 -1

5 -1 111 p 1 -1

6 o :111 ' 11 -1

7 1 1,11 9 1 -1

8 -1 1111' 1 -1 1

9 o !11 ~ 1 -1

10 1 1L~ 1 -1

11 o 1

!11:? 11 o

12 -1 '1ll• -'11 1

o 13 o 1111 - 1 1

o 14 1 1111 - 1 o 1, 1

15 -1 l!ll' 1 o 16 o ill .q 1 o 17 1 1,11 ,Q 1 o 18 -1 1:11 1 1 o 19 o ill

1 o

20 1 111 ·]1 1 o

21 o ~~11 R 11 o 22 -1 1

111 ~1 1 1

23 o 111 ~~ 1 1

24 1 111-~ 1 1

25 -1 l!ll p 1 1

26 o !11 .~ 1 1

27 1 :111 ·~ 1 1

28 -1 ¡111 ~ '1 1

29 o ':lltl 1 1

30 1 111 i 1 1

31 o 1¡11 q 1 o

43

1

5.2.2.4. Parámetros de Calidad Analítica del ~étodo HLLE-HPLC-DAD

En la detenninación estadística de LC, LD y IJ S/bilidad analítica y la evaluación de la

linealidad del método analítico, se utilizó un volumJ ke muestra de 3,5 mL, volumen de

metano! de 1,2 mL, volumen de cloroformo de 120 JJ y l10 % m/v de Na Cl. Se utilizaron las

mismas ecuaciones descritas anteriormente. 1 1 ,

1

Las concentraciones de las muestras acuosak 1 pdra los 15 HAPs fueron 0,008; 0,01;

0,015; 0,025 y 0,05 ¡.tg mL-1• Cada muestra se realJó pJr triplicado. El volumen de extracto

obtenido fue diluido con acetonitrilo, en relación 11:11, Jara su medición cromatográfica por '1 HPLC-DAD. 1

1!

1

Además se obtuvieron los valores de LD y ~C~ ~1 método experimentalmente, para lo

cual se realizaron 1 O repeticiones simultáneamente en la rlusmas condiciones para una muestra 1 1 •

de concentración de 0,020 ug mC1, considerando un V· uben de muestra de 3,5 mL, volumen

r- 1 ~ de metano! de 1,2 mL, volumen de cloroformo de 120 ¡.t Yl IO% m/v de NaCl.

1 1

P 1 1 · ·, · d d 1 , Id • 1

· 1· b d · , ara eva uar a prec1s10n y exactltu e metol · ~~ rea Izaron prue as e recuperacwn,

en quintuplicado con las condiciones optimizadas antes : e~cionadas. La concentración utilizada

fue de 0,020 ¡.tg mL-1• 1 1

1

1

5.2.3. Método Cromatográfico HPLC-FLD. 1

,

e 'd d · e ·' b 'd 1 b1 .1 ' · 1 · bl ·' ons1 eran o 1ll1ormacwn o teru a en e tra aJ ~xpenmenta previO, se esta ec10 un 1 1 '

segundo método de separación cromatográfica utilizan , !detección por fluorescencia, para el

1 1 . ' . 1 11 l d: ( bl 8) ' . fl . ' cua se se eccwnaron parametros mstrumenta es au9 uf os ta a , segun m ormacwn

bibliográfica y las pruebas de laboratorio. Se considera~d en esta sección naftaleno, fenantreno, 1 '!

antraceno, fluoreno, acenafteno, fluoranteno, pireno, a~, criseno, BbF, BkF, BaP, DahA,

BghiP, Il23cdP y coroneno (tabla 1 menos acenaftileno).l ,

44

----- -~rr r:

. 1 1

1 1

Tabla 8. Parámetros instrumentales utilizados para HPLC-FLP

A excitación [ nm] 1 1

i !l 220/250/292/300

A emisión [ nm] i 1 330/375/410/500

Velocidad de muestreo [espectro s-1] 1 1 1 •1 ' 1

1,0

Resolución [ nm] 1 1' 1,2

Modo bomba 1 1 1 ·1

1 '

Gradiente lineal

Flujo [mL min-1] l. '1 1 ' 1,4

Temperatura de columna [0 C] 1 1

i :1 35

Purga de solventes [mL He min-1 mL solvent~-'JI 20

Volumen de inyección [f.lL] 1 11

¡ \1 20

Tiempo de medición [min] i 11 40

Columna utilizada 1 11 2

Ganancia utilizada 1 111: 1 '1 10

5.2.3.1.

1 ! '1

Parámetros de Calidad Analítica de u~ 1

(.¡1

J Cromatográfico HPLC-FLD

A través de curvas de calibración se obtuvier?n 1 * avdad, sensibilidad analítica, LD y

LC instrumentales, para un intervalo de confianza del 99r :al trLés de las ecuaciones 1, 2, 3 y 4.

Las concentraciones para cada analito fueron: 0,2; 0,4; lof [ lo;l1, 7 y 2,6 ng mL-1.

Las soluciones se obtuvieron a partir del ME2 bllt1

uciones con la mezcla de solventes . . . ' . 1 1 : ij . . .

acetomtnlo:cloroformo, en relacwn 1:1; los respectivos p t1

1 s fueron medidos en tnphcado. 1 '1 1

1 i

1 :¡, Parámetros de Calidad Analítica dei1 .é ~r~ HLLE-HPLC-FLD 5.2.3.2.

Para la determinación estadística de LC, LD y ~ef!1 s bJlidad analítica y la evaluación de la

linealidad del método final se utilizaron las mismas co1dJ i 1+'1.1 ya descritas para la extracción.

1 '1

Las concentraciones de las muestras acuosas 1 pi : ~o~ HAPs fueron 0,03; 0,05; 0,07;

0,09 y o, 11 ng mL ·1• Cada muestra se determinó por triplt ~r·illl volumen de extracto obtenido

fue diluido con acetonitrilo en relación 1:1 para su medici~ llcld·ml atográfica por HPLC-FLD. 1 "

1 •

1 ' •

1 1 1 '

1 1

1 1

1 '1 ¡

45

• Para evaluar la precisión y exactitud del mét¿d~

i i

. 1. d L . . .. l .1. d 1 1 en tnp 1ea o. as concentraciOnes m1c1a es ut11za as estu

el t~alizaron pruebas de recuperación,

. e}Jn entre 0,048 y O, 13 ng mL-1 para 1 1

los compuestos en estudio. 1! i!

5.3.

! i

1

1: 1 1 ::

'1

1 1'

Análisis de Muestras por HLLE-HPLCJIFL 1 j '.

1 1

1; 1. 1 1

Las muestras fueron extraídas por HLLE. Se utili ó hh volumen de muestra de 3,5 mL, 1 1 11

volumen de metano! de 1,2 mL, volumen de clorofolo d ln ¡JL y 10% m/v de NaCl.

Las curvas de calibración corresponden j ~ lu9ifmes del ME2 en acetonitrilo:

cloroformo 1:1, en triplicado. Las concentraciones de la.i t1U1iones patrones de todos los HAPs

utilizadas fueron las siguientes: 0,2; 0,4; 0,8; 1,0; 1,7 ~12,116 nk!rl L o d o' fu d o 111 1 1 ' d d 1 ' o as ecuacwnes e regreswn eron eterrruna as1 por e meto o e os rmmmos

cuadrados. Cada muestra fue extraída y medida inmeáia~ , ~dte por HPLC-FLD, en duplicado,

considerándose blancos analíticos, correspondientes la 1 Mil nano grado sometida al proceso

completo, los cuales fueron inyectados al inicio, cen rol j ~.~al de las mediciones por HPLC­

FLD, a fin de asegurar la calidad de los resultados obtekia .11 1

46 1 111

-----T.·r-·l-----,-----------~1 :¡ 1:

1¡

11

11

11

11 !111 1 ' 6. RESULTADOS Y¡~I~<rUSION

'1 11

1: 11

6.1. Método Cromatográfico HPLC-DAD '1

ii

6.1.1. HPLC-DAD 11

1

1

P 1 b . ' d b 1 . ' il ¡ H 1

· ' . ' d 1 . ' ara a o tencwn e una uena reso ucwn l¡sf HPtl¡zo un programa e e uc1on en

gradiente. Los resultados se interpretaron utilizando 1b1

: sl1

nlrJ~etros de evaluación de pureza de

peak e igualación de espectros a través de contraste e$pect al que entrega el software de manejo ! 1 'f 1 i

de datos del detector de arreglo de diodos. De acuerdo[1

.a ~·~1··· l~ estableció el gradiente de elución 'i 11 11 presentado en la tabla 9 para la mejor resolución de la ~b la de HAPs.

d. . .1 .1. d llllll " ., 'fi 1ente a1ma: acetomtn o uh 1za o narat a St<Paracwn cromato2:ra 1 1 -- - - • ~ ..._.._.b.._....,.._..__._.,.., "-'..1..1. E:J.I.U ~ -- ·-· SI

~

Tiempo AcetonitHib ' 1

Agua [min] l%JII [%] 0-2

40 11 1

1

60 2-20 100

1

o ' 20-23 40

1

60 23-30 40

1

60 T

1 1' ' 1

A . d 1 d b . ' b ·d'1 ll ) 1 8) d 1 partir e os espectros e a sorcwn o tem ps .;flgura para ca a compuesto en as d. . d 1 . ' - 1 d .d .fi !l 111 t 1

11 . d d d 1 1 con 1c10nes e e ucwn antes sena a as, se 1 entl 1caron' as 1 ongltu es e on a a a cua se ' . . ' . . 11 :11' 1!. . . . '. encuentra el max1mo de absorcwn, permitiendo con 1PP J mFJor sens1b1hdad anahtiCa para su

determinación cuantitativa. Así, se agruparon los difer~n~é 1 cbmpuestos en 5 longitudes de onda 11 111 p 1 1

para la cuantificación. li

47

11

1'

11

l! 1¡ ,, li 11

¡1

!l li 11

l! i' ,1

11 1

j!

1[

[!

il 1' ,¡ 1' ,,

0,05 Naftaleno

0,04

:[ 0,03

ro -¡;

~ 0,02

2 "' 0,01

0,00

180 200 220 240 260 280 300 320 340 360

Longitud de Onda (nm)

E -S

0,020

0,015

·g O,Q10

~ ~ ~ 0,005

0,000

Fluoreno

- -------!80-200-

0,020

O,D18

0,016

0,014

I 0,012

·~ 0,010

e: 0,008 ~ ~ 0,006

0,004

0,002

- ___ f,<>ngittld_~QrlQ¡¡(nml

Fluoranteno

180 200 220 240 260 280 300 320 340 360

Longitud de Onda (nm)

0,025 Acenaftileno

O,Q20

E .S 0,015

-~ ~ O,D10

~ :1'

0,005

0,000

• = m • = = a m ~ • Longnud de Onda (nm)

O,Q30

0,025

I 0.020

·g 0,015

~ SJ O,D10

:1' 0,005

0,030

0,025

EO.D20

-S ·g 0,015

~ ¡¡;¡ 0,010

:1' 0,005

0,000

Fenantreno

360

--- --lOngituddeOnda(nm)-

Pireno

• = m - = = a • ~ • Longnud de Onda (nm)

48

0,040

0,035

O,Q30

f 0,025

i 0,020

~ 0,015

~ 0,010

0,005

0,000

Acenafteno

-o,oos+-~-.-~~~~--.~-.-~-.-~~c--o~--, 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360

Longitud de Onda (nm)

0,08 Antraceno

~ 0,06

:[ ro ·g 0,04

~ ~ 0,02

180 200 220 _ 240 __ ?6~ 28q 3Q_O _ 320 340 36D

0,05

0,04

E o,o3 -S .!!!

~ 0,02

.2 <( 0,01

0,00

- -----·- -Longitudae--ona~f{nmr-

Criseno

• = m - = = a m ~ • Longitud de Onda (nm)

0,014

0,012

0,010

E .S 0,008

·~ ~ 0,006

:;¡ ~ 0,004

0,002

Benzo[b ]fluoranteno

w a m • = = = m • • Longitud de Onda (nm)

0,035

0,030

0,025

E S o.o2o

·g ~ 0,015

:;¡ ~ O,D10

0,005

0000

Dibenzo[ a,h ]antraceno

0,018 Benzo[k ]fluoranteno 0,016

0,014

0,012

E .S 0,010

·~ e 0,008

~ ¡¡;¡ 0,006

~ 0,004

0,002

0,000

w a m - • • a m • • Longitud de Onda (nm)

Benzo[g,h,i]perileno 0,014

0,012 \ 0,010

E -;- 0,008 ·¡¡

~ 0,006

:;¡ ~ 0,004

0,002

-o,ooo·

49

0,012

O,Q10

E o.oo8

.S ·~ 0,006

~ ¡¡;¡ 0,004

~ 0,002

0,000

Benzo[a]pireno

w a m - • = = m • • Longrrud de Onda ( nm)

0,012

O,Q10

:[o.oo8

-~ @ 0,006 ~ :;¡ ~ 0,004

0,002

Indeno[ 1 ,2,3-c,d]pireno

i

1--------------- ---~

. --- ---- -,-¡-1 :

'¡

1

1,

1

1

1

1! . En la tabla 1 O se ~uestran los tiempos de tete¡cirt. obtenidos y la longitud de onda

seleccwnada para cada anahto. 1 1 1 1

1

!, ¡

Tabla 10. Tiempos de retención y longitud de onda par~ 1l ~~~Jtificación Tiempq de 1 1 \

HAP retención\ [riu~J Naftaleno 6,841¡ 1111 ¡¡

Acenaftileno 8,321 111111,

Acenafteno 9,99r n 1 n Fluoreno

1 1

11 1 : 10,5q 1 ,

Fenantreno 11,4i 1 1111 ¡1

Antraceno 12 ,5~ 1 11 11

Fluoranteno 13,4~ 1, 11 1 j

Piren o 14,1q 1111'!

Criseno 17,0f1ll 1 l Benzo[b ]fluoranteno ~- .1 -1·1 ·~-~ 1 18,79¡ ! '¡

Benzo [k] fluoranteno 19,8q 1 11 1 i : Benzo [a ]piren o 20,6{ nlli!

Dibenzo [ a,h] antraceno 22,17\ 111 11 i Benzo[g,h,i]perileno 22,54\ 11 11 1\ ',

J.. [nm]

220,5

220,5

220,5

262,5

251,7

251,7

220,5

239,7

220,5

220,5

239,7

262,5

299,7

299,7

Indeno[1,2,3-c,d]pireno 1 23,18'¡ \ 111 i 1 1 251,7

1 1 1 i ¡ La separación de Benzo[b] fluoranteno y Bet' l[ ~]n~oranteno, los cuales presentan el

misma masa molar y similares valores de log Kaw y so ulDi ídft en agua, se hace particularmente . ' . . ' ' . 1 11 i • • • ' d1flc1l para los d1ferentes metodos cromatograficos, Slill e l:la~go la utlhzacwn de una columna

diseñada especialmente para la determinación del conllJt 1

1

1!ei.HAPs estudiados (columna 1), a 1 k

ll 1 1

lo que se sumó la posibilidad de cuantificarlos a una 1 n itiud de onda diferente, facilitó la

d . , d d" e 1 1 1 1 \di b . , 1" . , d , eteccwn e uno y otro pues presentan 11erentes esnect s 1 1

e a sorcwn, e 1rmnan ose as1 en

d"d 1 · e · dr' \ 1 1 i 'l "fi . , gran me 1 a a mter1erenc1a mutua que se po m presentar ara su cuantl 1cacwn.

1 \¡ i

Para el par de compuestos dibenzo[a,h]antraceno oJbo[g,h,i]perileno no se obtuvo la

total separación, sin embargo esto se corrigió mediJntf 1J~ !herramientas de integración del

sqfiware. Con los espectros obtenidos se creó una bj~Iio U~! La pureza e identidad de cada

compuesto eluido se evaluó permanentemente mediartJ 1 \c 1pntraste espectral, tanto para la 1 1

comparación con los espectros de dicha biblioteca co¡:n~ lf¡·.~·. la comparación entre espectros 1 i!

50 1 1 ! i ! 1

'¡

1

-·---·-- ·-

1 1

1,

1

1 1

Tabla 11. Límites de detección LD y de cuantificación LC pa af{PLC-DAD. HAP LD LC 1 1

'1,' LD LC 1

htg mL"1] htg mL"1

] 1 [ng] [ng]

Naftaleno 0,0017 0,00561 1

i 0,034 0,112 '¡ 1

Acenaftileno 0,0108 0,0361 1 1 1 0,216 0,722

Acenafteno 0,0119 0,03961 1 1 0,238 0,792 1

1

Fluoreno 0,0069 0,0231 1 1 ! 0,138 0,462

1 1

Fenantreno 0,0119 0,0395 11 1 1! 0,238 0,790 1

0,0419 1 1

1

Antraceno 0,0126 1 0,252 0,838 1

Fluoranteno 0,0197 0,0656 11 1 0,394 1,312

Piren o 0,007 0,0233 1 1 0,14 0,466

Criseno 0,0099 0,033 1 1

1 0,198 0,660

BbF 0,0178 0,0593 1 1

'! 0,356 1,186 !

