Em 2019, um extenso derramamento de petróleo foi identificado na costa do Brasil. O evento causou a contaminação com petróleo de mais de 4.000 km do litoral do país, levando à interdição de praias e atividades pesqueiras, gerando prejuízos ao comércio de pescado. O desastre destacou a necessidade de um método analítico capaz de quantificar hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs) em pescado de forma ágil e com confiabilidade metrológica para a tomada de decisões. Esta tese, composta por três capítulos, teve como objetivo avaliar a contaminação de amostras de pescado com HPAs após o derramamento de petróleo de 2019. No primeiro capítulo, apresentado em formato de revisão da literatura, foram abordadas importantes questões envolvidas na contaminação de pescado com petróleo, incluindo os principais desastres de derramamento nos oceanos e os impactos na segurança do pescado; os marcadores químicos de contaminação; os possíveis efeitos à saúde humana devido ao consumo de pescado contaminado; os métodos analíticos de controle; e as abordagens mais adequadas para avaliar os riscos à saúde humana. As abordagens discutidas foram reproduzidas, adaptadas ou otimizadas neste estudo. Técnicas de extração modernas, detecção por espectrometria de massas e avaliação de risco foram empregadas. Pela primeira vez, um método baseado em extração por líquido pressurizado usando uma máquina de cápsula de café espresso e posterior quantificação de HPAs por cromatografia líquida acoplada à espectrometria de massas em modo tandem (LC-MS/MS) foi aplicado a amostras de pescado. O método desenvolvido, que correspondeu ao segundo capítulo desta tese, auxiliou as autoridades reguladoras a garantir a segurança sanitária do pescado. Os resultados iniciais fizeram parte do primeiro relatório oficial sobre a contaminação de pescado com HPAs após o desastre. No entanto, os desdobramentos da investigação demandaram o aumento da frequência analítica e da reprodutibilidade do método. Um método avançado de extração dispersiva guiada energizada (EDGE) foi então desenvolvido para atender a esse propósito, proporcionando inovação química ao terceiro capítulo deste estudo. O novo método foi aplicado a várias amostras biológicas para analisar as evidências criminais do derramamento de petróleo, consolidando os dados do primeiro monitoramento oficial brasileiro de HPAs em pescado. Além disso, o risco da exposição à saúde dos consumidores de pescado foi avaliado pelo modelo determinístico de exposição dietética crônica e pela abordagem de margem de exposição. Com os métodos desenvolvidos, mais de 400 amostras foram analisadas. Apesar da baixa taxa de amostras não conformes, HPAs foram mensurados em 23% das amostras de pescado (n = 85), compreendendo valores até 156 µg kg–1 para o conjunto de marcador de contaminação de alimentos 8HPAs. O composto carcinogênico benzo[a]pireno (B[a]P) estava presente em 7,7% (n = 29) das amostras. Os resultados da avaliação de risco indicaram que o desastre foi de baixa preocupação à saúde dos consumidores de pescado. Apesar disso, a exposição aos HPAs deve ser mantida o mais baixo quanto razoavelmente possível. Os produtos desta tese foram úteis não apenas para a inspeção de pescado, mas também foram aplicados na investigação forense do desastre. Concentrações de até 39.456 µg kg–1 de HPAs foram mensuradas em aves, mamíferos e répteis. Dessa forma, foi demonstrada a importância de os laboratórios oficiais de controle respaldarem as investigações e ações das autoridades reguladoras, evitando prejuízos à economia pesqueira e preservando a saúde dos consumidores.