Procedimentos analíticos empregados na análise dos PQA

Os ensaios analíticos empregados seguem os procedimentos estabelecidos para os parâmetros físico-químicos e microbiológicos de água superficial descritos no Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater (1998), publicado pela American Public Health Association (APHA), e no Guia Nacional de Coleta e Preservação de Amostras (2011), publicado pela Agência Nacional de Águas (ANA).

Durante a campanha de amostragem foram realizados os seguintes procedimentos (Quadro 4.4):

 Registro, em ficha individual por ponto, das coordenadas UTM do local e descrição das características biofisiográficas do ponto;

 Registro fotográfico do ponto de coleta, dos trechos à montante e à jusante do mesmo, bem como do seu entorno;

 Calibração dos sensores do medidor multiparâmetro HI9829 (HANNA, 2013), seguindo as recomendações constantes no manual de instruções do aparelho. Tal procedimento foi realizado apenas no primeiro ponto de cada campanha de amostragem. Foi realizada a calibração individual por parâmetro. Abaixo são apresentados os pontos padrão utilizados na calibração dos parâmetros:

- pH: pH 4,0, pH 7,0 e pH 10,0;

- Potencial de Oxidação-Redução: 470 mV; - Oxigênio dissolvido: OD 0 % e OD 100 %;

- Condutividade elétrica: CE 12,88 μS/cm; - Turbidez: 0 UNT, 20 UNT e 200 UNT;

 Coletas e análises efetuadas em triplicatas, com uma amostragem a cada dez minutos, visando uma melhor representatividade do local amostrado. Tal procedimento diminui as chances de possíveis anomalias nos dados, melhorando a acurácia dos mesmos. Em cada amostragem da triplicata são realizados os seguintes procedimentos:

- Coleta de água superficial do ponto para ambientação do recipiente coletor (balde de aço inox de 7 litros), sendo posteriormente descartada;

- Coleta de água superficial, entre 0 e 30 centímetros da lâmina d’água, por meio do recipiente coletor. Desta, são coletadas três amostras de 100mL para análise de coliformes totais, E. coli, nitrato e cloreto. As mesmas são identificadas – número do ponto e número da amostra - e acondicionadas sob refrigeração em caixa térmica até o momento da análise, a fim de preservar suas características químicas e biológicas; e - Mensuração dos parâmetros físico-químicos, realizada a partir do medidor multiparamêtros HANNA HI9829. Os parâmetros medidos são temperatura, pH, turbidez, oxigênio dissolvido, condutividade elétrica, total de sólidos dissolvidos, resistividade e salinidade. A medição dos parâmetros é realizada mergulhando-se a sonda com sensores no recipiente coletor de amostras, após ambientação e estabilização dos sensores na amostra. Posteriormente, é realizado o registro dos valores medidos, na ficha individual do referido ponto e na memória do multiparâmetros, bem como o horário da coleta. Após cada análise, os sensores são lavados com água destilada.

As amostras coletadas foram analisadas após a campanha de amostragem. As medidas de nitrato e cloreto foram realizadas a partir do medidor multiparâmetros HANNA HI9829. Uma vez que o conector para os sensores de Nitrato e Cloreto é o mesmo que o de pH, procedeu-se inicialmente com a leitura de nitrato, e, posteriormente, a de cloreto. Foi realizada a calibração individual por parâmetro, com os pontos padrão de calibração de nitrato (10 ppm e 100 ppm) e cloreto (10 ppm e 100 ppm).

No Quadro 4.3 são apresentadas as faixas de medidas do multiparâmetros para os parâmetros de qualidade da água, os limites e teores máximos de concentração permitidos para águas das classes 1 e 2 (Brasil, 2005) e uma breve descrição dos sensores de medição.

Quadro 4.3 - Faixas de medidas das concentrações dos parâmetros de qualidade da água dos materiais/métodos empregados, limites e teores máximos de concentração

permitidos para águas das classes 1 e 2 (Brasil, 2005) e breve descrição dos sensores de medição. Parâmetro Faixa/Uni dade Precisão Limite máx. permitido (CONAMA) Características do sensor Pro p rieda d es fí sic a s Temperatura -5,00 a

55,00 ºC ± 0,15 °C - A sonda é calibrada em fábrica para as leituras da temperatura (HANNA, 2011). Condutividade

elétrica

± 1% da leitura ou ± 1

μS/cm o que for maior - O sensor combinado de CE/Turvação HI 7609829-4, inclui num único corpo, um sensor de condutividade com 4 eletrodos e um sensor de turvação, em conformidade com as normas ISO 7027. O sensor de turvação usa uma técnica óptica para medir as partículas suspensas na água (HANNA, 2011).