BkF 0,0169 0,0563 11 1

1,

0,338 1,126

BaP 0,0148 0,0495 1 1 1 0,296 0,990

DahA 0,0037 0,0122 1 1 0,074 0,244

BghiP 0,0051 0,0171 1 1 0,102 0,342

Il23cdP 0,0213 0,0711 1 1 l 0,426 1,422

1 1

!

'1

En la tabla 12 se observan los parámetros de 12al d*d de la ecuación de regresión para la

calibración. Los valores de R2 dan cuenta de un muy b~l 1

p. ~~juste lineal de los datos al modelo de 1

'1

regresión lineal, incluidos los compuestos de más d fl6il separación como es el caso de 1

benzo[b]fluoranteno y benzo[k]fluoranteno. La mejor s~~sibilidad analítica se obtuvo para

naftaleno y las peores para indeno[l,2,3-cd]pireno y fllo ¡!

aHteno. 1

1

!

¡

52

1

1,

i

Tabla 12. Parámetros de ecuación de regresión de la calibnlci<!lnj y ¡sensibilidad analítica obtenidos para HPLC-DAD. 1 11 \'· ,1

HAP 1 a 1 s. 1 b 1 Sb 1 llls~c :1 1 R2

1 (1- Sb/b) 1 ¡~g !L.¡l

Naftaleno 1 -7525 1 1285 1 316716 1 213 1 l\2pA1~ 1 0,9999 1 0,9993 1 0,00064

Acenaftileno 1 -524 1 246 1 56326 1 1486 1 1!2~~~~9~ 1 0,9979 1 0,9736 1 0,00417

Acenafteno -2266

Fluoranteno -2248

Criseno 329

BbF -1742

Piren o -2696

BkF -4513

Fenantreno -1418

Antraceno -4378

Il23cdP -1179

Fluoreno 3

BaP -2487

DahA -1328

BghiP -117

6.2.

621 129796

590 74316

208 52279

737 102717

518 184071

1117 163875

3749

3558

1259

4445

3126

ll5 r·f~8~ .lls~'2[69.' 1 p. ' ·1

l\1p'pf1~ .l 1!7h2193 1 y ¡ 1

Jp~j4q

0,9975

0,9931

0,9982

0,9944

0,9991

6741 1 ~q~~,9~ 1 0,9949

1771 1 2252720 1 66815 1 1~9~,3~ 1 0,9973

2417 476841 IT.,I'J ,,

14576 1 ~.Jjq1,6V 1 o,9972

675 78443 4074 1

1 ~ 1 ' ,,

p1~~211 0,9919

143 51145 864 HH6sl 1 o,9991

692 115616 , 1U 1 1

4176 11 1

p'f9Pq 1 o,9961

167 113762 1012,8 11 ~~~b,\1~1 0,9997

102 49460 617 1j 11*'18;¡ 0,9995

! 11': 1 :1

0,9711 0,00456

0,9521 0,00757

0,9759 0,00381

0,9567 0,00684

0,9830 0,00268

0,9589 0,00650

0,9703 0,00101

0,9694 0,00483

0,9481 0,00821

0,9831 0,00267

0,9639 0,00571

0,9911 0,00140

0,9875 0,00076

Extracción Homogénea Líquido-Líquid~ r ¡ tE·

En las investigaciones de Tavakoli y col. [2bdp ; ~~~~establece que para obtener una

buena sensibilidad, precisión y selectividad en la ext}a 1, e ~1;1 y. determinación de los HAPs, la 1 '

1 .1

selección de un adecuado solvente extractante es trasce ttt~l. Las características de un buen

1 d . ' . 1 . c. . 1 1 1 1' d 1 - 1 so vente e extraccwn me uyen extraer satls1actonamen e 1

~s :ana ltos, separarse e as sena es

de los compuestos de interés y tener una mayor d~n i 'a~ :lque el agua. De acuerdo a los

d b 'bl' 'fi . ' 1 e 1, 11 1¡ 1 1 1 antece entes 1 wgra 1cos se escogw e oro1ormo com1 plvente extractante y metano como

solvente de consoluto. En el sistema temario agua/metJndl 11 rlformo, las moléculas de metanol

d 1 1 1 ' 1 d 1 e b 1 JI, 1-l ,l 1 · ' h ' S· pue en so vatar a as mo ecu as e e oro1ormo, o ten~1e ~ se. una so ucwn omogenea. m

embargo, al adicionar NaCl este efecto de solva~a 1 i n Js suprimido y se produce la

d. ·' d 1 e hid e'b' · 1 1 j t 11 1 1' se 1mentac10n e a 1ase ro10 1ca, consistente en parte p sp vente extractante y os ana Itos

t 'd E d' h . . . ' 1 ~~ 1 • 1 . 1 · · d ex fa! OS. n lC a mvestlgac10n Se presentan CO!Ir 11pnes expenmenta es optlilllza as

considerando la variación de una variable por vez, dejÁn . ',l¡.s ,ldemás constantes, lo que lleva a 1 1 '

obtener puntos críticos donde funciona bien la extracci<jn. ~ a¿~erdo a lo anterior se debe llevar

53 1 !. 1

1 1 :,

•

1

1

a cabo una optimización de las condiciones de extr+c~ n fl modificar alguna de las variables

condicionadas, tal como el volumen de muestra (por disp 1 ·ppidad). Por esta razón se consideró

realizar una optimización considerando todas las v~ Ia~lbs involucradas, obteniendo una 1 11 !

superficie de respuesta, que lleve a la obtención de un me¡" 0ldp'. :.¡robusto. '!

1 1:

6.2.1. Estudio del Volumen de Extracto por Di.l ~oehlerl. ¡· 1 ll :

El diseño Doehlert permite que se estudien lts ~ i~~les a diferentes niveles, por lo que 1 d . . d 11 1 ' 1

1 1: 1

' d . 1 d ' a que se esea mvestlgar con mayor eta e se e as~la fj ¡. ayor numero e m ve es; a emas,

en caso de ser necesario puede ser ampliado a 1 J1<jl nuevos experimentos. En esta

. . . ' "d ' 1 1 d 1 ~ 1 1 i! d 1 1 mvestlgacwn se cons1 ero que e vo umen e e o¡o.to q 1 recupera o en e extracto era a

primera respuesta que debía ser estudiada en detalle¡ p~ s~~ éste el extractante de los analítos

desde la solución acuosa. Para ello se consideró cot, o k.a •• mental el volumen de cloroformo

1

11 ~ inicial estudiándose a 7 niveles. Se asignaron 5 nive es c~frro de sodio y 3 a metanol; en la

tabla 13 se muestra la matriz de experimentos deco~·~a*~a y la respuesta obtenida como

volumen de cloroformo recuperado. El diseño en 1

1

esi i~ !permitió conocer los límites del

. . 1 1 ~ . ~ . ' d 1 11 l. 1' 1 h ' sistema expenmenta para a e.techva .tormacwn e a sq clpp. omogenea. 1.

! i 1

1

'. ·.

0 0 0

1 1 l 0 N ' , En la tabla 4 se muestra la matnz utilizada 1 en S r ! diseno, considerandose 4 puntos

centrales y 3 experimentos replicados a fin de aumetjt, r' J ~~ados de libertad del modelo. Lo

que permite, por ejemplo, realizar una prueba sobre lbs 1r i~tl.os para determinar si hay alguna

1 . ' . "fi . b d 1 d 1 1 1 lll 1 d ' d 1 d' . corre ac10n Signi ICatiVa asa a en e or en en que Selr~s rtf~ OS atas a traves e esta IShCO 1 1 i

de Durbin-Watson. De acuerdo a los grados de libe ad isp~nibles se puede evaluar el error

. 1 . h . 1" d 1 1 llbi 11 d . 1 "d d puro o expenmenta , SI ay expenmentos rep Ica os es p si e etermmar o consi eran o que

1

1 1

está asociado al error de los residuos. 1 ! : 1 1

: i

54

11 .

1

1 :,

1 '

'1 ¡,

1

¡1 1

1 1 1 •

1' 1

Tabla 13. Matriz decodificada y volumen de cloroformo redut>.: ado1

len el extracto. N° de NaCI Cloroformo[! 111 : 1 i CH30H Cloroformo

Experimento [%rnlv] [I!L] ¡[ 1 . 1 [mL] recuperado [I!L]

1 10 120 1! iJJ . 1 0,9 82

2 15 120 li ill 1 0,9 84

3 12,5 172 li, 1 0,9 131

4 12,5 137 \1, 1 1,1 104

5 5 120 \1

¡ \

1

¡ 1 0,9 70

6 7,5 68 1,

1

¡ 11

1

¡ 0,9 31

7 7,5 103 1

¡'¡ ':11 ' 1 0,7 67

8 12,5 68 1! ill

1

1 0,9 37

9 12,5 103 \11.11 '1 1 0,7 68

10 10 155 [!, illl 1, 0,7 94 1

11 7,5 172 1,1

1

111: 1 0,9 113 1

12 7,5 137 i,l1

! ': 1,1 86

13 10 85 ~111. 1,1 44

la 10 120 1ll , 0,9 84

lb 10 120 .1 0,9 84

6a 7,5 68 0,9 30 1

6b 7,5 68 0,9 30

6c 7,5 68 1 l 0,9 30

12a 7,5 137 1 1,1 90

12b 7,5 137 1 1,1 90

12c 7,5 137 1 1 1,1 91

Se obtuvieron recuneraciones entre el 44% t ¡J% del cloroformo ;n;ci,] s;endo 11 111 1 1

significativo en estos resultados el volumen de clorofofi nkado inicialmente (figura 9).

Ir

1'1

11 ,,

55

o 80,0

E 1o,o ~ 6 o 0,0

"" .S 50,0 ~

.§ 40,0

~ 30,0 "" ~20,0 = ~ 10,0 "" '<F. 0,0

o 20 40

11

1 '

1

mmJih~~~ :; ;

me~;;;~~~FF · -~.-:r --;- ----, - .

,.,_::1: ~· i-1= ..¡. :::::i: ; ' : r-

¡:::::

.'--1- -;--..; '

~c:.=l=-.T:r· 1 1 -Td:=t~;--._, ~

60 80 wol \ :~20 140 160

Volumen inicial cl~r! formo [!1L] 1 1 .

1

!

200 180

Figura 9. Porcentaje de recuperación de clorofo,o 1 n ±unción del volumen adicionado.

El análisis de varianza (ANOV A) evalúa la va\ a~ión asociada a los factores y al error

puro, pennitiendo conocer y comparar los diferentes~ 1 orFs asociados a un modelo predictivo.

Así pennite, por ejemplo, simplificar un modelo ~1 eliminar factores cuyo efecto no sea 1 1 :

significativo sobre la respuesta. Debido a que las dlfe e;rkias entre resultados obtenidos para

experimentos replicados fueron bajas dando cuenta delul b~jo error experimental varios factores

resultan ~er significativos. El análisis de varianza11 rr¡:spondiente indi~ que los efectos

s1gmficat1vos en la respuesta expresada como po!ice t~Je de recuperacwn de cloroformo

(extracto) corresponden a: volumen de cloroform1, 1 .. +Cl adicio~ado y las i~t~cciones NaCl/CH30H y cloroformo/CH30H como factores posi 1vos y los tem1mos cuadratlcos como

negativos, lo que puede observarse en la figura 10. LJs 1 tf~acciones de segundo orden indican

curvaturas, en ténninos prácticos penniten detenninar t '¡ iFos o mínimos.

1 ; .

La carta Pareto (figura 10) muestra cada unl . e, ~os efectos en orden decreciente. E

largo de cada barra es proporcional al efecto estandarizl ciJ, es decir, al coeficiente del modelo

dividido por su error estándar de acuerdo al e+á·¡¡/aro t (Test de Student) obtenido

experimentalmente, el cual es presentado como la línea J fPendicular al eje de las abcsisas en la

carta Pareto. Este diseño tiene más experimentos que 1d doeficientes que describen al modelo

(ecuación 9), por lo tanto hay grados de libertad disp9J b,l!;es siendo posible realizar el Test de 1

Student.

Entre los factores estudiados, el volumen tle~ cioroformo inicial es el de mayor . . . . . . 1 1 '¡ '

s1gmficancm, sm embargo de las mteraccwnes se pue e '1

.desprender el efecto de los demas

11 1 ':

56

factores que explicarían el comportamiento oh«Pr""

la recuperación de un máximo, a partir del cual la

cloroformo agregado. La concentración de

importante en la respuesta, ya que a través del vcuuu<v 1

de fases; ello se ve reflejado en la interacción NaCl/

10, donde hay una tendencia a

independiente del volumen de

tiene un efecto significativo

iónica permite la separación

mayor relación entre ambos compo~~ntes del siste,a ~~. ·r¡!fet·.l.anol p~esenta~á menor. capacidad

para mantener el cloroformo solub1hzado en agua, ra~l :~ose el SiStema mdepend1ente de la

cantidad presente de metano l. . El modelo que describe d~ idteka es el siguiente:

%CHCl3 recuperado

= 69,43 + 7,30 · NaCl + 11,80 · CH · NaCl 2

- 1,05 · NaCl· CHCl3 + 6,5 · CHCZ3

2 + 14,42 · CHCZ3 · CH30H

La solubilidad del cloroformo en agua a 20°

de muestra permaneció fijo en 3,5 mL y vvHMuc;wHuv

tercio del volumen total de metano!, se esperaba

mismo, sin embargo dentro del intervalo estudiado no

Diagrama de Pareto Estandarizada pa

B:Cioroformo

A:NaCI

BB

BC

AC

AA

ce AB

C: Metanol

o 4

Figura 10. Carta Pareto para el diseño uu~::ma

57

7 · CH30H- 5,28 · CH30H- 11,36 H30H2

Ecuación 9

g mLagua-1; como el volumen

negativa del volumen del

nrnfnrmo Recuperado

20 24

D+ --

de Cloroformo.

•

1

. 1

. . .El modelo aplicad~, presentó un R2

de 97,1:91

fl ~~ue implica que. el 97,79% ~e la

vanabll1dad en la recuperac10n de cloroformo es expllca, pdr el modelo. Es Importante senalar 1 1 1 i;

que en los casos en que la razón cloroformo/metanol : ~fyor a 0,12 no se formaba la fase

homogénea, obteniéndose v~lúmenes variables .1 d~l ~l~ro,formo adicionado separados

mmed1atamente como fase sedimentada. Ello tamb1én 1 J1~1yana el efecto pos1t1vo observado

1 1 d 1 fi d. . d 1 1 1 1 1 ! i . , d 1 . E 1 . respecto a vo umen e e oro ormo a 1c10na o en a rec · eFac10n e rmsmo. sto se re ac10na 1 1 .111:

con la necesidad de tener una cantidad suficiente de molé mlasi de metanol para la solvatación de

las moléculas de cloroformo en el sistema. Teniendo ~n~ t1 4l. ~deración que la formación de fase 1 1 i 1

homogénea previa a la separación de fases es fundamfnta ~~~a la extracción de los compuestos,

por lo tanto se consideró como limitante la razón 0,1~ J reidloroformo y metanol en el diseño 1 1 111!

experime~tal posterior. El e~or medio absoluto fue 1e f: l~'i eorrespon~iente al valor promedio.

de los res1duos; el error estandar fue de 1,50 y el esta41 h~~ de Durbm-Watson fue 2,35, con

P~,60, esto implica que no hay autocorrelación entrJ~k flr<)uos, con un nivel de significancia

del 5%. Además, el diseño resultó ser perfectamente o~d da!, lo que implica que los resultados

pueden ser interpretados sin dificultad ya que el grado !de] odMsión de los efectos es nulo

6.2.2. Estudio Exploratorio del Efecto de Extracción

1 11 i 1

1

o si 1

1.

Faqtores Experimentales en la ! :

Se escogió un diseño factorial completo a dosl ni;~ ~JH el cual se utiliza para determinar 1 f: . . d ' f: 1 1 11 ' . 'fi . b 1 os actores o mteracc10nes entre os o mas actores cqn e ec~q s1gm 1cat1vo so re a respuesta y

. 1 . d d 1 fi 'd d 1 1 11 !J ' d . estlmar a ~agmtu e ta es e ectos, cons1 eran o uq pie u¡¡o numero e expenmentos, pero

representatlvos del proceso. 1 11! :

1 i i i

D d 1 b. · d d' d b 1 1 1 1·w 1 1 · 1 , d e acuer o a o ~etlvo e este estu 10 se e en co s1uerar as respuestas s1mu taneas e 1 15 HAP L d d l. J 1 11! : . d . ' d d 1 os s. a respuesta e ca a ana 1to se expreso co 01 ~orcentaJe e extracc10n es e a

1 . ' '1' d . di 1 11 . 1 d . ' d o 1 so uc10n acuosa ut11za a como muestra, contarmna a a 1

rt1ve e concentrac10n e , ¡.tg 1 1 1

1

mL-1• Las concentraciones obtenidas en los extractos ~eron calculadas a partir de la

correspondiente curva de calibración. Las múltiples r1sp1

6 stH obtenidas fueron expresadas en

una respuesta única D, correspondiente a la función cl l4~rringer o comúnmente llamada fu . ' d . . E .. ' 1· 1 ll 1 .J. d 1 f: d' 1 nc10n e convemenc1a. sta perm1t10 rea 1zar a eva ua 1on; e os actores en estu 10 en a

extracción simultánea de los 15 HAPs. Los valo~es 1 11rl<i~chos para cada respuesta son

1 11 1

58 1

1

1'!

