Extração e caracterização de surfactantes de aerossóis atmosféricos

O objetivo geral deste procedimento é extrair todos os surfactantes de amostras ambientais, como aerossóis atmosféricos, e determinar suas concentrações e curvas de tensão superficial. Este método pode responder a perguntas-chave sobre a concentração de surfactante e o comportamento da tensão superficial em todos os seres vivos. A vantagem desta técnica, em particular a etapa de extração, é que ela isola o surfactante em matrizes complexas para caracterização.

As implicações dessa técnica se estendem a todo o entendimento da formação de nuvens na atmosfera, pois espera-se que os surfactantes favoreçam a transformação de aerossóis atmosféricos em gotículas de nuvens. Por este método, pode fornecer informações sobre o surfactante em aerossóis atmosféricos, também pode ser aplicado ao sistema, como amostras de solo ou culturas microbianas. Portanto, a ideia de desenvolver o método surgiu da falta de extração seletiva de surfactantes em amostras atmosféricas.

Até agora, apenas a extração de água foi usada. Primeiro, mergulhe uma amostra de filtro previamente preparada em água ultrapura por duas horas a seis graus Celsius em uma placa de Petri de vidro fechada. A cada trinta minutos, agite a placa de Petri enquanto a mantém plana.

Depois de retirar a amostra do frigorífico, filtre-a com um filtro de seringa limpo. E adicione a solução filtrada a uma garrafa de vidro pré-pesada de 60 mililitros. Em seguida, lave a placa de Petri com cinco mililitros de água ultrapura.

Em seguida, filtre a água com o filtro de seringa e adicione-a à solução no frasco de vidro de 60 mililitros. Pesar o frasco de vidro que contém a solução para determinar o volume de água filtrada e a concentração de tensoactivo. Para extração em fase sólida, conecte um cartucho C18 à base de sílica SPE em um coletor de vácuo SPE conectado a uma bomba.

Lave o cartucho com seis mililitros de acetonitrila e ajuste a vazão para um mililitro por minuto, regulando o vácuo para a bomba. Em seguida, lave o cartucho com seis mililitros de água ultrapura e pare a bomba para manter o nível de água logo acima do cartucho. Em seguida, flua a amostra filtrada através do cartucho SPE a uma taxa inferior a um mililitro por minuto.

Em seguida, flua um mililitro de água ultrapura através do cartucho para limpeza. E seque o cartucho aplicando um vácuo mais forte na configuração do SPE. Adicione um coletor para o extrato de amostra abaixo do cartucho.

Eluir a fracção de tensioactivo absorvida na coluna através dela a um débito inferior a um mililitro por minuto. Transfira o extrato coletado para um frasco de quatro mililitros. Evapore a solução de acetonitrila expondo-a a um fluxo suave de nitrogênio até obter um extrato seco, o que normalmente leva cerca de uma hora.

Em seguida, dissolva novamente o extrato em 60 microlitros de água ultrapura. Depois de diluir o extrato de 60 microlitros em 10 mililitros de água pura, adicione 200 microlitros de solução tampão de acetato, 100 microlitros de solução EDTA, 500 microlitros de solução de sulfato de sódio e 200 microlitros da solução de violeta de etila ao frasco agitando a solução após cada adição. Em seguida, adicione 2,5 mililitros de tolueno e uma barra de agitação magnética à solução.

Agitar a solução a 500 rpm durante uma hora. Depois de parar a agitação e permitir que as duas fases se separem, remova a fase superior de tolueno com uma pipeta de vidro Pasteur e transfira para um frasco protegido contra luz de quatro mililitros para análise UV-VIS. Para estabelecer uma curva de calibração para tensoativos aniônicos, preparar 12 soluções de dioctilsulfossuccinato de sódio ou AOT entre zero e cinco micromolares em água e aplicar as etapas anteriores a cada uma dessas soluções.

Coloque 1,5 a dois mililitros de cada uma das 12 soluções AOT tratadas em uma célula de quartzo de espectrômetro de um centímetro. Em seguida, meça sua absorbância em 612 nanômetros usando um espectrofotômetro UV-VIS. Para obter uma curva de calibração para tensoactivos aniónicos, traça a absorvância para cada uma das medidas para cada solução AOT em função da sua concentração.

Para determinar a concentração absoluta de tensoativos aniônicos na amostra atmosférica, medir a absorbância da solução de tolueno extraída em 612 nanômetros. Em seguida, colocar a absorvância obtida para a fração aniônica na curva de calibração dos tensoativos aniônicos para determinar a concentração de tensoativos aniônicos na amostra de aerossol. Em seguida, calcular a concentração total de tensoactivo na amostra de aerossol, somando as concentrações obtidas para as fracções aniónica, catiónica e não iónica.

Inicie a câmera do tensiômetro e o software. Equipar uma seringa com uma agulha de 0,30 milímetros de diâmetro, enchê-la com a solução a medir e colocá-la no suporte do tensiómetro. Verifique visualmente se a ponta da agulha está no campo da câmera.

Em seguida, produza uma gota com um diâmetro entre um e três milímetros empurrando o pistão. Usando o software, tire uma foto ou um vídeo da gota antes que ela caia. Em seguida, execute a função de análise do software para ajustar a forma da gota à equação de Young-Laplace e obter um valor de tensão superficial.

Para traçar o resto da curva, diluir o extracto por um factor de dois, adicionando água ultrapura, e repetir a medição da tensão superficial com a solução diluída. As concentrações de surfactantes em aerossóis finos coletados na zona costeira de Rocosnietza, Croácia, em fevereiro de 2015, mostram a distribuição entre surfactantes aniônicos, catiônicos e não iônicos. A combinação de medições de tensão superficial com medições de concentração resultou na curva de tensão superficial absoluta para os surfactantes nas amostras mostradas aqui.

Essas curvas indicam as concentrações de surfactantes nas amostras de aerossol, a tensão superficial dessas amostras e a concentração crítica de micelas ou CMC dos surfactantes. Uma vez dominada, essa técnica pode ser feita em 10 horas por lote de amostra, se executada corretamente. Ao tentar este procedimento, é importante não usar sabão para limpar o vidro e fazer espaços em branco para que a concentração e a tensão superficial correspondam.

Seguindo o procedimento de instrução, isso pode ser realizado em um extrato de surfactante, como enema ou ACMS, para tentar a elucidação da estrutura química dos surfactantes. O desenvolvimento deste método permite a comparação das concentrações de tensoativos no CMC com valores e parâmetros ambientais que podem alertar, por exemplo, para determinar suas fontes no ambiente geral ou seu papel na formação de nuvens. Depois de assistir a este vídeo, você deve ter um bom entendimento sobre como extrair surfactantes de amostras ambientais, como aerossóis atmosféricos, e determinar sua concentração e sua curva de tensão superficial.

Não se esqueça de que trabalhar com solventes como acetonitrila e tolueno é extremamente perigoso. Precauções como trabalhar em uma capela e usar equipamento de proteção individual devem sempre ser tomadas durante a execução deste procedimento.