Metal and Metalloid Speciation in Aquatic Environments: Concepts, Techniques and Applications

Abstract

Aquatic environments are dynamic systems, where metals and metalloids are continuously transformed and mobilised through different chemical forms among organic and inorganic substances and particulate material. These different forms of an element have different behaviours in a way that its total concentration provides just incomplete information related to mobility, bioavailability and toxicity. This work aimed to show the main features of the behaviour of metals and metalloids in aquatic environments and present the main techniques used in the investigation of chemical species and/or interactions with colloids and particulate material. Some of these techniques include filtration, ultrafiltration (UF), diffusive gradients in thin films (DGT), scanned deposition potential (SCP) and absence of gradients and nernstian equilibrium stripping (AGNES). Speciation and fractioning studies of water samples can indicate the potential bioavailability and mobility of metals and metalloids, especially when different techniques are used together.Keywords: Ultrafiltration; DGT; electrochemical techniques; trace metals; organic ligands. ResumoAmbientes aquáticos são sistemas dinâmicos, onde metais e metaloides transformam-se constantemente e são mobilizados em diferentes formas químicas na presença de substâncias orgânicas, inorgânicas e material particulado. Essas diferentes formas de um dado elemento possuem diversos comportamentos no ambiente, de modo que apenas a análise da sua concentração total fornece informações incompletas relativas a mobilidade, biodisponibilidade e toxicidade. Este trabalho teve como objetivos mostrar os principais aspectos do comportamento de metais e metaloides no meio aquático e apresentar algumas das principais técnicas utilizadas para estudo das suas espécies químicas e/ou interações com coloides e material particulado. Algumas dessas técnicas incluem filtração, ultrafiltração, difusão em filmes finos por gradientes de concentração (DGT), cronopotenciometria de redissolução anódica (SCP) e redissolução nernstiana na ausência de gradientes (AGNES). Estudos de especiação e fracionamento de amostras de água podem indicar a potencial biodisponibilidade e mobilidade de metais e metaloides, especialmente quando diferentes técnicas são aplicadas em conjunto.Palavras-chave: Ultrafiltração; DGT; técnicas eletroquímicas; metais-traço; ligantes orgânicos.