\11 'i

11 •

11!, ':~ 1 1

. . li ; 1! transformados a una escala adimenswnal d, donde

1

· ~~or\es de d=O representan valores no 1

1

\1' 1 l.

deseables y d=1 a valores completamente deseable~, 1a"i se'. obtiene D de acuerdo al tipo de li '11 'f, 1:

b d ( ' . ' . ) b. l.i ' ' íl 1 !. 1 d . d" "d 1 1" d respuesta usca a max1ma o ffilmma , por com mac~o. n. e o.s va ores m 1v1 ua es, ap 1can o 11

1

1 \1

en este caso la media geométrica, puesto que todas lks1 r,¡. puestas tienen la misma importancia. li 11 r 1! 1', l. 1,

Los valores de D observados para cada experimento se··· en~~ en.tran en la tabla 14. '¡111!11 1:

--------- -- d d . - . 1 1 d D 1: ,11 ! l . ' . 1 ' d 1 15 HAP e 1seno exuenmenta v va ores e u ara 1 a \necuueracwn s1mu tan ea e os -------- -- ------- ---- -- ---- -1 N° experimento

Muestra CH30H Ita ~~13 1

NaCI D observado [mL] [mL] 111 [~l [% rnlv]

1 3 1 1' '11 1 1 11 180 ' ,¡ "' 1

13,5 0,380043

0,8 11 '!lío 1 12 0,285983 2 2,5 !¡ 16 1 11 il!

3 3,5 0,8 1! 16

!1 '" . 1

12 0,165285

4 2,5 1,2 1: '6 1

12 o 1: 111 1

5 3,5 1,2 1 'llq 1 '~ 1 !,

12 0,476611

6 2,5 0,8 ]0 1111 111 1 ¡1 12 0,677628

7 3,5 0,8 1 ilb '"

1 12 0,637569

8 2,5 1,2 1 ~\p 12 0,863915

9 3,5 1,2 1 ilb~ 1 '11 12 0,510359

10 2,5 0,8 1 ~dll 1 ~ ! 15 0,406085

11 3,5 0,8 6d 1

15 0,274102 '"

12 2,5 1,2 6o, 11 1

¡ 1 15 0,399763

111 :

1 13 3,5 1,2 60 15 0,359385 11 11 q 1 14 2,5 0,8 1!W

1

15 0,877066

15 3,5 0,8 1'0q !¡¡ 1

15 0,705796

16 2,5 1,2 '·"q 1 1,0 15 0,802353

" 1 17 3,5 1,2 1'~q_

1 15 0,741119

18 111

1 3 1 8,P 13,5 0,468294

L ____ - -

E 1 fi 11 l. d 1 1! jlii~J 1 1 d' . ' d 1 , .n a 1gura s~ muestra que re~ 1z~n o ~ a~l¡ lrls llta 1st1co a traves e a respuesta

D, el umco factor que tiene un efecto significativo 1~1rlrsp~nde al volumen de cloroformo.

Volúmenes mayores favorecen la eficiencia de lal,! t~ta¿Ción en los límites estudiados, : 11\ 1'

recordando que estos fueron seleccionados de acuerdo\1

;a¡\lq oo~ervado en la sección anterior, no

superando el valor 0,11 para la razón cloroformo: m~ti~L \4os niveles seleccionados para el

volumen de muestra fueron estimados de acuerdo a la\ctttdad de muestra real disponible. Los

lt d . d" f: d" . 1

1

: '¡11 J 1

11

• "fi . . b 1 resu a os m 1can que este actor en estas con !ClOnes Ho es s1gm 1cat1vo, sm em argo, e

l! '11 1 1

\1 1 1

11 1 !

59 1'1

1, ',

1

r,,---

1

intervalo de estudio fue pequeño, por lo que para otra~ a licaciones es recomendable contemplar 1 1 .

este factor, debido a que a v~lúmenes mayores es llde efperar cierto grado de disolución de

cloroformo. Por otra parte sena esperable que con el u;mento del volumen de muestra y la

posibilidad de aumentar los factores de enriquecimienJo e ''incremente la sensibilidad del método i .

con un aumento de las señales cromatográficas de 1 s 1,analitos. Se consideró que como la

solución homogénea se obtiene por efecto de la solvatl cibn del cloroformo con metano! en el

agua y ya que la separación de fases se produce al a~il * NaCI, entonces la concentración de

la sal debes~ significativa, sin emb~go, en estos m¡J ej no lo fue, por esta razón en la etapa

de opturuzac10n tanto la concentrac10n de NaCI como !1 ~olumen de metano! fueron factores

considerados.

e: Cloroformo A: Muestra

D:NaCI AC AB CD

B:Metanol BC BD AD

1

Diagrama de Paceto Estandaciz~d \ 1

[- -¡

c=:::J D D 1 1 1 o 2 311

Efecto Estandarizara.

11 ' 1

1 4 5

c::=J + --

Figura 11. Carta Pareto del disJñ 1 d*perimental.

En la tabla 15 se muestran los porcentajes de ~ uj>eración de cada uno de los analitos

para cada experimento dentro del diseño y en la tabll li6 se encuentran los porcentajes de

. ' d" ' . ' . d 1 1 , t d" S b ' 1 1 extracc10n prome 10, rmmmo y max1mo para ca a com ~sto en es u 10. e usco eva uar os

1 d . d "d . ' 1 d" . 1

1 ¡ d d f' . ' . d 1 resu ta os temen o en cons1 erac10n as 1stmtas pÍ p~e a es 1s1cas y qmrmcas e os

compuestos en relación con el comportamiento de rec4p 1

abión, sin embargo no se observó una

tendencia particular. ¡

De un análisis general de los datos se despren~1i'l'!e el método pennite recuperaciones

superiores a un 30%, alcanzándose para algunos aJ;Ia:~tos y algunos experimentos valores

60

-····--,~r

: 1

1 1 ',

1 1

i 11 ; 1

superiores al 80%. Los valores más altos encontradok Glo 1

esn.1 ondieron a naftaleno, acenaftileno : 1 IÍ

y BghiP y los más bajos a pireno y criseno, don~e r : re:l supera en general el valor 50%.

Teniendo en cuenta estos resultados se procedió a 1~ J1

ú 1qre.,.~a de un sistema optimizado para : 1 1 1 1

obtener los más altos porcentajes dentro de los límites' op ;~ci&nales previamente mencionados.

: 1 :

1

1

Cabe menciorurr que, de acuerdo a observacib~ i !.ealizadas en el laboratorio, se buscó 1 11

1

1 1

tener un volumen en el vial que permitiera la inyeccifn ¡a ~~,ática de la muestra controlando en

el muestreador la altura desde la cual se toma ésta pa~a .. ·~t la entrada de aire. Por otra parte se

procuró introducir el mínimo volumen de cloroformo 1 :.q l i~o (20 ¡..tL de muestra) para evitar 1 1 ' •1

problemas con los sellos y conexiones internas dtl l Jstn~, pero manteniendo la cantidad

necesaria para el buen desarrollo del trabajo analítico,i evi a!l db la evaporación de cloroformo, lo 1 : :1

que llevaría a la concentración de la muestra o a la pJ1

l ó~atilización de aquellos analitos más

1 ' "1 1 1 ~ 1 1 vo ati es. · · 1

61

Tabla 15. Porcentajes de extracción de cada HAP en los experimentos del estudio exploratorio

N° exp Naftaleno Piren o 1123cdP DabA Acenaftileno Acenafteno Fluoranteno Criseno BkF Fenantreno Antraceno Fluoreno BaP BghiP BbF

1 79,1 35,4 58,5 48,5 77,2 65,2 56,6 43,5 46,5 46,5 53,6 54,4 46,1 72,7 49,1

2 75,4 28,8 58,4 49,4 67,3 62 55,7 40,8 44,9 46,5 52,4 46 45,1 79,1 44,6

3 71,4 32,9 52,6 46,2 63 56,9 55 38,8 41,2 45,9 53,3 44,5 43 71,6 41,4

4 66,4 20 56,3 41,3 56,3 52,6 47,7 37,9 36,7 37,2 44,9 44,1 36,4 63,5 35,9

5 73,7 46,7 60 54,1 69,4 62,7 55 48,1 50,5 54,3 63,1 51 52,9 88,2 53

6 91,9 40,8 70 54 88,4 76,7 65,4 45,6 52,9 60,5 65,3 61,4 50,7 78,7 60,5

7 86,4 47,1 63,7 52,7 95,7 74,3 62,9 51,5 52,9 59,2 64 55,7 52,7 76,6 53

8 90,9 47,8 74,6 61,4 85,4 73,9 70,3 57 61,7 62,7 70,1 61,7 63,6 89 60,3

9 97,4 42 58,1 50,2 82,8 70,6 63 46,5 50,9 56,6 61 56,9 42,6 75,1 48,1

10 81,6 31,8 63,9 51,1 73,7 64,6 59,5 40,6 49,6 50,6 56 47,7 49,1 79,5 51,2

11 78,3 38,5 59,3 49,1 82,6 63,5 49,8 38,5 45,5 50,3 58,3 44,3 44,9 79,2 48

12 76,4 30,9 62,9 50,8 66,3 63,6 57,6 47,4 45,9 48,7 55,2 48,4 64,6 81,5 45,7 1

!

13 79,3 40,8 56,1 51,2 75,3 63,8 54,1 43,9 45,7 51,8 49,5 48,6 47,8 80,1 45,8 1

lou-- 1

14 46,1 74,3 59,1 94,4 83,5 _ ___'H_,I_~ _ __ 5_1,3__ _5_7,7 __ ____ 65,3.~ ~67,4-- --68,6- -51,5- -86,8- -57,4- ---~ -- -- --1

-l.;,. -\1-1-i.i- --46;9 6-2;3 ----56,1 92;3 -----¡73 -------o-1,~ -=:>2,7_ 56 63,9 62,1 59,1 SS 82,6 M;4 i -

-- ~-- - ¡ - ~ -- ·-···-- - ~ --· .. --_:-·:-- -- -- ·-- ---- -- .... --

1

--- ··--·· -- --· - --75. . ·--- ·-62,2 61 ·------~--- 16- 94;5- --40;5-- -78;r- --64,-s--- 90,7 50,1 62,2 62,1 64,6 59,2 55,7 93,5

17 89,5 51,5 63,2 54,8 100,3 79,4 66,2 48,2 56,4 65,5 68,2 64,2 57,5 79 53,9

18 81,9 38,8 61,4 53,6 79,6 65,2 59,9 40,3 50,6 53,4 55,2 55,1 50,6 83,9 47,7

62

- ------ --- - --- ------.J -- ~- ------------- r- ----- ~-- ¡ ----------- .1 --T,---~~- -,- r -~- -- - --~-- - ----r ·---- ---- -- -·--

1 1 '¡

Extracción Promedio il ,¡¡~ti, 1 . , • Extracción Mínima Extrae Ion MaXIma HAP

11 '11 1 1 [%] 11: ! [~o] [%]

Naftaleno 82,9 1' 11 1 1 1 1 ! '0~,~ 66,4

Piren o 38,8 li :11 ~r~5 20 ,, '

Il23cdP 63,3 li, '11 'f8l4 52,6

DahA 53,2 ji, i,ll ~4~5 41,3

Acenaftileno 78,8 111 ':11 ],oq,3 56,3

Acenafteno 67,7 11 11 1 1' 52,6 1

~1 '1 83;5 l. 1 '.

Fluoranteno 59,7 :11 f4ii 47,7

Criseno 45,5 !11 _j_l5t: 37,9

BkF 50,8 1. :.11'~2!,~ 36,7

Fenantreno 54 1 1~11 :~5 J.5:1 37,2

Antraceno 59,1 1 '11 7olrl, 1

1 1 ', 1 44,9

Fluoreno 53,5 ' 111 1 1

••

1 1 ~ 8,16 44,1

BaP 51 1 '¡ 1 ~4,~61 36,4

BghiP 81,2 '93 6! 1 '1 i

63,5

6.2.3. Optimización HLLE-HPLC-DAD

1 La etapa de optimización requiere contar conljmo*lbs que describan la respuesta mas

'1 ~:1 1,

detalladamente que en el diseño experimental exploj~~~,o <fcreening), y por esto es que la

búsqueda de la superficie de respuesta requiere trabJj~~ ·~on 1

1más de 2 niveles por factor. La ' o ' ' o 1:1 .:11 ' !. : o o '

respuesta optlma D correspondera a la max1ma extraT~101). dy :los 15 anahtos s1multaneamente,

o d 1 o d" "d 1 d 1 _1, 1,11 1 1 1 comprometlen o a as respuestas m 1v1 ua es e as ~frp&s. 1

1¡ 1 1 1 1 1 ~ '· • 1

En la tabla 17 se muestran los volúmenes ddl tlqloformo, metanol y de extracto y la o, o j¡ 11 : o '

concentracwn de NaCl correspond1entes a cada expenfltb¡jt o rpahzado, ademas se encuentra el

al D E d o r 1 d" - 0 1 ~~ ,11 ! 1 1 d 1 f, v or . n este caso se exten 10 e 1seno espec1a ment~ respecto a vo umen e e oro ormo li '111 T l'

alcanzando a 120 ¡..tL y el volumen de metanol a 1,50 &IJJ. · ok ':volúmenes de extracto obtenidos l!l

1.11 1 '· fueron bastante variables y fluctuaron entre 7 y 1:88 Il.¡ Los menores corresponden a

11 11

1

11 1 1

63 1

1

: 1

\11 ': 11 ,l

-1-i ¡---,---¡ 1

i ':

experimentos en que se utilizaron bajos volúmenes ldl c~oroformo inicial y altos de metano!,

teniendo en el experimento 8 el mínimo volumen. Al 1 n¡¡tlizar esta respuesta no incluida en el

diseño, sin embargo dependiente de las condicione~ mpleadas en cada experimento, no se

encontró correlación con el valor D que represenia lai extracción simultánea de todos los 1 1 compuestos. 1

1

i

La ecuación de regresión para la respuesta D lq4e ¡;e ajustó a los datos, correspondiendo

al modelo fue:

i

Dobservado = 0,6329 + 0,0065 · NaCl + 0,0122 · Ck~3r, q. + 0,1612 · CHCl3 + 0,0482 · NaCl

2 + 0,0602 · NaCl · C' 3 'oH- 0,1204 · NaCl E . , lO · CHCl3- 0,0832 · CH30H 2 + 0,06321

• CH30H · CHCl3 cuacwn 1 1 1 - 0,0869 · CHCl/ !

i

E o , , o 1 1 1 1 fi o d" n esta ecuacwn aparece un temnno constant y os coe 1c1entes correspon lentes a

d f: d , d '11 d "b 1 o 1 1 o 1 d o d ca a actor a emas e aque os que escn en as mterac IOnes e pnmer or en.

L 1 d d 1 '1" o d o d 11 ¡ h o d o 1 os resu ta os e ana 1s1s e vananza emostra o:q. que no ay carencia e aJuste, por o

que el modelo es adecuado para la descripción del sikt 1 ~ con un nivel de confianza del 95%

(P=0,0942). El modelo explica el 70% de la variabilikJ ~n el valor de D observado, apropiado

para los fines de optimización. En la carta Pareto (~ 1 r~ 12) se observa, al igual que en el

estudio exploratorio, la influencia positiva del volum~n~ e' clorofonno y como dato adicional el

efecto negativo de la interacción cloroformo y concerttr ción de NaCl, ambos estadísticamente 1 1 1 .

significativos (P<0,05).

64

i

¡ 1

Tabla 17. Matriz utilizada en diseño factorial a 3 nivele~ p~~ ,o~'\3 factores estudiados decodificados, volumen de extracto y Dobservado obtenidos en cada caso i 11 \

1

1 1 1

N° de 1 Concentración 1 Volumen de 1 V ~lu~~n \del 1 Volumen de Experimento de NaCI [%m/v] M.etanol cl?ror ~jo 1

extracto [mL 1 ' 11J.tl 1 ' lull

12,5 1,2

2 10 0,9

3 12,5 0,9

4 15 0,9

5 10 1,2

6 12,5 1,2

7 15 1,2

8 10 1,5

9 12,5 1,5

10 15 1,5

11 12,5 1,2

12 10 0,9

13 12,5 0,9

14 15 0,9

15 10 1,2

16 12,5 1,2

17 15 1,2

18 10 1,5

19 12,5 1,5

20 15 1,5

21 12,5 1,2

22 10 0,9

23 12,5 0,9

24 15 0,9

25 10 1,2

26 12,5 1,2

27 15 1,2

28 10 1,5

29 12,5 1,5

30 15 1,5

31 12,5 1,2

65

-1~ 1

1 ~·~ 1 '¡ ,1

, !r~~ 11 ·¡, 1

11 1 ¡ 1 ¡ 1 60: i 1

11 1 :

!o\¡ 1 1

1' !

