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O principal objetivo desta proposta é o de desenvolver processos integrados de amostragem inteligente e monitorização automática de iões metálicos com
potencial tóxico em sistemas aquáticos. Os efeitos adversos destes iões estão bem documentados, principalmente daqueles que exibem efeitos tóxicos para
organismos vivos (Balaji et al., 2016; Jaafari & Yaghmaeian, 2019), tais como o chumbo, cádmio, mercúrio, arsénio e crómio, mas também para o zinco, ferro e cobre, quando presentes em concentrações elevadas. Nos sistemas aquáticos, estes podem estar presentes sob diferentes formas, nomeadamente através da
quelatação dos seus iões metálicos com ligandos inorgânicos ou orgânicos, estando a sua toxicidade dependente desta. Outra preocupação deve-se à sua natureza não biodegradável e, consequentemente, à sua potencial introdução na cadeia alimentar (Bhatnagar & Minocha, 2010; Leong & Chang, 2020; J. Yang et al., 2015; Zakhama et al., 2011). Adicionalmente, trabalhos recentes apontam que a sua presença pode também potenciar a resistência de bactérias a antibióticos (Yazdankhah et al., 2018) e exacerbar a sua virulência. Como as massas de água são sistemas dinâmicos, a sua presença deve ser monitorizada, no espaço e no tempo. O acompanhamento em tempo real desses níveis é bastante complexo, uma vez que é necessário proceder ao transporte das amostras para o laboratório, causando a disrupção das suas características por alteração do pH, potencial redox, exposição ao oxigénio e luz ou alterações de temperatura que conduzem a alterações dos diversos equilíbrios químicos.
Para superar essa limitação, neste projeto propomos a criação de métodos de amostragem inteligente e de monitorização baseados em sistemas de fluxo,
recorrendo a:
1) Desenvolvimento de membranas de inclusão de polímeros (PIMs) (Almeida et al., 2012; Kuswandi et al., 2020) para recolha seletiva dos analitos na fonte. Para
tal, a membrana de polímero será implantada in situ para pré-concentrar o analito  |
Resumo
O principal objetivo desta proposta é o de desenvolver processos integrados de amostragem inteligente e monitorização automática de iões metálicos com
potencial tóxico em sistemas aquáticos. Os efeitos adversos destes iões estão bem documentados, principalmente daqueles que exibem efeitos tóxicos para
organismos vivos (Balaji et al., 2016; Jaafari & Yaghmaeian, 2019), tais como o chumbo, cádmio, mercúrio, arsénio e crómio, mas também para o zinco, ferro e cobre, quando presentes em concentrações elevadas. Nos sistemas aquáticos, estes podem estar presentes sob diferentes formas, nomeadamente através da
quelatação dos seus iões metálicos com ligandos inorgânicos ou orgânicos, estando a sua toxicidade dependente desta. Outra preocupação deve-se à sua natureza não biodegradável e, consequentemente, à sua potencial introdução na cadeia alimentar (Bhatnagar & Minocha, 2010; Leong & Chang, 2020; J. Yang et al., 2015; Zakhama et al., 2011). Adicionalmente, trabalhos recentes apontam que a sua presença pode também potenciar a resistência de bactérias a antibióticos (Yazdankhah et al., 2018) e exacerbar a sua virulência. Como as massas de água são sistemas dinâmicos, a sua presença deve ser monitorizada, no espaço e no tempo. O acompanhamento em tempo real desses níveis é bastante complexo, uma vez que é necessário proceder ao transporte das amostras para o laboratório, causando a disrupção das suas características por alteração do pH, potencial redox, exposição ao oxigénio e luz ou alterações de temperatura que conduzem a alterações dos diversos equilíbrios químicos.
Para superar essa limitação, neste projeto propomos a criação de métodos de amostragem inteligente e de monitorização baseados em sistemas de fluxo,
recorrendo a:
1) Desenvolvimento de membranas de inclusão de polímeros (PIMs) (Almeida et al., 2012; Kuswandi et al., 2020) para recolha seletiva dos analitos na fonte. Para
tal, a membrana de polímero será implantada in situ para pré-concentrar o analito, por micro-extração líquido-líquido, pelo período de tempo necessário.
Posteriormente, a membrana pode incorporada em sistemas análise fluxo;
2) Conceção de microtubos empacotados com novos adsorventes (SPE) para recolha de amostras. Estes podem ser facilmente transportados para pontos de
amostragem e poderão ser utilizados até em campanhas a bordo. Os adsorventes podem ser enriquecidos com o analito através da perfusão com um elevado volume de água, sendo os interferentes descartados; posteriormente o eluído enriquecido é quantificado;
3) Para a medição, propomos o uso de dispositivos de fluxo (Mesquita & Rangel, 2009) com deteção ótica miniaturizada, de forma a promover a sua portabilidade.
Assim o processo de amostragem/preparação/medição será automático, permitindo a monitorização em tempo real de várias espécies de iões metálicos nas massas de água. Esta abordagem integrada é bastante inovadora em Monitorização Ambiental, pois apenas a automatização da medição tem sido objeto de investigação. As novas metodologias serão aplicadas aos sistemas aquáticos em locais onde uma das instituições participantes (ICBAS/UP) já realiza campanhas sistemáticas de amostragem e análise. Para este projeto foi constituído um consórcio composto pelo CBQF/ESB/UCP e ICBAS/UP. A equipa da UCP, Lab. de Automatizaçao e Miniaturização, tem 30 anos de experiência em análises químicas ambientais: IR - António Rangel (https://orcid.org/0000-0002-6486-8947) com mais de 180 artigos (hindex 35), organizador e orador em simpósios internacionais, membro do Conselho Editorial da revista Q1 Talanta e supervisão de 20 doutoramentos concluídos. O outro participante é o ICBAS/UP, instituição do Co-IR, Laboratório de Hidrobiologia e Ecologia, com 40 anos de experiência em amostragem e caracterização ambiental de sistemas aquáticos (água doce, salobra, marinha, águas residuais e água potável), realizada na Europa, África e Sudeste Asiático. O Co-IR deste projeto, Ana Machado, é uma jovem investigadora que possui um excelente registo de publicação (https://orcid.org/0000-0003-0732-1571), é IR de um projeto FCT (PTDC/SAU-PUB/31291/2017), participação em diversos projetos de investigação e grande experiência na amostragem e caracterização de
massas de água, contribuindo assim este projeto para a evolução científica e de gestão de um jovem investigador. Este consórcio contará ainda com a experiência de um consultor: Prof. Víctor Cerdà (https://orcid.org/0000-0001-7474-9426), Professor Catedrático jubilado da Univ. Ilhas Baleares (Espanha), que liderou o grupo de Química Analítica, Automatização e Ambiente. Presentemente lidera a empresa Sciware Systems, SL (Spain; https://www.sciware-sl.com/), e terá um papel importante no desenho de dispositivos para acomodar os novos materiais que serão incorporados nos locais de amostragem.
Para além dos elementos da equipa citados, prevemos ainda o envolvimento de alunos de licenciatura e de mestrado da UCP e da UP, em trabalhos curriculares e extra-curriculares. |