Validación del método de microextracción líquido-líquido dispersivo asistido por ultrasonidos (UA-DLLME) para análisis de cuatro hidrocarburos aromáticos policíclicos en sedimentos fluviales

Abstract

Los hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAPs) son contaminantes orgánicos persistentes que resultan principalmente de la combustión incompleta de materia orgánica y son conocidos por su toxicidad y potencial carcinogénico. Estos compuestos provienen de diversas fuentes, tanto pirogénicas como petrogénicas y pueden hallarse en diferentes matrices ambientales, como por ejemplo los sedimentos. Uno de los principales retos en la química analítica ambiental es la detección, caracterización y cuantificación eficiente de contaminantes orgánicos en sedimentos con un impacto ambiental mínimo. Esta tarea es crucial para la evaluación de la calidad ambiental y el monitoreo de la contaminación en ecosistemas acuáticos, especialmente en lo que respecta a los hidrocarburos aromáticos policíclicos. En este contexto, el presente estudio se enfoca en validar el método de microextracción líquido-líquido dispersivo asistido por ultrasonidos (UA-DLLME) para su aplicación en sedimentos fluviales superficiales. La validación se realiza mediante la fortificación de cuatro HAPs representativos de fuentes pirogénicas y petrogénicas (fenantreno, antraceno, fluoranteno y pireno). Además, el estudio incluye una etapa de optimización de variables y una evaluación del impacto ambiental asociado al procedimiento experimental. Se logró optimizar la metodología UA-DLLME mediante un diseño experimental que analiza las distintas variables en estudio (volumen solvente de dispersión, volumen solvente de extracción, tiempo de sonicado y temperatura de sonicado), cuyos resultados se expresaron en porcentaje de recuperación individual para cada HAP, alcanzando valores de entre 75,24% y 98,28%. La evaluación ambiental mediante eco-escala analítica dio como resultado un análisis verde aceptable por parte del método propuesto, al igual que moderadamente inclusivo con los doce principios de la química analítica verde según el software AGREE (Analytical GREEnness, por sus siglas en inglés), el cual expresa el grado ecológico de los procedimientos metodológicos. La validación del método confirma que UA-DLLME es adecuado para el análisis de HAPs en sedimentos fluviales, demostrando buena selectividad, linealidad, sensibilidad, precisión y exactitud. Este método miniaturizado ofrece una alternativa eficiente y menos contaminante para la monitorización de estos compuestos en zonas costeras, aportando bases para futuros estudios en la determinación de HAPs en matrices sedimentarias.

Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are persistent organic pollutants that primarily result from the incomplete combustion of organic matter and are known for their toxicity and potential carcinogenicity. These compounds originate from various sources, including both pyrogenic and petrogenic sources, and can be found in different environmental compartments, such as sediments. One of the major challenges in environmental analytical chemistry is the efficient detection, characterization, and quantification of organic pollutants in sediments with minimal environmental impact. This task is crucial for assessing environmental quality and monitoring pollution in aquatic ecosystems, particularly concerning polycyclic aromatic hydrocarbons. In this context, the present study focuses on validating the ultrasonic-assisted dispersive liquid-liquid microextraction (UA DLLME) method for application to surface river sediments. Validation is performed through the fortification of four PAHs representative of pyrogenic and petrogenic sources (phenanthrene, anthracene, fluoranthene, and pyrene). Additionally, the study includes a stage of variable optimization, and an assessment of the environmental impact associated with the experimental procedure. The UA-DLLME methodology was optimized through an experimental design analyzing various study variables (dispersive solvent volume, extraction solvent volume, sonication time, and sonication temperature), with results expressed as individual recovery percentages for each PAH, reaching values between 75.24% and 98.28%. Environmental evaluation using the eco-scale analytical tool resulted in an acceptable green analysis by the proposed method, as well as being moderately inclusive of the twelve principles of green analytical chemistry according to the AGREE (Analytical GREEnness) software, which measures the ecological degree of methodological procedures. The method validation confirms that UA-DLLME is suitable for the analysis of PAHs in river sediments, demonstrating good selectivity, linearity, sensitivity, precision, and accuracy. This miniaturized method offers an efficient and less contaminating alternative for monitoring these compounds in coastal areas, providing a foundation for future studies on the determination of PAHs in sediment compartments.