1 ~01: 11

~0\1, ! ~o\ ' u 1' 11 60 1,

' 11 1

¡! ~O¡,

' J[ 11

: ~p ' ' ~o[' 1 1

I ~~o

' 11 1 9011

11 1

--,-1) 1 i

~,0 : 11 11 i !

~p 1 1 1

1 ~b¡~,T , : 1: 1 1

~11 JI:Til 9,p 11 :

1 911p 1:, 1

¡ 90 ; 1 . r 1., 1 " : 1

1. 1~o¡n : 'ÍI ; 1

' 11 1 i 1

i 120 ¡ 1

1 11. 1

1 1' 11 1 1 , r:io . ·¡ ,

1 11 1 '

ld'o\ '1 : 11 1 11- 1 T '1 1 !:~p : 1 •

1,1~1 11

l.dlpl: 1, dp. 1'. i 11

1 1 1 1

¡d,~[! 1

1 1

1 l[ ¡· 1 .1

! 9{1) ! 1 ·1

"

50

26

29

33

20

19

20

7

11

15

47

50

56

60

49

47

53

38

44

50

54

86

88

87

70

74

74

69

73

68

50

D observado

0,29

0,17

0,51

0,40

0,34

0,52

0,62

0,10

0,08

0,50

0,64

0,78

0,48

0,44

0,65

0,73

0,72

0,71

0,52

0,73

0,73

0,68

0,75

0,40

0,84

0,65

0,66

0,78

0,72

0,69

0,59

l. 1 1 !

Diagrama de Pareto Estandariza a h ra lD .•. observado 1 1: 1 : 1 1 j 1

' 1 1

CoCiorofoc:c; ~ 1 1 1

1 ~~r ce 1 , 11. BB

BC

AB AA

B:Metanol

A:NaCI D D o 2 3 1 14

Efecto Estandari;aadb

1 :

! 1 11 1:

5 6

Figura 12. Carta Pareto para respuesta única D observado,¡ co1 Js~ondiente a la función de conveniencia establecida para las múltiplesjr kp~¿stas.

1 bl 18 1 . d 1 1 111. ·, b "d En ata a se presentan os porcentajeS e lext cw~m o tem os en esta etapa, que en

general son cercanos al 100% para cada HAP en .allr 19.s! experimentos. Los mínimos de 1 1 :

extracción estuvieron alrededor del 70% y ]os prornedn r extracción cercanos al87%.

Como se ha señalado anteriormente las técnipas e microextracción de HAPs para su 1 ¡ 11'

optimización han sido estudiadas a través de diseños unir i~dos y también en los últimos años

se han abordado a través de diseños multivariados. B~ 1 u~.1 [2008] plantean una estrategia de ... , 1" "d 1 ., d 11111, . d optnmzacwn mu tivana a para a extraccwn e es¡o~ eorwuestos en aguas contarmna as

utilizando la metodología de superficie de respuest¡ 1.:l laka! en una matriz Doehlert. En el

modelo utilizado se ajustaron los datos para tres 1 fah 1~~s¡ y una respuesta experimental,

correspondiente en cada caso a la eficiencia de extral ión 'de cada analito. A partir de los

resultados definieron puntos críticos considerados comb 16 ~i~l~res óptimos para cada factor, los

que representarían el punto de la función donde la exttadc 1:n; ~e cada HAP es maximizada. Sin

b 1 d . . . d. "d 1 d ' 1 l 1 l.l,i : . 1 1 d HAP El em argo as con 1c10nes m 1v1 ua es con uc1an a a e~tra e19rt parcia o tota e otros s.

' d 1 d ' fi. b 1 1 11 1 ' •• 1 ., .. d meto o p antea o no presenta as1 su 1c1ente ro ustez paÍa peFtir a extraccwn cuantitativa e

todos los compuestos de interés. A partir de las condidiop ~ q*timas individuales y a través del

análisis de componentes principales (PCA) se estrl bie · etdn cuatro diferentes grupos de 1 11!

compuestos, que finalmente siguieron como tendenci d e ksificación el peso molecular. De 1 1 ..

acuerdo a lo anterior se puede señalar que cada ~o 1 r ¡stos grupos podría ser extraído

66

1

1!

·1: '11 1 1

' ! ! 1

. 1' . ' d d' . 1: • ... •

1 1 'fi 1 convementemente por ap 1cacwn e con 1c10nes yxp'fnJJ;lenta es muy espec1 1cas, o que 1· '" 1 '.

representa numerosos inconvenientes de tipo práctico. ji ; :

l¡ :11 1;

Como se puede observar a partir de las tablas 1 ~. 7J·II y 1 ~~ la obtención del valor D permitió 1

1

i 1

definir las condiciones óptimas a partir de porcentajes!. dle e~tracción cuyos límites inferior y 1

' •1 1 1

· ' 70 1 1 1 bü011' d · dr' 'd supenor se encuentran en su mayona entre un y lfP;.I l z

1

co:, es ec1r po 1a cons1 erarse que 1' ·1- .

dentro del dominio estudiado el método de extracció~ 9s de ¡Jna gran robustez para la totalidad

'1 : de las compuestos en estudio. [ : 1 '

1 1 i

11 1 i. En el gráfico de superficie de respuesta obtenftdo ~n 1~ optimización de la extracción de

1

! ~ 11 ' 1 1 !

los 15 HAPs por HLLE (figura 13) se observa la infl~ynfia lde la interacción entre los factores 11 '11 1 1 1

concentración de NaCl y volumen de cloroformo en elltval~r q(j D observado.

1! !11, 1 ! 1

o -o

"' 2: Q) m

..0 o Cl

0,7

0,6

0,5

[1 -;""11 . 1 1 :1 1 1' 1' 1 1

superficie de Re!~P~ttr E~iimada Metar¡p1:¡:

1

·o.v 1 1 1, ,1 1:

• 1'

NaCI Cloroformo

Figura 13 Superficie de respuesta obtenida en la optimizadl.óhU'e ia: extracción de 15 HAPs por HLLE. ji 1' 1, ' 11 1 1

Al l . 1 '1. · ·d. ·d 1 dll ~T~PI :1 · ., fu · ·fi · rea Izar e ana 1s1s m 1v1 ua para ca a¡ p1 1 , 1 a mteraccwn e s1gm ICatlva

. 1 1 d t1 !ll ¡ 1 1 A1

' 1 d'd 1 especia mente para os compuestos e mayor peso mo 1 ¡~u~rl ~ s1, en a me 1 a que aumenta a

fuerza iónica, el efecto positivo de un mayor volumen de cllroformo se ve disminuido, situación 1! '1 . 1' . . '

• • • • , 1 1 1 1 • • ,

que se da en un sentido mverso al ut1hzar volumenes tpj¡~ref;del solvente. Esta mteraccwn no

es posible describirla cuando se realiza el estudio unij~ria~o ~e los factores que influyen en un !: '11 '1 ! 1

método analítico. Así, en el estudio de Tavakoli y coLii.[20()I8j se describe la disminución de las 1' •1 1 1

señales a una mayor concentración de NaCl solamenrie:~~~r f.~ efecto de dilución debido a la ~ 1 !

67 !; 11

¡: ,!

obtención de un mayor volumen de fase sedimentld~ (.cloroformo). En este caso se puede 1 1 '

señalar que el aumento de fuerza iónica a un mayor 1 olhmen de cloroformo no promueve el ! 1 '

transporte de parte de los analitos hacia la fase orgáni a: como podría presumirse a partir del

fundamento de la técnica de extracción y se desprbd e: de estos resultados la necesidad de

. 1 1 . . . ' "d d d 1 1 1 . 1 . . ' d 1 1mp ementar a optlrmzacwn cons1 eran oto os os cp, pQnentes para a meJor comprenswn e

sistema. 1

Del análisis de las respuestas obtenidas p~ compuesto se obtuvo el efecto 1 1

significativo negativo del volumen de metano! solo eh 1 a ~xtracción de naftaleno. En la figura

14 se encuentra la carta de Pareto para este compuls~ . l Aun cuando la interacción entre los

1' d 1 d 1 ~ . "fj 1 l. i ' b"' b ' 1 vo umenes e metano y e e oro1ormo no es s1gn1 1cat va, en este caso tam 1en se o servo e

efecto significativo del solvente de extracción. Lo ante} or puede explicarse sobre la base de la

mayor polaridad de este hidrocarburo, modificándose 1a ahición según el porcentaje de metanol

en la extracción. Una situación diferente se prodube p1ra I123cdP (figura 15), compuesto 1 1 !

representativo del grupo de menor polaridad, en dondf 1 i)1f1uencia individual de cada factor en

el sistema no es significativa. En las figuras 16 y 1 71 si ilustran las interacciones para ambos

1 . d 11 . "fj . 1

1

1

1 d . "fj . 1 Compuestos, para e pnmero e e OS no Slgnl lCatlvas ly 1 ara e segun O Slgnl lCatlvas en e caso

del par cloruro de sodio-cloroformo y cloruro de sodiq l et1anol

68

Diagrama de Pareto Estand

B:Metanol

ce C:Cioroformo

AA

AB

AC _

A:NaCI O BC D BB •

o

Figura 14. Carta Pareto

Diagrama de Pareto

ABI~ ce AC

88

C:Cioroformo

8C

A:NaCI

8:Metanol

AA L_,"_

o 0,5 1 1.5

Figura 15. Carta Pareto para

69

4

11¡¡ 1

! 2 1 i 1 1 2,5 3

c:::J + --

1 CJ+ --

104 r 99

~ 94 t ro 89 <!=! C1l

z 84

79 i=-

74 1:::_

101

98 f--

a. 95 f-­"8 (")

1 11 1'

111,

i ' ~ 1'

