Uso de imagens digitais e ferramentas quimiométricas para identificação e determinação de Cr (VI) em solos contaminados

Autor: Oliveira, Luciana Fontes de
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2012
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UFSCARUniversidade Federal de São CarlosUFSCAR.
Druh dokumentu: masterThesis
Popis: Made available in DSpace on 2016-06-02T20:36:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4309.pdf: 3539113 bytes, checksum: 17cd7a41eb2e1ff501245039f858433c (MD5) Previous issue date: 2012-03-23
Universidade Federal de Sao Carlos
The determination of toxic metals in soils is an important factor to access their quality or identify possible contamination. The element Cr has double feature: Cr (III) is essential for human beings and Cr (VI) is toxic. In this context, the aim of this work is to propose a simple test for the determination of Cr (VI) in soil samples using digital images and chemometric tools. The samples used in this project were collected at Maritime Antarctica, around the Comandante Ferraz Antarctic Station (a Brazilian scientific station). Alkaline medium was used to extract Cr (VI) of the samples and the chromogenic reagent was added to color development. To obtain the digital images, the extracts were placed in Petri dishes and a multifunction printer was employed. The results were compared with those calculated by molecular absorption spectrometry. For the images, the MatLab program version R2009a was used to obtain the mean values of colors R, G, B, H, S, V, r, g, b and L, and the Pirouette 4.0 program to the chemometric tools application. The digital images were evaluated in order to be applied for the proposition of models of classification and supervised calibration method PLS (Partial Least Squares). Two types of preprocessing were used to calculate PLS models: autoscaled and mean centered. For the calibration set was used the blanks and standards in a total of 52 solutions and as validation set was used 44 solutions (samples replicas). The model using the mean centered preprocessing was better. Furthermore, when the real values were compared with the predicted the coefficient of correlation was 0,991. It is evident that the proposed method is a simple strategy with low cost for the detection of Cr (VI) in soil samples. Furthermore, the images have great potential to be applied for classification models. The Pb determination using digital images was also tested, but problems with the solutions pH did not permit the application of the methodology for real samples.
A determinação de metais tóxicos em solos é considerada um fator importante para avaliar a sua qualidade ou identificar possível contaminação. O elemento Cr apresenta dupla característica: o Cr III é essencial para os humanos e a espécie Cr VI é tóxica. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho é a proposição de um teste simples para a determinação de Cr (VI) em amostras de solos combinando o uso de imagens digitais e recursos quimiométricos. As amostras utilizadas neste projeto foram coletadas na Antártica Marítima, ao redor da Estação Antártica Comandante Ferraz (estação científica brasileira). Extraiu-se o Cr (VI) das amostras em meio alcalino e adicionou-se o agente cromogênico para desenvolvimento da coloração. Para obtenção das imagens digitais, os extratos foram depositados em placas de Petri e utilizou-se uma impressora multifuncional. Os resultados obtidos foram comparados com aqueles calculados a partir da determinação por espectrometria de absorção molecular (EAM). Com relação às imagens, utilizou-se o programa MatLab versão R2009a para obtenção dos valores médios das cores R, G, B, H, S, V, r, g, b e L e o programa Pirouette 4.0 foi utilizado para aplicar as ferramentas quimiométricas. Avaliou-se a potencialidade das imagens digitais serem utilizadas para proposição de modelos de classificação e também aplicou-se o método de calibração supervisionada por regressão por mínimos quadrados parciais (PLS - Partial least squares). Dois tipos de pré-processamento foram utilizados para o cálculo dos modelos PLS: centrado na média e auto-escalonamento. Para o conjunto de calibração foram utilizados os brancos e padrões no total de 52 soluções e como conjunto de validação foram utilizadas 44 soluções (réplicas das amostras). O modelo com os dados centrados na média apresentou os melhores resultados. Além disso, quando os valores reais e previstos foram comparados o coeficiente de correlação foi de 0,991. As imagens também se mostraram com grande potencial para serem aplicadas em modelos de classificação. O método proposto configura-se uma estratégia simples e de baixo custo para a detecção de Cr (VI) em amostras de solos. Também se tentou determinar o elemento Pb utilizando imagens digitais, porém problemas em relação ao pH das soluções impediram a aplicação da metodologia para amostras reais.
Databáze: Networked Digital Library of Theses & Dissertations
Externí odkaz: