Um estudo foi realizado visando avaliar nova abordagem analítica para a determinação de um hidrocarboneto poliaromático nitrogenado (carbazol, CBZ) e um sulfurado (dibenzotiofeno, DBT) em amostras orgânicas líquidas usando fosforimetria na temperatura ambiente. Para isto, microemulsões sem detergente foram usadas para viabilizar a determinação destes compostos em solução. Um estudo preliminar das propriedades fosforescentes desses dois analitos foi realizado, sendo este dividido em duas etapas: (i) definição da composição da microemulsão (ME) e (ii) estudo do efeito da concentração da ME sobre o sinal fosforescente do analito. Como resultado, sinais fosforescentes com potencial analítico e em ambiente livre de interferências de fluorescência foram obtidos para várias das composições testadas. As condições experimentais foram otimizadas usando planejamento fatorial visando à maximização desses sinais fosforescentes para o CBZ (292/436 nm) e para o DBT (286/442 nm). A concentração de I- (íon de átomo pesado indutor de fosforescência), concentração de Na2SO3, pH e tipo de ME foram avaliadas. Essa abordagem permitiu que, na ME diluída, os valores de LD e de LQ para o CBZ fossem 2,6 ng mL-1 e 8,6 ng mL-1 e para o DBT de 7,4 ng mL-1 e 24,5 ng mL-1. As faixa lineares estenderam-se até 800 ng mL-1 (CBZ) e até 1400 ng mL-1 (DBT). Amostras orgânicas líquidas (frações combustíveis do petróleo e extratos orgânicos de amostras ambientais) fortificadas com os analitos foram usadas para testar os métodos. Estratégias apropriadas para cada tipo de amostra são apresentadas. Porcentuais de recuperação para CBZ e para o DBT ficaram dentro da faixa de 90 a 110 %. Interferências mútuas e de outras substâncias foram avaliadas.