Gnifica de lnteracdón + r~~l~no -

-~- i -

1 + +~r +J -0

-

+1~

~~~ 1 ,O -1,0 1 ·~ 1

-1 ,O

AC 1 !

AB

Ji 1 r BC 1,0

1 i

Figura 16. Gráfico de Interacciobe~ 11!

1

ara Naftaleno

Gráfica de Interacción pa~a I~JL6P 1 llll i

-

+ 11 1

-

+ +

~ 92 l_ +

89 1-

86c_ _____________________ ~-+~~----~~~ -1 ,O 1,0 -1 ,O 1

AB AC BC

Figura 17. Gdfico de intcmccionc' pl rffl1t~ 1,2,3-cd]piTcno

70

1

1

1

1

1

!

1

Tabla 18. Porcentajes de extracción de cada compuesto en cada experimento de optimización del método HLLE-HPLC-DAD N°Exp Naftaleno acenaftileno Acenafteno fluoranteno Criseno BbF Piren o BkF Fenantreno Antraceno 1123cdP Fluoreno BaP DabA BghiP

1 85,2 78,8 82,1 80,3 79;2 79,1 95,1 89,5 82,7 81,3 96,5 83,5 88,7 85,1 91,5

2 89,8 71,2 85,3 84,4 79,1 83,5 87,7 83,2 88 85 89,4 91,1 86,5 80,4 47,1

3 91 94,8 84,8 86,1 85,4 88,7 90,3 84,4 93 90,1 91,1 93,6 88,4 83,3 84,2

4 86,2 89,1 82,8 83,4 82,4 83 94,6 89,3 87,8 85,3 82,2 90,3 86,3 85,9 94,5

5 87,5 89,1 80;2 78,5 80,8 86,3 93 86,3 88,5 86,7 81,4 87,3 87,4 84 92,8

6 81,6 86,7 80,3 81,3 84,2 90,7 88,5 95,8 88,4 85,4 98,3 84,2 96,5 100,5 99,1

7 86,6 91,5 84,3 87,5 87 94,7 90,3 93,4 90,1 88,8 94,7 90,5 95,5 97,1 95,7

8 68,8 80,2 74,7 73,4 77,5 80,7 78,5 77,3 76,8 77,3 83,7 79,3 80 83,4 85,6

9 70,6 83,8 74,4 70,6 75,1 81,1 81,9 81,1 78;2 81,1 86,7 78,1 71,9 87,2 89,9

10 84,7 94,9 83,4 85,6 86,8 91,1 87,1 85,4 88,7 89,7 87,5 90,2 80 94,4 94,1

11 91,7 99,9 88,3 94,3 88 91,2 98,4 89,4 95,3 93,8 90,7 95,7 82,9 89 93,3

12 95,2 99,9 89,4 98,8 93,1 95,8 86,4 95,8 100,2 103,9 101,3 99,1 88,1 97,1 97,5

13 92,1 97,8 88,9 87,1 82,8 94,9 83;2 75,6 96,4 95,4 94,9 94,5 81,7 86,2 88,3

14 92,8 97,2 89,8 88,9 88,7 94,1 83,5 74,8 91,4 94,9 84,5 91,5 83,9 90,6 91,4

15 95 80,6 93,6 95,7 92;2 93,3 90,2 88,7 98,9 102,2 97,2 94,4 86,5 88,9 84,9

16 98,2 90,8 91,7 96,6 97,1 96,6 100,7 85,3 98,2 103,1 98,1 92,2 87,3 90,9 90,9

17 98,9 101 92,8 96,7 94,1 98,5 94,7 91,6 96,9 97,8 93,8 96,8 83,6 87,6 89,1

18 99,3 87,7 95 98,4 96,6 97,8 96,5 87,2 99,7 98,1 94,9 94,3 88,7 87,3 84,7

19- "74,3- -~1;r= -• =¡<J,9 97,5 92,g 921,3 9L5- . 88;T 94,2 96,3 0_91,4 ~3 ~5 86,1 8_8

20 99,7 ..9l) .9:1,6_ .96.,2- ~ O<:<: W-;4- lV\ . 954 102 l 96 5 -99;'1--- , , -"--'-•-'- _0"7~J-

21 96 101,8 ______22,2 9_8,7 __ __9A,5 _ _97,6_ _89,8_ -90,6- --99,3- ---98,9- --94,4- -100,-3- -84,8- -89,-2-- -84;5-- - ------------

- -- --- - -- --- -

-- -- ---- 22 --- - -98;8- ----96- - 87,6 94,7 92,7 95 90,6 89 97,9 97,1 91,6 97,9 85,4 89,9 89,9

23 98,2 94,3 95,3 97,7 95,3 95 91,7 90,3 101,5 100,3 86,7 99 103,8 92,5 91,2

24 95,5 90,3 90,6 90,7 84,4 92,3 87,7 88 98,1 63,8 82,5 94,8 82,7 88,1 85,2

25 87,9 92 89,6 97,7 100,5 88,3 98,6 100,5 102,5 101,8 104 98,7 98,6 103,4 100;2

26 86,6 95,2 85,6 93,7 91,8 95,6 90 90,2 97,5 96,9 89,2 96,5 88,4 92,2 90,4

27 80,6 90,2 86,7 99,5 91,2 94,2 89,9 90,8 101,1 98,4 93,3 99,8 89 93 90

28 83,6 92 88,2 97,7 90,6 96,2 92,6 95,5 98,2 104,8 94,8 97,5 lOO 107,8 98,7

29 80,8 97,5 88 91;2 90,7 98,5 96,6 94,6 100,3 96,6 94,6 100,3 89,2 94,5 90,3

30 90,8 93,9 89,3 98,4 86,1 101,3 92,7 91 97,6 96,4 92,5 98,4 89,4 90,6 85,3

31 90,6 94,3 88,1 90,7 86,8 88,8 94,3 89,5 92 90,9 93,4 92,7 85,1 87,5 89,7

71

1 í 1

El valor de la respuesta en las condiciones¡ <.te se establecieron como óptimas fue

0,870054. Estas condiciones corresponden a 120 ¡.tL lt~ cloroformo, 1,2 mL de metanol y

10%m/v para NaCI. En el experimento 25 encontrl["dichas condiciones, aproximando el

volUmen ideal de metanol de 1,227 rnl a 1,2 rnl por ta~l tibilidad operacional. En la tabla 19 se ' 1 '

resumen los niveles para los factores evaluados en la ~p~ rnización que resultan en la respuesta D

máxima. 1

Tabla 19. Resumen de los factores optimizados y codificadbs

Factor Nivel menor 'd...' ~~ve~ mayor Óptimo

NaCl -1,0 11 1

1,0 -1,0

CH30H -1,0 11 ¡1,0 0,0914

Cloroformo -1,0 11

1

1,0 1,0

Un mayor volumen de cloroformo será ~Ji eficioso para la extracción de los

compuestos, ya que aumenta la cantidad de extractabt ll <fisponible por molécula de HAP, sin

embargo es importante considerar que el nivel sup~rf r ;1

fue seleccionado para favorecer la

formación de la fase homogénea. La sal adicionada !,al sistema tiene la función de excluir el

efecto de solvatación de las moléculas de metano! sbJ e i.el cloroformo, liberando al solvente

. b . 1 d' !1 1 . ,: ul 1' d 'd d extractante, sm em argo operacwna mente su 1sdlli 1on res ta comp 1ca a a cantl a es

1 1 !

mayores, dificultando la extracción de la fase sedimeni;ad , por ello la obtención de un óptimo en

el mlnimo nivel empleado se debe considerar suficienJ~I .J~ permitir la separación de fases. Por

su parte el nivel de metano! encontrado permite la fo. l ción de la fase homogénea inicial sin

que se impida la posterior sedimentación al agregar 1

¡e11

1

N~Cl. En la tabla 20 se muestran los

porcentajes mínimos, máximos y promedios resultanteJ d todos los experimentos realizados. 1 1 !

1 1

72

-- -

!1! i ¡! !

1

1

1

Tabla 20. Recuperaciones máximas y mínimas obtenid1as II k Lda HAP en e'tudio en etapa de optimización. ! 1 1 !

' 1

% 11. 1 ' HAP % extracción mínimo o extrac01 hmáximo % extracción promedio

11 1 1

Naftaleno 68,8 ~¡s 9 1 ' 7'1 '¡ 89,0

71,2 11 :8¡ 91,4 Acenaftileno l¡p '1

Acenafteno 74,4 11 97 ii

1

61 1 87,2

Fluoranteno 70,6 11

99 il si 90,7 11 ,si 88,S Criseno 7S,l lp '!

BbF 79,1 ', lb 1 92,1 11

,3¡ 11 1

Piren o 78,S . rp( ,71 90,9

BkF 74,8 \ lp( 'si ~ 1 88,6

' 11 ' Fenantreno 76,8 ' 10 si 94,0 11

' 1

Antraceno 63,8 lb 11 'si ' 1 93,0

I123cdP 81,4 ' o 1 lll' ' 11 lol 1

',! 1 92,0

Fluoreno 78,1 11

1~( 3¡ ¡ ,, 1 : 93,2

11 1 ,, BaP 71,9 10 81 1 87,4 1 ' 1 ,¡

11 gl, ' DahA 80,4 • 10 90,S 11 ' ! 11 1 1

BghiP 47,1 l(i)( ,21! ' 89,3 11

'1 1

' 1 1 ,¡ 1

11 1 '

Considerando los resultados del experimento N11 t-Sf 9onde la concentración inicial era

0,05 ~g mL-1 de cada HAP en la solución acuosa inicial, s calculó el Factor de Enriquecimiento

(FE), descrito en la tabla 21. El FE es la capacidad d~l ~ ~t1db de extracción de concentrar los 1 1 analitos de interés, considerando para ello las concent±-at ~~n~s~l iniciales en la solución acuosa y

finales en el extracto sedimentado. Los factores de ""f+ ~c~nhento son apropiados, aunque no 1 1

superan los informados en la bibliografía [Tavakoli y¡c~l ,1 2008], sin embargo, son muy útiles '1 1

para la finalidad de este trabajo, donde concentrar 40 ~ed,e ! !

a,umenta las probabilidades de poder

detectar y cuantificar en las muestras de hielo y flÍ!v fl \ s~bre las que será utilizada esta

d 1 ' L FE · iJ 1 '

meto o og1a. os mayores supenores o 1 ~a es a 50 fueron para criseno, ! 11 1 1 '

benzo[k]fluoranteno, fenantreno, antraceno, dibenzo [~,h~ illfrleno y benzo [g,h,i] perileno. El

menor FE corresponde a naftaleno con 43. 1 ; ! 1

1 1

'1 1

1 1

1 :

1 73

11

--,- -¡ ITl

' 111

1 11 1: 1 !

Tabla 21. Concentraciones en extracto, porcentajes de re_d_ '_upe_ ~-' acf.o~ y factores de enriquecimiento para cada HAP en estudio en etapa de optimización con c~mdi0oP-e~4P~imas.

HAP

Naftaleno

Acenaftileno

Acenafteno

F1uoranteno

Criseno

BbF

Piren o

BkF

Fenantreno

Antraceno

1123cdP

Fluoreno

BaP

DahA

BghiP

Concentración extracto fJJg mr1

]

2,196

2,301

2,241

2,443

2,511

2,207

2,465

2,512

2,563

2,545

2,599

2,468

2,466

2,585

2,505

74

1

1

«e~,uperación 1 111'1%1

FE

_¡ 1

1 111 i 87,9 43,9

1 '¡\11' 92,0 46,0

1

1

, 111 89,6 44,8

1' 97,7 48,9

1 ! 111! l00,5 50,2

1 ! 111 88,3 44,1

! 1111' 98,6 49,3

T i 111 : ~oo,5 50,2

l 1 \llro2,5 51,3

1'1101,8 50,9

1 ito4,o 52,0

1: 98,7 49,4

1' 98,6 49,3

1 ii03,4 51,7

1 '100,2 50,1

1111 ',' i

1

1111

:

1

'

1

1 1

1

11 1

6.2.4. Parámetros de Calidad Analítica del Mé1t~~k11 ~LLE-HPLC-DAD

1

1

11 1 1 11 1 1

11 1 1

11 1

Las sensibilidad analítica para cada compuest~ e~ ¡estudio, mostrada en la tabla 22, fue

mayor para naftaleno y acenaftileno y menor para fluoJ~Jo¡ y oenzo[g,h,i]perileno. 11

111

1

" ' 1.

L fi . d d . o' 11 ;

1 o 9903 o 9998 o d os coe 1c1entes e etermmacwn se encU;enttanl 'entre , y , , s1en o

indicativo de que la variabilidad de los datos son exp~ic.lhJl~l si p. or el modelo lineal seleccionado 1! 1 '

sobre el99% para todos los compuestos. li ! 1 :

11 1 ;

En la tabla 23 se muestran los límites de detec&Ón y duantificación obtenidos de acuerdo

1 o d' . d 1 d !i t 1 di.: d 1 - 1 'd 1 a procesaffilento esta 1st1co e os atos y por compar~c,ron f~ecta e a sena contra rm o en a

d o

0

' 1 11 b d'C 0 1

' ~~~ .11 l l 1 1 me Icwn, o que eva a que se o serven 11erencws notan es, en a gunos compuestos entre os 1: :1 1 '1 1.

LD, tales como es el caso de benzo[g,h,i]perileno, _R~r~q¿ yldibenzo[a,h]antraceno, donde se li 11 _,\ 1 ¡ 1

obtuvieron LD experimentales de 0,5117, 0,3526 y O,.f1.11

11 127 ng,mL- respectivamente, contra los 1 : 11

LD estadísticos de 4,1507, 2,3679 y 2,8994 ng mL( ~os¡ ¡valores obtenidos de acuerdo al

procedimiento estadístico, en general, son sobrevalora'dqs1 ya que contemplan el error estándar 1¡ '11 11

d 1 . ' d 1 . i :' ., ! d 1 d e a regreswn, que compren e errores a eatonos pror, en1 ntf~ e a menos cuatro patrones e

calibración. i! :11

75

; ~ 1 1 1 1

:: li !1 1, 11

li '1 [¡

il il 1' ¡1

1

1

Tabla 22. Parámetros de calidad analítica del método de HLLE-HPLC-DAD

HAP S a B sb Sruc R2 (1- Sblb) S

a (!t,g_ mL-1]

Naftaleno -8787 1454 6269515 54861 1885 0,9998 0,9912 0,0003

Acenaftileno -233 541 1213822 20417 701 0,9988 0,9832 0,0006

Acenafteno 1196 2456 2529728 92651 3184 0,9960 0,9634 0,0013

Fluoranteno 445 431 1241965 16271 559 0,9994 0,9869 0,0005

Criseno -1597 973 1353240 36700 1261 0,9978 0,9729 0,0009

BbF -6520 1646 2305597 62099 2134 0,9978 0,9731 0,0009

Piren o 2391 2145 3051767 80928 2781 0,9979 0,9735 0,0009

BkF -1556 1528 2806534 57628 1980 0,9987 0,9795 0,0007

Fenantreno -1418 1771 2252721 66816 2296 0,9974 0,9703 0,0010

Antraceno -8 2817 8445723 106272 3652 0,9995 0,9874 0,0004 i

Il23cdP -4782 1709 1977831 64459 2215 0,9968 0,9674 0,0011 1

Fluoreno 1001 1430 942171 53951 1854 0,9903 0,9427 0,0020 J - ------

BaP -1420 1135 1987197 42801 _____1_4 7l__ 0,9986 0,9785 o 0007

DahA. -281§ . :2-192 --- - ··-2546003 .. 82670 284t· 0;9968 0,9675 . ·- - 0~0011 ·--

- --- - -....

BghiP -1365 1586 1287151 59832 2056 0,9936 0,9535 0,0016

76

-,-!1·¡--: ·' 1 .

1

1

\1 ~ 1 1 1

Tabla 23. Límites de detección y de cuantificación obtenidos esta4í tiJam.· ente (estad) y experimentalmente 1 1 ' (exp). rl · 1 J.

HAP 1

LD exp 1 LC exp 1 \.1..1 :in estad [ng mL"1

] [ng mL-1] . Un~ mL-1

]

Naftaleno 1 0,3580 1 1,1940 1 111 \, 1 0;7814

Acenaftileno 1 1,8153 1 6,0511 \ l\1 11

1l:5019

Acenafteno 1 0,7189 1 2,3962 1 111 l3,~f703 Fluoranteno 1,2102

Criseno 1,0907

BbF 1,0305

Piren o 0,3526

BkF 0,4944

Fenantreno 0,4457

Antraceno 0,3040

Il23cdP 0,8937

Fluoreno 1,5052

BaP 1,4401

DahA 0,4124

BghiP 0,5117

4,0340

3,6357

3,4351

1,1752

1,6480

1,4855

1,0133

2,9790

5,0174

4,8003

1,3748

1,7055

1 ,~1698

2,4216 ·'

1

12,"1-050

', 12i3679 1 '

¡¡ 1 1 !i 11,8335

••

1

12,6484

111 1· :11,1236

111' ¡2,9101

111: 5;~131 1 111'11,9232

111, ¡2,8994

1\1 ' 1¡4,po7

• • 1 1

LC estad [ng mL-1]

2,6045

5,0064

10,9011

3,8993

8,0720

8,0167

7,8930

6,1116

8,8280

3,7452

9,7003

17,0436

6,4107

9,6645

13,8356

:. 111· !! ¡!

Finalmente en la tabla 24 se muestran los resultad9s ~e 'las pruebas de recuperación, 11 1 '

obteniéndose entre 67,4 y 93,5% para BbF y acenafteno resp~ 'itarnente al emplear una solución

de 20 ng mL-1• La precisión resultante obtenida a partir de cinc\~ tp.~estras alcanzó valores entre 0,7

y 4, 7 % los cuales deben considerarse como muy apropiado. s\1 s ·, se tiene en cuenta el importante 1 1! '1

número de compuestos a determinar simultáneamente y ~ost! iv1

e~es de concentración en que • • • • • • : 1 !

ongmalmente se encuentran. Los factores de ennquecnment0·. e e. ~te.l1 caso fluctuaron entre 31 y 43. 1 i 1

Estos resultados indican que el método cumple con l¡s 1 ~ac1terísticas deseables de pre-

concentración y recuperación de los compuestos de interés de • ~oluciones acuosas diluidas. Sin . 11 . 1 1

b . 1 1 d ., 1 ·k 1 . d em argo, s1 se compara con os va ores e recuperac10n 0 temuos en os expenmentos e

. . . ' ( bl 21) d b d' . . i 1¡ ~ 11 '11

• 1 d optumzacwn ta a se pue e o servar una 1slllinuc1~n e 1 os lllismos, o que pue e ser

atribuido a que en este caso se trabajó con valores cercanof ~ ,tf+os límites de cuantificación,

aunque no es una tendencia general. En consecuencia y debi~d,\) 1: ~bjetivo del análisis de muestras

'bl ' . 1 b . 1 11 1

\,

1 'd 1 '1' d' que presUllli emente presentanan mve es aun mas aJos qullf Prt¡m os a ut11zar como me 10

de detección DAD, se implementó la metodología utilizando fl o~escencia en la detección con lo

1 t. . ' 1 1' . d d . ' 'fi . ' i .11 1

1 i 1 . 1 '1' . d cua se op llllizanan os llllites e etecc10n y cuantl 1cac10n 1~ rumenta es, prev10 a ana 1s1s e • 1 1

1 1

las muestras del testigo de hielo de Antártica. 1 ; 1

1

¡1 1

:1 1

i 11

11

77

-rr-r--,-

' 1 1

1 ', 1 '~fl 1 ! • ;,, ' •

compuesto, ¡:1. es cwn estandar relativa y factor de 1 1. 1'

Tabla 24. Porcentajes de recuperación de cada enriquecimiento correspondiente.

HAP %E

Naftaleno 87,4

Acenaftileno 81,1

Acenafteno 93,5

Fluoranteno 81,3

Criseno 72,4

BbF 67,4

Piren o 81,9

BkF 76,0

Fenantreno 87,9

Antraceno 91,6

1123cdP 74,8

Fluoreno 90,3

BaP 74,1

DahA 79,8

BghiP 71,3

6.3. Método Cromatográfico HPLC-FLD

6.3.1. HPLC-FLD

nliRir#~ 1 FE II ,? 111 : , 41

\4,7111: ' 1 32

lo,7111 1 43

¡3,1111 i ' 38

15,~ 111 1 34

k~ 111 1 31 12 6111: ' 1 38

1 '1 '

' 3,~ 11 1'

12,5 1 '

11,8 11 1

i ' ¡4,2 1 1

¡3,~

i3 8 11 11 ,, ' 1

14,7 ' '

1 ' 13,4 ! ' r

35

41

43

35

42

34

37

33

'!'

A fin de contar con una mayor sensibilidad instrUmF \:a~ se optimizó un programa de

elución en gradiente para los compuestos estudiados inicialm~nf rl2 'adicionales (BaA y coroneno)

por medio de HPLC-FLD. Dentro de las consideraciones pata p iliHr este método cromatográfico

está la imposibilidad de determinar todos los compuestos, ]~a ~. b[por ejemplo acenaftileno no es 1 1 ',

detectable por fluorescencia. i 1 11 1 ¡

1

En esta etapa del trabajo fue necesario realizar el re plr b[f~ la columna utilizada porque

b ' ' d"d d 1 . ' 1 . ' d 1 1

1 1 ' ' A d b se o servo per 1 a e reso ucwn en a separacwn e os ¡m¡n Ut(S,tos. un cuan o am as eran

columnas poliméricas C 18 destinadas especificamente a la serat ~¿~ de HAPs, diferían en el largo

(150 mm la primera y 250 mm la segunda) y en el espesor df' fil ~3 y 5 ¡..tm) proporcionando una 1 1

eficiencia diferente. Lo anterior implicó optimizar la separ~ci? ~~omatográfica y determinar los

tiempos de retención asociados a los compuestos.

78

1 li 1

1'

:' ' 1 1 ¡··¡' 1

¡1 1 1 ,, 1

• • ' . l! 1 : • •

AdlClünalmente, se comenzo a trabajar con coronr~ :y ~~' que fueron mclmdos en la

mezcla de compuestos analizados. El programa en gradi~n~e desarrollado en esta etapa es el il

1 1 1

señalado en la tabla 25. ¡¡ 1 l! ¡ 1' 1! :

1'

Tabla 25. Programa de elución en gradiente paras la columna Inert~ii I,QJ 1' DS',-P Tiempo Acetonitrilo lj :¡¡ Agua

[min] [%] :, :1 i [%]

0-15 90 1¡'¡ ~11 ' 10

15-32 100 !· 1'1 1 o '¡l ·11 '1 ,lj 1

32-35 70 11 1

:il 1 30

35-40 90 1

:1

1

:11 1 10

1' '111 1 :1 1 i'

S d · 1 · d . ' 11

1

1

.1l 1 d' . d HAP t·1· d e etenmnaron os nuevos t1empos e retenc10n C<¡1ITeq]>On1

1entes a ca a u 1 1zan o !l '·11 1 1'

HPLC DAD L . d d" 11 ' ' 1 ; 1 . ' . - . os patrones myecta os correspon 1eron é¡\ ~~~a .1

. so uc10n con concentrac10nes "

1

1 1 '

alrededor del límite de cuantificación (4 ng mL-1 en acetonitiJab: clorpformo 1:1). Con la obtención l' '11 1 ''

d 1 l. ' 1 . :! ' t1

' 1 . . ' d 1 e os espectros y cromatogramas, se rea 1zo e respectiVo ~optras, ~ espectra y asocmc10n e os • • , o 1! ' ¡ • , ,

t1empos de retenc10n con cada compuesto. Postenorment~ · ,s~ trabaJO solo con el detector de ,,

1

11 1'

fluorescencia por el orden de las concentraciones a deteAJ!lar,l por debajo de los LD y LC '1 11 L 1.

obtenidos para el proceso HLLE-HPLC-DAD. La identifica1Hr il~~~quívoca fue posible al disponer

de ambos detectores, DAD y FLD, en el mismo equipo de irab*Jo! ·resultando complementaria la

información obtenida en estas condiciones. 11 '11 1 !

11

1

11 1 1'

E 1 bl 26 1 . d . ' lli 1

b~ 1

· ~ 1 . d n a ta a se muestran os tiempos e retenc10~. di ~emi!LOS y os respectivos pares e 1!

1

1

1

longitudes de onda para realizar la medición de cada compu,bitd. rJos pares de longitudes de onda

1 . . ' .. ' d d fu li! t, 1d . d 1 b . d para a exc1tac10n y erms10n e ca a compuesto eran se ec .. ~lp¡na os a partir e os tra aJos e 11

1

11 11 1 :

Bourdat-Deschamps y col. [2007], Capelo y col. [2005] y Prieto-~ Blanco y col. [2010], además de li !ll 1'

las pruebas experimentales realizadas con la mezcla de Jt¡AJ>$. ya posibilidad instrumental de

1 d . . ' .. ' . d 1 d l! 111 1 1 1 1 d 1 . someter a proceso e exc1tac10n y erms10n recog1en o os atas ¡<:¡n 1

cuatro cana es para ca a mu tl-

, d .. ' 1 d d 1 l,¡ l,ll 1 '

1

"b"l"d d 1 d . . ' estan ar, penmt10 agrupar os compuestos e acuer o a a fU:Y<Pf ~~ns1 1 1 a y a etenmnac10n

simultánea de todos ellos. i!

79

11

¡11

,! '

l! !

1

1

¡-¡ '1

i 1

1 '

1 1

Tabla 26. Tiempos de retención y longitudes de onda de excitación' yl re emisión para la cuantificación de HAPs mediante HPLC-FLD 1

HAP Tiempo de

retención [min]

Naftaleno 5,314

Acenafteno+ Fluoreno 7,478

Fenantreno 8,316

Antraceno 9,206

Fluoranteno 10,305

Piren o 11,275

BaA 13,671

Criseno 14,259

BbF 16,801

BkF 17,906

BaP 19,663

DabA 21,772

BghiP 24,056

I123cdP 24,674

Coroneno 32,808

A excita~ión [

1 1

qm

220 1 1

21201 1 1

2lso 1 1

' 1

2150 1 1

1 11 1

~ ' 1

2l5o 2;9~1

1 1

2150 1 11

292 1

29~1 2b2

1 1

2~2 1 1 1

1 1

292 1

3bd¡ : 1 1 '

3pql----, 1 '¡

1

A emisión [nm]

330

330

375

375

500

375

410

375

410

410

410

410

410

500

500

La separación de benzo[b] fluoranteno y benzo[k]flJJ teno, que tienen caracteristicas de

M, K0 w y solubilidad en agua similares fue posible, a pesar :f1J fueron estudiados con los mismos

pares de longitudes de onda. No fue posible resolver adecuaH ~nte la separación de acenafteno y

fluoreno, siendo dichos compuestos descartados para los fine8 d este trabajo de tesis. Esta situación

ha sido descrita anteriormente al utilizar otras columnas es~~ íficas para la separación de HAPs

[Capelo y col., 2005]. Prieto-Blanco y col. [2010] han i~f<' ~ado la posibilidad de lograr la

separación de fluoreno y acena:fteno con fase móvil agul:J etonitrilo (20:80) y agua:metanol

(25:70) utilizando una columna de octadecil sílica (fase reve1sl ~on tamaño de partícula de 3,5 um

(150 mm*3,0 mm), sin embargo con problemas para separaciol e~ de otros pares, tal como el caso

de BaAy criseno. 1,

La separación de los demás compuestos se obtuvo¡ d1

?n una adecuada resolución en un

tiempo total de 40 minutos, incluido el re-equilibrio de la colu~a.

La eficiencia de la columna en la separación en gra1lfib de cada HAP varió entre 2,824

platos teóricos (N) para naftaleno, el compuesto menos iei4n{do y 25,180 para coroneno, el 1

11

80

'1 ·1 1 1'1 '!. 1

' 1 i

compuesto mas retenido. Los valores de resolución fluct~ ~qn• .. !entre 0,8 y 6,9. El primero 11 1 1

corresponde a la separación de fenantreno-antraceno, sin em. ha 'd a¡· través de las herramientas de • 11 !

integración del software, a pesar del leve solapamiento de la ~eñales, fue posible su correcta . . ' !1 1 mtegracwn. 11 ' 1

¡11 1 i

En la figura 18 Se observan cromatogramas tipo parJ ~t~ ~eparación de acuerdo a los 4

1 d d 1 . d d d . · 'nJ .. ' T lid : l . cana es e pares e ongitu es e on a eXItaCio ennswn uti l.s

!

¡ 1

81

11

1!

330rm ,,

4

-- --~L-~

375 nm

---~ ----

i J !---------------------~

1

Figura 18. Cromatogramas para multiestándar de 2,6 ng mL-1 a las longitudes de onda de emisión correspondientes a los diferentes compuestos

82

¡! 1

ji :1 ,,

,, 'i i' ·¡ 11 1 li 1 1

6.3.2. Parámetros de Calidad Analítica del M~to4o <;:romatográfico HPLC-FLD 11

'11 . :1 ' 1

¡1. 1 1

1

' '

:¡ 1 1

E 1 bl 27 1 1' . d h 1

" • ' 'fi . ' . 1 n a ta a se presentan os mutes e ~eteccwn y cuantl 1cac10n mstrumenta es 1! '11 11 1.

obtenidos, cuyos valores varían desde 0,0825/0,277Q 1 (LD!tC) para antraceno hasta 0,1696/ 1

' 1

11

1

1 ! '

0,5652 ng mL-1

para fluoranteno. Considerando q#el¡ pad HPLC-DAD se habían obtenido

valores entre 1,7/5,6 y 21,3/71,3 ng mL-1 se puede e~t~lhlJc~r·que la determinación por HPLC­

FLD resulta apropiada para el estudio de estos comp~e~td>k Jn las muestras de testigo de hielo, !1 11 1 1

alcanzándose valores para el LD del orden de los pg m~l ! : .

L ·b·1·d d 1' · fu d¡! :II,J 1 fl as sens1 1 1 a es ana 1t1cas eron menos a 9cu'-'Has para uoranteno, en contraste con

las obtenidas para antraceno. El intervalo fue escogi~~~~ ~A ~nción de los estudios posteriores

para establecer la linealidad de la metodología analíti0. '·a c4:>~1 p. rendida en la extracción. En otros 11 11 ' ¡! 1 1

métodos basados en la determinación por fluorescencih ise hJri utilizado intervalos más amplios l'

1

11

1

'

[0,5-15 ng mL-1, Brum y col., 2008] obteniéndose una ~~e~a r<:Hación entre las concentraciones e

" 11 1 1

intensidad de la fluorescencia. Para el intervalo em~id40 b11 este trabajo los coeficientes de

d . . ' . o 9942 o 9984 . d il ;11 ,ail ! . d 1 . b'l'd d d 1 etermmacwn var1aron entre , y , , s1en o, lll'!l catlvo e que a vana 11 a e os :: '11

1

1 i ' datos son explicados por el modelo lineal seleccionado: ;s<?br~ yl 99 % para todos los compuestos.

;! 111 1 1'

En la figura 19 se ilustran los resultados de lirle1

1 ~lipacl bbtenidos para I123cdP y BkF en l. 11 1'

1 1

el intervalo de concentraciones de 0,2 a 2,6 ng mL-1• [l .

1

1

!i 11

''1

83

Tabla 27. Parámetros de la ecuación de regresión para la calibración, sensibilidad analítica, límites de detección y cuantificación para la determinación de HAPs mediante HPLC-FLD (0,2 hasta 2,6 ng mL-1 en acetonitrilo- cloroformo =1:1)

HAP S a b sb SR/e Rz (1- Sblb) S LD LC a [ng mL"1

] [ng mL"1] [ng mL"1

]

Naftaleno -4891 1411 50928 737 2700 0,9970 0,9855 0,0530 0,1500 0,4999

Fenantreno -21041 3559 121841 2183 6272 0,9964 0,9821 0,0515 0,1430 0,4766

Antraceno 3667 6484 425373 4530 12411 0,9984 0,9893 0,0292 0,0825 0,2772

Fluoranteno 571 572 20115 398 1206 0,9945 0,9802 0,0600 0,1696 0,5652

Piren o 5303 1168 35287 708 1622 0,9960 0,9799 0,0460 0,1277 0,4256

BaA 1787 6775 325608 4687 12967 0,9971 0,9856 0,0398 0,1126 0,3783

Criseno -103667 6825 294190 4586 13062 0,9961 0,9844 0,0444 0,1256 0,4186 ¡

BkF -30414 37329 1319970 26341 71448 0,9945 0,9800 0,0541 0,1531 0,5103

1

BbF -5547 3265 168170 2153 6250 0,9977 0,9872 0,0372 0,1051 0,3504

BaP -47 16118 774256 11150 30850 0,9971 0,9856 0,0398 0,1127 0,3757

DahA 16390 9018 378711 6105 17598 0,9964 0,9839 0,0465 0,1314 0,4381

__ BghiP __ __ 6135___ -3038'7---1449+00----1Q1-14- ;)3§48---- - - 0;9999--- 0;9861--··· 0;0369-- ---o;t026-- -- o~3zt2o--------------- ----- .-

-------

---

I1LjCQ.t' l/41\ 1369 ___ {)3403 _____ ... 870 - -----

262_1 0,2274 0,9863 - 0,0413 0,1169 0,389'7 ¡ ---- ----

Coroneno -6463 -

544 20812 478 788 0,9942 0,9770 0,0378 0,1051 0,3504

84

180000 3500000

Benzo[k ]fluoranteno Indeno[ 1 ,2,3-c,d]pireno 160000 3000000

140000 2500000

120000 ro ro (!) ;..... 100000 ~

(!) ;.....

2000000 ~

80000 1500000

60000 1000000

40000

20000 500000 Valor Error estandar Error estandar Intercepto 1747,98086 1369,12815 37328,78327 Pendiente 63403,0599 870,3715 26340,70398

_ _o_ __ --o +-r-,--,-'-1--r'--T-"-i-'-r-'-r--r-r--.-,--,--,:.=,--,--.,-.,.-,--r...,....--,-,-.-.-

====-- ----~---OtO ~ 1-;0 1~~2~0--2~5 J~o o;o==o=5---nr----r:J ---n;=- --~-r---=-=--=-===--==-~=---------

Figura 19. Curvas de calibración para Indeno[I,2,3-c,d]pireno y Benzo[k]fluoranteno utilizadas para determinación de parámetros de la ecuación de regresión para la calibración, sensibilidad analítica, límites de detección y cuantificación. (0,2 hasta 2,6 ng mL-1).

85

6.4. HLLE-HPLC-FLD

La sensibilidad analítica, límites de detección 1 y 1 'uantificación obtenidos para la

metodología de extracción y cuantificación desarrollad~ ~ lrian entre 0,0078/0,0203/0,0676

1 1 1' -1 (S/LD/LC para fluoranteno) y 0,0006/0,0015/0,0051 (para artr,a el no) ng mL .

! 1 ' 1 1

Los coeficientes de determinación se encuentran ehtrb 0,9654 para fluoranteno y 0,9998 1 ' 1 1

para antraceno (tabla 28).

Si se consideran los órdenes de los valores de concehtrh idri de cada HAP en estudio (0,03-

0,11 ng rnL~ 1 en la muestra acuosa) y los porcentajes de rkJ ~ción anteriormente obtenidos a

mayores niveles de concentración (HPLC-DAD) se debe 4es1t far que los parámetros de calidad

1' . d 1 ' d 1 b 1 . d 1 1 ! 1 . . ' . . d d ana 1t1ca e meto o resu tan a so utamente aprop1a os para a eterrnmacwn cuantitativa e ca a

uno de los compuestos en las muestras objeto de estudio, tanio ~ ~~a! linealidad como por los LDs y

LCs obtenidos. 1

; 1

Otros autores han empleado para estudios de linejliq] lde métodos de microextracción

intervalos de concentración similares, por ejemplo Bourdat-~e~c ~~ps y col. [2007] utilizan entre

0,002 y 0,100 ng mL-1

también considerando los niveles de conc hiiación esperados en este caso en 1 1 1'

agua de lluvia. 1

1

En la tabla 29 se muestran las concentraciones iniciafesi e ~as muestras fortificadas (C¡). Se

indican además los respectivos promedios de las concentra~i Hs equivalentes a las extraídas

después de aplicar el método HLLE en cada muestra de 3,5 nilLI( 1eb. Este valor se obtuvo teniendo

en cuenta en cada caso el volumen final del extracto en clorato l b ~ su dilución con acetonitrilo. A '

1

11 . . . ! 1 ,.', ' •

partir de estos valores se obtuv1eron los porcentaJes de re?u~ Ía~~10n del metodo a un mvel de

concentración inicial del orden de 0,1 ng mL-1 para cada IH 1 ¡· :Los valores calculados fueron 1 1 :

superiores al 70% para todos los compuestos, siendo superior ~1 8 o/c. Q en la mayoría de los casos y ! i 1 '

con un promedio de 89%. También se muestran los valores de de krütción estándar relativa obtenida 1 1;.

para la determinación en triplicado de cada compuesto (DER % . Estos fluctuaron entre 1,1 (BbF) 1 1 '

y 6,5% (fluoranteno), exceptuando coroneno y BghiP con Utl! 7,p v ;¿,9 %, respectivamente. 1 1 r¡ '

i

86

1.1 ·¡'¡' 1 !

¡! ' !

En la tabla 29 también se encuentran las concentr~~io¡q.es de los extractos en cloroformo

(Cex) y los respectivos factores de enriquecimiento (FE). E~t~s h1iiinos indican que el método de l! '11 1

1'

pre-concentración es altamente eficiente en todos los casos, 1¡ 1¡p~e~~nt~mdo valores entre 34 y 56 para

BaP y BghiP, respectivamente. !,!. ',\¡ 1 ¡

' 1 ' :,i '1 :,

En cuanto a la detección y cuantificación de Hle\s con detección por fluorescencia, 1 : ~ 1 1

utilizando la micro-extracción dispersiva líquido-líquido (tml1E)'1 · Rezaee y col. [20 1 O] señalan

factores de enriquecimiento entre 296 y 462, LD entre 1 O ~,·!, 1: ~~J mL-1 en muestras acuosas y jugo 1' ' 1 .

de frutas, extraídas con 16 ¡..tL de C2H2Cl4 dispersado en 1 rrt 'f~ 1ad

1etonitrilo y LC entre 7 y O, 1 ng

mL-1 en muestras acuosas extraídas con 50 ¡..tL de [C8MiM][PF1J disbersado en 1mL de acetona. i'¡ ·¡1 1 '1 .1 1 1 ¡.

En otro trabajo, Leong y col. [2010] realizaron la ex~rfcfió~,de 16 HAPs a través de DLLE

con diferentes halosolventes desde muestras acuosas. Consi#e~aJd¿ que dicha metodología incluye

un sistema similar al utilizado, estudiaron el efecto del tipo1H~ J1olf~nte extractante señalando que

1 1 1 1 1 fi d d 1· 11 rr· 1 • 1. . d . , a gunos e oroso ventes como e e oro ormo son a ecua os'¡ R. a r. ea 1zar este tipo e extraccwn 1

' '11 ¡

desde muestras acuosas diluidas. Los LDs informados en gMrie~l son del orden de décimas de ng

mL -1; comparativamente y teniendo en cuenta que el mé~o'á~ JLLE está basado en el mismo

. . . d . , 1 d . . , d 1 1' M~11 1.1 . d. h b . fu prmc1p10 e extraccwn y que a etermmacwn e os1

¡ 1to.s en 1c o tra aJo e por

cromatografia de gases acoplada a espectrometría de ma~~s: se puede decir que los resultados ~'~1 !

obtenidos por HLLE-HPLC-FLD son muy superiores. Aud!, cl~dp los FE sean superiores a los

b "d 1 d" db "d l1

¡i:ll,ldl'1

fu o o d fu., d o tem os en e presente estu 10, se e e cons1 erar que e ¡:nem 0 ' e optlilllza o en ncwn e 1' 11 1 '1'

obtener un volumen de extracto suficiente para ser medido pqf Jai>L<C; 11

1

1 1

'1 111 J 1

' o o o' 1! ; o i o o o

Para otras tecmcas de illlcroextraccwn basadas en otros nnc1p10s como es el caso de Stzr 11 111 1 i ·

Bar Sorptive Extraction (SBSE) con determinación por HBEC-FL,D, Bourdat-Deschamps y col. '¡ 11 1

1

!

[2007] t 1 d o 0

' 0 d 1" 0

' l¡ l A.J !. . o o 1 1 o 1 presen an en as con Icwnes optimas e ap 1cacwn re01

up91:\aCl\). nes cuantitativas so o a mve 1 ¡, 11 1

superior empleado (0,050 ng mL- ) alcanzando valores de un 1 ¡8~%, en cambio para niveles menores

(0,005 ng mL-1) las recuperaciones son variables y menores \f6lfj7~). La repetibilidad obtenida a

los más bajos niveles alcanzó a un 12,5 % (DER). El méfQ. dtflo ' b', dependiente del volumen de

d fi o ' d" o ' ' o 1 d 1 k :11 ! ! d bl o ' muestra y se e 1mo como con lCion optlma e uso e 0 · ton una o e extraccwn con

t "t ·1 S 1· ' d 1 ' . 1 dl1

'

1

11/:tlrPI. 1 1

• ' d HAP d ace om n o. e ap 1co esta meto o og1a exitosamente en a ete nacwn e s en muestras e 1' '11 1 11

agua de lluvia, sin embargo el tiempo implicado en el proceJi~~rtb1¡ fue al menos de 2 horas. En 11 :¡1 1 ¡

este caso los LD fueron inferiores variando entre 0,0002 y O, o!/ ''f ~g :,IDL"' .

. 1¡ ! !

:11 1

87 !

También se han calculado LDs y LCs para técnic,as ¡que utilizan volúmenes de muestra

considerablemente mayores (300 mL, Brum y col., 2008) fldrnzándose valores de LD inferiores,

aproximadamente un orden de magnitud menores que los mehd¡o~ados anteriormente.

' 1

1

Por último, Tavakoli y col. [2008] aplicando el !TI~' todo de HLLE utilizando GC-FID

alcanzan valores de LD entre 0,20 y 0,18 ng mL-1 en l~s condiciones óptimas de extracción,

definidas usando diseños univariados, muy por encima de lo~ btenidos en el presente trabajo. ! !

i

De acuerdo a los resultados obtenidos, el método ~etarrollado cumple con los objetivos

propuestos de extraer y cuantificar los HAPs con una ahJ.fuada precisión y exactitud en las ! 1

muestras de testigo de hielo que presenten concentraciones ultáttraza de los HAPs en estudio.

1

1

88

Tabla 28. Parámetros de la ecuación de regresión para la calibración, sensibilidad analítica, límites de detección y cuantificación para la determinación de HAPs mediante HLLE-HPLC-FLD (entre O 03 y O 11 ng mL-1 en muestra acuosa)

' ' a s. b sb SR! e Rz (1- Sb/b) S LD LC

HAP [ng mL-1] [ng mL-1] [ng_mL-1]

Naftaleno -6346 12530 1368643 136727 9339 0,9854 0,9001 0,0068 0,0177 0,0591

Fenantreno 70722 11327 2409954 154507 8443 0,9878 0,9359 0,0035 0,0091 0,0303

Antraceno 92342 7758 9992628 118952 5859 0,9998 0,9881 0,0006 0,0015 0,0051

Fluoranteno 10278 7221 430056 82182 3355 0,9654 0,8089 0,0078 0,0203 0,0676

Pireno -25581 5418 1827415 84102 3016 0,9968 0,9540 0,0017 0,0043 0,0143

BaA -8362 14222 7434518 205396 10600 0,9977 0,9724 0,0014 0,0037 0,0123

Criseno 19802 5562 3035704 78040 4146 0,9980 0,9743 0,0014 0,0035 0,0118

BbF 574 7830 1177225 113455 5746 0,9818 0,9036 0,0049 0,0127 0,0423

BkF 1819 87361 44872216 1286947 112782 0,9894 0,9713 0,0025 0,0065 0,0218

BaP 70686 28726 12999072 414875 21411 0,9970 0,9681 0,0016 0,0043 0,0143

DahA 916 11179 12789735 164680 14432 0,9978 0,9871 0,0011 0,0029 0,0098

BghiP 551 8006 7696498 117942 10336 0,9970 0,9847 0,0013 0,0035 0,0116

Il23cdP 16162 2414 1474262 28540 2502 0,9994 0,9_80_6 0,0017 0,0044 .. -0,0147 - --- -

Coroneno -6814 =0~9823== =e -=croeno= ~<r.uo2s= - ~rfifo~-1~- ~ · --=~ --·-- 648 ~J4á4.8 9484=----- ---§14-== =0~9995~ 1-

·---

- -- - ----------- - --

- ------ --

------ -- --- -- - -- - - - - - - -- ·-- ---- ---------- - ------- ----

------- ------ ----- -- - ----- ---- - ·--

-------------- ---·

89

1 .

Tabla 29. Porcentajes de Recuperación, desviación estáqdar determinación de HAPS mediante HLLE-HPLC-FLD 1 ! 1

ractor de enriquecimiento (FE) para la

HAP 1 C ¡ 1 Ceq 1 DER [ng mL"1

] [ng mL-1] [%]

Recuperación 11' [%]

FE Cex* [ng mL-1¡

Naftaleno 0,1296 1 0,1256 1 3,0 1 1111 97 5,8535 45

Fenantreno 0,1037 0,1014 2,0 1 1111' 98 5,0102 48

Antraceno 0,0970 0,0950 4,0 1 1111 98 4,4317 46

Fluoranteno 0,0979 0,0965 6,5 1 1111 . 99 4,7645 49

Piren o 0,1008 0,0845 2,7 1 1111' 84 3,9426 39

BaA 0,0979 0,0869 3,2 1 11\1 89 3,7271 38

Criseno 0,1008 0,0994 2,4 1 1111. 99 4,6498 46

BkF 0,0480 0,0428 6,3 1 1111 89 1,8923 39

BbF 0,1027 0,1016 1,1 '¡ 1111 99 3,8700 38

BaP 0,0979 0,0709 2,4 1 1111 72 3,2979 34

DahA 0,0800 0,0760 5,3 1 l, 111 95 3,6601 46

BghiP 0,0960 0,0801 9,9 ! 1' 111 83 5,3342 56

Il23cdP 0,0888 0,0689 2,0 r 1:-111 78 3,1690 36

Coroneno 1 0,1056 1 0,0755 1 7,0 1, ¡:, 111 71 3,6483 35 *Cex: concentración del extracto previo a dilución con acetot).itrilb~. , ,

! 111 1.

: 11 1

90 1

11

1' 1

6.5.

1 1

Análisis de Muestras 1

'1 :

11 1

1 1

La aplicación de la metodología desanollada HLLE-¡HPL~-FLD en las muestras del testigo

de hielo IC-5 fue exitosa considerando las bajas concentracidb~s ~pequeños volúmenes de muestra ji 11 ,. 1'

disponibles. il ; 1 1 !1! i' :: 1 '

11 1

Las curvas de calibración (tabla 30) resultaron tenerlib1· cllos valores de R2 para cada HAP;

d. h 1 o 9945 o 9984 fl ¡! ~ll '1 ¡ . 1c os va ores se encuentran entre , y , para uo:t¡ant~no1y antraceno respectivamente.

'l '111

1

'

¡ ! ! '

1 ' !

Los resultados obtenidos (tabla 31) para cada Juestra! incluyen las concentraciones

encontradas para cada compuesto en estudio y la relación erur:¡~1 Hlumen de muestra y el volumen

de extracto obtenido; esta última relación conobora la posib~lio~<i:l de concentrar los analitos en un

volumen de fase sedimentada mucho menor que el inicial, dp4 y~l?res entre 4 7 y 56, a lo que se

suman los altos valores de extracción obtenidos en la secciód¡Jt~ri¿• r de este trabajo. ,1 : 1' 1' ' ·1 . ' 111 ·¡¡ 1'

'· ' E . d d d'C il . 1

! • d An ' • x1sten antece entes e estos compuestos en llertjnt~~~matnces y sectores e tartlCa,

por lo que se esperaba encontrarlos en las muestras de teJ1i~n de .. hielo IC-5 (82°30'30,8" S y 1 1 1

79°28'02,7" 0). Así, la presencia de algunos compuestos fu~~~~~Itada y en algunos casos también ' .. ' . . ' . . . ' i! 11 . ! '. -el metodo penmt10 su cuantlficacwn. La utlhzacwn de blanqps q. ahtlCos que no muestran senales

!: 11 1 i' d. 1 1' 1 . d 1 !l 1 J.l ' • h conespon 1entes a os ana 1tos y a ausenc1a e a gunos C0mp1-1estos penmten aseverar que ay '1 11 1 1'

. d . . ' d 1 d 1 l: 1 11 b . 1 1 b . ausenc1a e contammacwn e as muestras y e os extrac~os en1 e tra aJo en e a oratono y

. 1 . ' . d E' 1 d 11 1 d . ' d l! :11 1 ~ BaA · mampu acwn asoc1a a. Jemp o e e o es a no eteccwn éli cononeno y en nmguna muestra,

en contraste criseno y I123cdP fueron detectados y cuantific#.ci!~ 1

1

eri todas las muestras. En el caso 11 111 1' de naftaleno los valores más altos se encontraron para las mU;eStl!as M41-50 y M81-90 y fueron de !l '11 1 1

0,136 y 0,231 ng mC1, muy por sobre el valor del conespon~~ef~e LC (0,0591 ng mL-1). Las

i: :11 1 ' '

concentraciones encontradas para Il23cdP varían entre 0,0201 1(retJah~ al LC) y 0,147 ng mL-1 para

las muestras M31-40 y M72-80, indicando gran diferencia 6u.l1

lh1 plre:sencia de dicho HAP en las 11 ! F\1 1

1

11 ' ' 1

muestras analizadas. Fueron detectados, pero no cuantifica~os flbF' y BkF en la mayoría de las

t b 1 - 1 d . d' li !11. 1 1 . 1 LC . mues ras, no o stante, as sena es encontra as m 1can concentracl<-~nes cercanas a respectiVo. i 1 111 l'j 1 ~

91

11

ji

11

1

:1! 1

Tabla 30. Cw-vM de calibmdón utilizrulas pam eruta compuesto en 11mb (y ~ área y x ~ concentmc;ón ngmL-1

). • 11

HAP Ecuación 1

! R2

'

Naftaleno y= 50459x - 4890 !1

0,9970

Fenantreno y= 121841x- 21041 !l 0,9964

Antraceno y= 425373x + 3667 !

0,9984

Fluoranteno y=20115x+571 1 0,9945

Piren o y= 35288x + 5301 1

0,9960

BaA y= 325608x + 1786 ¡ 0,9971

Criseno y= 294190x- 103667 '1 0,9961

BbF y= 1E+06x- 30414 1

1 0,9945

BkF y= 168171x-5547 1

0,9977

BaP y= 774256x- 47 1

0,9971

DahA y= 3787llx + 16390 11

0,9964

BghiP y= 1E+06x + 6135 1

0,9979

1123cdP y= 63403x + 1748 ! 11

0,9974

Coroneno y= 20812x- 6462 IH 0,9942 L____. --·

'f 1

En las figuras 20 y 21 es posible observar que exi ten diferencias importantes entre 1 1 1

muestras considerando el total de HAPs presentes estudiados!. a figura 20 incluye aquellos HAPs

que fueron sólo detectados, en cambio la figura 21 muestra ~1 otal de HAPs cuantificados en las ! :

muestras, siendo significativo que las muestras de mayori p ofundidad presenten las mayores

diferencias con respecto a las superficiales; las cuales se encu~nt an entre 0,124 y 0,740 ng mL-1• Lo

1 1

anterior implica que es observable diferencias entre las mue~tr s correspondientes a los diferentes

estratos, por lo cual una asociación con otros análisis puede r1si tar útil en la interpretación de estos

resultados. Además, considerando que la metodología HL]i.,E requiere pequeños volúmenes de

muestra podría aplicarse sin problemas a las distintas seccionJs 1 e ,un testigo de hielo, sin necesidad

de mezclarlas, pudiendo conservarse la resolución temporJl u~ permite la fusión, obteniendo

mayor detalle de la distribución de los compuestos en el perfilld , hj.elo.

Las caracterlstkas del tesügo de hielo IC-5 en s; Je~1l vertical, temperatura y origen), 1 !

pcrnllten inferir que no existe percoladón m movmzadón 4 1 s¡ compuestos entre las secciones,

por lo cual las diferencias observadas deben corresponJ!el it · diferencias existentes en las

concentraciones que se depositaron en la nieve inicialmente. 1

En general los HAPs de alto peso molecular (4-6¡anillos aromáticos) son asociados

fundamentalmente con procesos de combustión, encontráp1~se además en aguas residuales,

92

1 '

!

pequeños derrames de combustibles y en la naturaleza en ¡1

1

1 betróleo y por transformación 1 1 i

biogénica. En esta investigación se observó el predominio de¡1

st?s :HAPs en todas las muestras

(figura 20). Sin embargo, en el estudio del origen de HAPsll n lm.uestras ambientales son más 11 .

utilizadas las razones moleculares en la identificación de posi les fuentes, teniendo definido un 1 lj 1 1

intervalo de valores para cada cual; dentro de ellas está1l ntraceno/(antraceno+fenantreno),

fluoranteno/(fluoranteno+pireno), BaA/(BaA+criseno) y 1123c9f (II123cdP+BghiP) [Yunker y col.,

2002]. En este trabajo se realizó un estudio exploratorio al re~p cto,: encontrándose la posibilidad

de calcular dos de las relaciones antes mencionadas, pues· n~ to!dos los compuestos requeridos

idealmente pudieron ser cuantificados. De acuerdo a la info~ a6ión de la tabla 31, se pueden li 1

calcular para algunas muestras antraceno/( an raceno+fenantreno ), I y i 11 . 1 i

fluoranteno/(fluoranteno+pireno), II. La muestra M22-30 pre~e ta un valor de 0,43 para II. La 11 . !

muestra M72-80 presenta un valor de 0,18 para I y 0,64 pa;a b Jn tanto que la muestra M81-90 ¡1 i :

presenta valores de 0,40 y 0,59 para I y II respectivament~. p ¡cuerdo a trabajos relacionados

[Dvorská y col., 2011; Wang y col., 1999; Yunker y col.i ~~O 2~, esto implica que los valores

obtenidos para II, en la muestra M22-30 podrían dar cuenta de cÓmbustión de petróleo, mientras 11 1

que las muestras M72-80 y M81-90 podrían tener relación cp11 otbustión de madera, carbón y/o

pasto, lo que estaría de acuerdo a los valores de I para esfa hltimas, ya que sus valores se '1 1 •

relacionan con fuentes pirogénicas. No obstante, para una a~i ~ción inequívoca de fuentes de ,1 .

origen se requiere contar con datos sobre razones mole~ ates adicionales, realizar una 11 1 !

comparación con otros marcadores químicos y disponer a antecedentes sobre circulación 1' 1

atmosférica global y local, junto con la datación de las muestras~ 1 :

1 11 1

La suma de las concentraciones de los HAPs cua~ti~ ados permitió obtener el total de

HAP 1 b ' d d d" c. • ¡ 11 1 1 i fi . 1 1 s en as muestras o servan ose una marca a 11erencta en r~ <;>s estratos super teta es y os

más profundos. Estas diferencias podrían tener relación con 1

1

all n lh~cho ocurrido en los años que 1 .

están asociados, sin embargo para esta interpretación se requi~r~ i formación complementaria.

: jll 1 1

1 1 1

:

93

~---,--¡-- ---¡-t

'

1

Tabla 31. Resultados de la determinación por HPLC-HPLC-FLb k hielo. 1 1

II APs en las muestras de testigos de

1' 1 1 1' *HAP M22-30 M31-40 M41-50 MSl-60! M61-70 M72-80 M81-90

1 1 1

Naftaleno D 0,0653 0,1355 0,07021 ¡d,0797 D 0,2314 1 i

(0,0014) (0,0082) (0,0044)1¡ ~01,0036) (0,0107)

Fenantreno D 0,0259 0,0258 D D 0,0271 0,0784

(0,0025) (0,001) (0,0032) (0,0069)

Antraceno D ND ND ND ND 0,0064 0,0516

(0,0013) (0,001)

Fluoranteno 0,012 ND ND ND blo133 O, 1141 0,096

(0,0025) j ( blooo4) (0,0061) (0,006) 1 l

Piren o 0,0157 ND ND D r 0,0639 0,0671 1

(0,0029) (0,0031) (0,0019) 1

1 1 1~ BaA ND ND ND ND 1 ND ND

',

Criseno 0,0284 0,0263 0,0195 0,0241 bJo236 0,0454 0,0351

(0,0018) (0,0050) (0,0033) (0,0027) 11

~J~ooo4) (0,0018) (0,0007)

BbF D D D D D 0,0443 D

(0,0031)

BkF D D D D

1

D 0,0655 0,0672

(0,0102) (0,0095)

0,0274 1 0,0235 '' BaP D D D D D

(0,0047) (0,0006) 1

Da hA 0,0449 0,0229 0,0222 0,0185 1

1 ~,h538 0,0524 0,0433

(0,0053) (0,0018) (0,0069) (0,0004) . 1

1 o,6oll) (0,0029) (0,0089) 1 1 BghiP D ND D ND 1 :, 1~ D D

!

Il23cdP 0,0406 0,0204 0,0525 0,0267 ~:04n 0,1468 0,0474 '1' 1

(0,0057) (0,0010) (0,0012) (0,0005) 1'~013) (0,0119) (0,0058)

Coronen o ND ND ND ND 1 1 1~ ND ND

VMJVE 51 49 54 56 1 1 14'9: 1 1' 1

53 47

* Concentraciones en ng mL-1 y desviación estándar respectiva e~at ~tbsis. VMNE: relación volumen de muestra/volumen de extracto promedio. D: detectado (sobre LD); : h 1 i:

d9tectado (bajoLC)

1 1

: i

: i

1

! : 11 ¡:

'

'

94 1

1

:::3' _g

o,8

0,7

o,6

bJl o,s S

¡:::: -o ·a o,4

~ ~ 0,) ¡:::: o u

0,2

0,1

HAPs en Muestras del IC-5

1

" Uh2JCdP -BghiP C2]oahA UBaP -BkF UBbF --BaA

o,o ]1~4 •. III!IJ ,laq&RI. IR,.!.-~~.-

M81-90

M72-80

M61-70

M51-60

M41-50

M31-40

M22-30

Mzz-3o

Muestras

Figura 20. HAPs en muestras de testigo de

HAPs totales

~-m,. - · ... · " #' • ,, 11 .1. e· ..,.,,.., 0,740

,578

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,6 0,7 0,8

Concentración [

Figura 21. HAPs totales en

95

5

3,0 4 Blanco 330 nm Blanco 375 nm

2,5

2,0

2

1,5 w ::J

UJ 1,0

o ;::¡

0,5

-1 0,0

-2 -0,5

-3 -1,0 o 5 10 15 20 25 30 35 o 5 10 15 20 25 30 35

Tiempo [min] Tiempo [min]

3

2 Blanco 410 nm 0,2 __

- - -1- ____ ---Blanco 500 nm- ---

o- 0,0

-1 -0,2

w -2 ::J

-3 w -0,4 ::J

-4 -0,6

-5

-6 -0,8

-7 o -1 ,O+-~-.-~-.-.--,---.---,¡--~-,----,--,--,----,-~

o 5 10 15 20

Tiempo [min]

25 30 35 10 15 20 25

Tiempo [min]

30 35

Figura 22. Cromatogramas de uno de los blancos utilizado en la medición de las muestras del IC-5

96

6-·

Iv!Sl-90;l1330 nm ~" -~-'

2.0

M8J-90a/ 375 nm

4-1,5 " ]

2 ~

::::>

o

-2

LO

~ 0,5 ::::> ;~

~

no

i;uJll~ o 5 10 15 20 25 :;o .35 () 10 15 20 25 J(J 35

Tiempo [mini Tiempo !mini

M8l-90aí 410 nm -0,6 M8!-90a/ 500 mn

-0,8_

=====~==~====~f====~rl=======l=============·-~-=r=-·-----·---==-=~-c===~="===="=··-co===-~-~====--=-=--~-=·-=-=-=·-=-~

------

--

--------------------- ------- --------- -----~---- ---------¡;,:_--

~

---------_---- ____ ._-_ -----U ----­~

::::>

-1.6- 1

-" e;

-lA L;; -18 f) J~ -2.0

o 5 JO 15 20

Tiempo [mini Tiempo [minj

Figura 23. Cromatogramas de la muestra M81-90a

97

25 30 35

-----

En 201 O Martins y col. informaron la presen<#a ¡ ' HAPs en muestras de sedimentos de

la Isla Rey Jorge, encontrando concentraciones de~ ~t~tales con marcados máximos en el

perfil de sedimentos. Por ejemplo el testigo de sedimbnl M,(62 o 05,33' S y 58°22,898' O) fue

de 20 m, en las inmediaciones de la base brasileña le~ ahdante Ferraz, datado entre 1957 a

2006, encontrándose máximos en los períodos corre~pd ái~ntes a 1995/1997 de 454,9 ng g-\

1969/1972 con 106,3 ng mL-1 y 1957/1966 de 46,9 !n~ 1 -l. Al tener asociados años a cada

1 1

sección de sedimento y antecedentes históricos del !luk r de extracción fue posible explicar

dichos máximos. Así, entre 1995/1996 una descarga Id~ bas residuales próximo al sector de

muestreo sería la fuente principal de los compuestos; rni 1 isjotros dos períodos se efectúa el fin

de las operaciones de la base británica anterior a Perra~~ e mismo lugar, teniendo un aumento

d 1 'fi , · 1 · 1 ·, d 1 b L J lll - 1 bl · · d · e tra Ico mantlmo por a Imp ementacwn e a as!" 1 1

si ,ena y e esta ecimiento e vanas

estaciones de investigación en el sector desde 1948 a 11 ~ l·l Se define así la distribución de los

HAPs como la asociación con las actividades científibas, principalmente de la base Ferraz. En

cuanto a la asigoación de fuentes que realizan los aukr~ 1+ basan en las razones moleculares

antes mencionadas, sugiriendo por los valores obteni~osi wa fluoranteno/(fluoranteno+pireno ), 1 1 1 .

que los HAPs son derivados principalmente de combu~tiÓ de biomasa y carbón (valor superior

1

1 11

a 0,5), con pequeña contribución de combustión, db netróleo (valor entre 0,4 y 0,5).

Consecuentemente BaA/(BaA+criseno) y 1123cdP/(ld3~ 1

JBghiP indicaron predominancia de

combustión, específicamente de biomasa y carbón, s~eri 0 asociadas a las actividades de las

b · 'fi d 1 E '1 l ! ll · · d 1 · e · ' ases cientiicas e sector. sto I ustra respecto! a aJ Importancia e a In1ormacwn

1 . 1 d . ' d 1 -~ll.ll' . ' d 1 1 d T comp ementar1a, como a atacwn e as muestras, er¡ ~ te~retacwn e os resu ta os. ener

datos asociados a períodos puede ayudar a la búsque~al ~ información histórica que pennita

explicar las variaciones de concentraciones de los ana~itb ~ jsu relación con hechos concretos.

Sobre las muestras del testigo de hielo IC-5 analizhdl s0lo se tienen antecedentes de su

localización y que corresponde a un período de 4 1-bsj d~qe el verano de 2000/2001 hasta

2003/2004, pero no se conoce la asignación de estacio es: 1 k~bs a las muestras específicas con 1 'd d 1 1 e an a. 1 1 '

1 :'

Otras investigaciones de HAPs en agua de mar b rr~sponden a las de Cincinelli en el ! ! 11 i 1

mar de Ross [Cincinelli y col., 2009; Stortini y cfi.,¡ 009]. En 2008, Cincinelli y col., • • . 1 1 ' .

mformaron concentraciOnes de HAPs totas entre 1,21 a!3,9 ng L-1 en fase disuelta y entre 1,53

a 8,17 ng L-1

en el extracto de la fase particulada par~ rh 1 e~,tras de agua de mar recolectadas

98

11 ¡¡· ·¡

' :¡ :1

:11

durante verano 2000/2001 a diferentes profundidades~ L :diferentes sectores del mar de Ross.

El predominio de HAPs de bajo peso molecular en las ka~~tras indicó niveles de contaminación ,: '11 1 '

d d b 'bl b . 'b 'd 1 11 , .

1d 1 d ' 1 . 1 por errames e com ustl es aJos, atn m os a mqtnento 1

,e muestreo, a emas a 1rregu ar

.. ' d HAP . 1 !i :ll .LJ . ' . d 1 1 fu apancwn e otros s sug1ere que e transporte atwqsl!enco e argo a canee es una ente :¡ ~11 1 1'

d . 1 . ' E 2009 S . 1

'. ' 1 · e · menor e contarmnantes en a regwn. ~n tortum ''Y co ., lll10rman concentracwnes entre :1 ,¡¡ 1

1

5,27 y 9,43 ng L- 1 en muestras de agua subsuperfi~~'!i, (?,5 m de profundidad/ 74°41' S-

Long.164007'85" E) y entre 7,32-23,94 ng L -1 en 1~1 i1 d~pa ~~perficial para la fase disuelta y

. u1 d . E . fu l¡ :11 1 ' ' 'd d d b . PartlC a a respectivamente. stas concentracwnes eron cons1 era as extrema amente a1as. 1,1, '11 1 ; ~

Se detectó predominio de HAPs de 3 anillos en la fase #i~u~~t~ y de los de mayor peso molecular . :.! 11. '1 i. •

en la fase part1eulada. Las razones moleculares fueron ¡unl~zadas en el estudw de las fuentes de

1 ' d . ' . d b'] :¡1 1

!

1

1 . 11 1 os compuestos encontran ose ongen petrogemco e ll\1,0 a prqcesos natura es o a mve oca por 1! 1 1 '

pequeños derrames y fugas, sin embargo, explican la d~fit~itad; de asignar la contribución sólo a

estas fuentes, ya que los HAPs son altamente resiJte~t~s '¡~ procesos de degradación y su

. An ' . d ' 'b 'd d' . 11

'

1 ~ll 1 1

1

' 1 d 1 1 d presencia en tartlCa po na ser atn m a a !Clona Tent~ ~ transporte e argo a canee e

masas de aire enriquecidas. Fuoco y col., en 2009,1

1¡ r~p¿rt~ron presencia de HAPs en una

investigación también realizada en agua del mar dell ~o+ 1, en muestras de agua superficial

correspondientes a varias expediciones. La concentraci~~.~~~~ed.ia de HAPs totales encontrada fue i.i '1 1 ',

d 220 L-1 • d 1 b d :¡ ' ' 1

' ' • ( ' d d e pg , s1en o menor que a o serva a para ~meftr~os antenores peno o e 1998 a

2003). La razón fenantreno/antraceno fue utilizada ~J~.~~l~ ~s,ignación de fuentes, resultando 1: ' 1 .

asociación a procesos petrogénicos. Dicha relación ~~~~ ~er utilizada para distinguir entre

origen per~gé~~co y pirogénico; ésta es dependi~nt~ ~le¡ r~4e¡nperat~a, teniéndose que en los

procesos p1roht1Cos de alta temperatura la caractenstlca¡¡.es yalor baJo de fenantreno/antraceno . . . ' ' . 1 1 ' ,, ll J. d 1 y s1 es contarmnacwn petrogemca os va ores seran ma~o1e~~- ~e este mo o, va ores mayores a 5

están asociados a estas últimas y menores que 5 a las ~~mJras. En el caso de los resultados

obtenidos en este trabajo de tesis, el cálculo es posible ~.ó~o 1 ~n~1 el caso de las muestras M72-80 y

11

'11 1

'

M81-90 obteniéndose valores de 4,5 y 1,5 respectiva~ente,l' ~ue podrían asociarse a fuentes

J' 1

11 ' • , o 1 1

p1rogemcas, lo que es consecuente con los otros valore ~~~e rrzopes calculados. Dado que son las

muestras más profundas podría decirse que algún eventJl tltb l:tecto en la presencia de los HAPs

t . d 1 t t' d h' 1 ' b [1

ill ' 1 1 :. · e ·' d' · 1 en es as seccwnes e es 1go e 1e o, sm em argo, :se reqmere lll10rmacwn a 1c10na para

l. fi ., b 1. d 1!1111¡1' rea 1zar una a 1rmacwn so re e ongen e estos compuestos en a. s muestras. ,, ',11 1 !

)1 ¡1

99 1 :

1 !

El trabajo antes expuesto constituye información única respecto a la presencia de HAPs ! 1

en muestras pristinas, correspondientes a secciones ¡ ~ :un testigo de hielo del continente

Antártico, proveniente de una zona remota con escasa iPf sencia de actividad antropogénica. En

futuros trabajos será posible abordar el estudio en otros testigos de hielo, con fines

paleoclimáticos o ambientales con una gran resoluci~d temporal, pudiendo complementar la

información proveniente de los análisis químicos en este l. iJo de investigación.

100

1

•

•

•

' !1 1' 1 1

1

1 1

" 1

1

1

1

ES

11

1

i 1

Se establecieron las condiciones in~~ ~entales para la separacton y

'fi . ' d 17 h'd b ' ll .l .• 1· ' 1· d' HPLC cuantl tcacton e 1 rocar uros arolfl tipos po ICIC Icos me Iante ·. -

DAD y/o HPLC-FLD. Los límites de de~e clón y cuantificación obtenidos para 11 1

la primera metodología se encuentran en lb .ihtervalos 1,7 y 21,3 ng mL-1 y 5,6 '1 . 1 1

y 71,1 ng mL-1, respectivamente. Para~ LF-FLD se encuentran entre 0,08 y 11 ' '

O, 17 ng mL-1 y 0,27 y 0,57 ng mL-1. Es~r tetodologías sirven al propósito de

determinar estos compuestos en muestra~ crasas diluidas en niveles traza y

ultra-traza. En los intervalos de concent~a i0n !• estudiados ambas responden al , 11 1 ,

modelo lineal con coeficientes de deterril, iV. ciónsuperiores a 0,994 .

. il

1

El análisis multivariado permitió definir 1b f~dores que afectan la eficiencia de

la técnica HLLE y su optimización pará s~ +ip>ción en la extracción de HAPs

utilizando pequeños volúmenes de mueJt a,1 adecuados para el estudio de la

. d . . 11 . 1 1 , • L d 1 presencia e estos contammantes en mlff trflS : acuosas pnstmas. uego e a

optimización se validó la técnica , p#r · 1

1

ca. da una de los métodos de il

determinación, HPLC-DAD y HPLC-F)-, .1 Los límites de detección y de

cuantificación para HLLE-HPLC-D AD: s1 nJuentran en el intervalo O, 78 y 5, 11

~g mL-1 y 2,6~ y 17,0 ng mL-1. Par11 !detección por fluorescencia estos

mtervalos estuvieron entre 0,0015 y OjO 03 ¡y 0,0051 y 0,0676 ng mL-1,

respectivamente. En todos los casos ~~ s 1 valores de los coeficientes de

determinación para la respuesta linlal,l ,1 1

proceso analítico total fueron

superiores a 0,98. , 1 1 ¡

Se obtuvieron factores de enriquecimie?t9 njrel32 y 43 en el intervalo 8-50 ng

mL-1 para HLLE-HPLC-DAD y 34 y 49 t :el irtervalo 0,03-0,11 ng mL-1 para

HLLE-HPLC-FLD. Los porcentajes id~ ~etuperación obtenidos en las

condiciones óptimas para una concentracib d~ HAPs en un nivel de 20 ng mL-1

variaron entre 67,4 y 91, 6% con una desfi c~ón, estándar relativa entre 0,7 y 5,1 O/ p 1 d . ' fl . ,¡ 1 • 1 d . /o. ara a etecc10n por uorescencta e un mterva o e concentraciOnes de

i 1

1

1 1

11 ! 1

101

•

•

•

•

0,048 y 0,13 ng mL-1 las recuperaciones p 'medio estuvieron entre 71 y 99 %,

d . . ' d 1 . ¡ 111] 1 19' 9' O/ con esvtacwnes estan arre attvas entr~ ,, Y 1 , /o.

1 !

La exactitud y precisión obtenidas me~a~t lj metodología HLLE-HPLC-FLD

resultaron adecuadas para la detección~~ cu tificación de HAPS en las muestras i 11

del testigo de hielo IC-5, consideran~b ~ 1 pajas concentraciones y pequeños

volúmenes de muestra disponibles.

1

Se detectó la presencia de algunos cor' p~ stos y en algunos casos el método . ' .. ' . ., 1 11 '. . .

tambten permltto su cuanttficacton en ~u~ esttgo de htelo provemente de una

· "d d ' 1 1 ' ' . S d ' 1 "bl zona remota con escasa acttvt a antr l0gemca. e escarto a post e

contaminación de muestras por la ause+i, ~~todos los analitos en los blancos y

de algunos compuestos en las muestras.l ¡ 1 '

Un análisis preliminar de la composi l i+ rde las muestras podría indicar un

. 1 . d b ., d ' 1 b' 1 . b ongen re acwna o con com ustwn e mf Ía, car on y o pasto, sm em argo,

los antecedentes son insuficientes para d~t ~inar el origen de los compuestos 1

en las muestras analizadas. 1

¡

i

La información obtenida en esta tesis es ~ i¡ca ~especto a la presencia de HAPs

en muestras de un testigo de hielo del 1o~ nbnte Antártico. En futuros trabajos

' "bl b d 1 d" 1 1 1 1 : . d h" l fi sera post e a or ar e estu 10 eq ? l S' testigos e te o, con mes

1 l. ' . b" 1 1

1 1 l . ' 1 d" d pa eoc 1mattcos o am tenta es con uma ~a~ reso ucton tempora, pu ten o

complementar la información proveniedte ~ ~l~s: análisis químicos necesaria para

este tipo de investigación. 1 1

102

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