Turbidez 0,0 a 1000 UNT

± 0,3 UNT ou ± 2% da leitura, o que for maior

100 UNT Total de sólidos dissolvidos 0 a 400000 mg/L ± 1% da leitura ou ±1 ppm (mg/L) o que for maior 500 mg/L

TSD é calculado com base na condutividade da solução (TDS = factor x EC25). O fator de conversão TSD pode ser definido desde 0.00 a 1.00. Um fator de TSD típico para soluções iónicas fortes é 0.5, enquanto que para soluções iónicas fracas (ex.: fertilizantes) é 0.7. O valor padrão é 0.50 (HANNA, 2011).

Resistividade 0 a 999999 _Ω·cm - - A resistividade é calculada a partir da medição de condutividade (HANNA, 2011).

Pro p rieda d es q u ím ica s pH 0,00 a 14,00 pH ± 0,02 pH 6,0 a 9,0 pH

O sensor de pH/ORP possui um bolbo em vidro sensível para leituras de pH, um sensor em platina para medições redox e uma referência de dupla junção em prata/prata, com eletrolítica em gel (HANNA, 2011).

Oxigênio dissolvido 0,0 a 500.0% ± 1,5% da leitura ou ± 0,10 ppm (mg/L)

o que for maior

> 5 mg/L O2

O sensor de oxigênio dissolvido (O.D.) é um sensor galvânico. A membrana fina permeável a gás isola os elementos do sensor da solução de teste, mas permite a passagem do oxigênio. O oxigênio que passa através da membrana é reduzido no cátodo e provoca uma corrente, a partir da qual é determinada a concentração de oxigênio (HANNA, 2011).

Nitrato 0,02 a 200 ppm

± 5% da leitura ou 2 ppm, o que for maior

10 mg/L (10,011 ppm)

O ISE de Nitrato é um sensor de membrana líquida utilizado para a detecção de azoto nítrico em amostras de água doce. O sensor utiliza uma membrana polimérica produzida com um ionóforo de nitrato numa cabeça PVC um eletrodo referência prata/cloreto de com junção dupla e enchimento a gel. Este sensor é utilizado no local do sensor de pH na sonda (HANNA, 2011).

Cloreto

0,6 a 18000

ppm

± 5% da leitura ou 2 ppm, o que for maior

250 mg/L (250,28 ppm)

O ISE de Cloreto é um sensor de estado sólido combinado, utilizado para a detecção de íons de cloreto livres em amostras de água doce. O sensor utiliza uma pastilha de cloreto de prata alojada numa cabeça PEI um eletrodo referência prata/cloreto de com junção dupla e enchimento a gel. Este sensor é utilizado no local do sensor de pH na sonda (HANNA, 2011).

Salinidade 0.00 a 70,0 PSU

±2% da leitura ou ±0.01 PSU o que for

maior

- A medição da salinidade baseia-se na Escala Prática de Salinidade que utiliza a medição EC (HANNA, 2011).

1) Preparação do multiparâmetros e das soluções e materiais utilizados na calibração.

2) Soluções padrão para calibração dos sensores, acondicionadas em frascos identificados.

3) Seleção do parâmetro a ser calibrado.

4) Calibração por parâmetro. 5) Ambientação do recipiente de aço inox e coleta de amostra de água, em ponte.

5.1) Ambientação do recipiente de aço inox e coleta de amostra de água, em margem.

6) Separação de amostra para análise de coliformes totais,

E. Coli, nitrato e cloreto.

7) Ambientação e estabilização dos sensores na amostra, para posterior leitura

8) Registro dos valores medidos em tabela impressa e na memória do multiparâmetros.

A análise microbiológica referente aos coliformes totais e E. coli emprega o método por diluição seriada com teste cromogênico. Foi utilizado o dispositivo iMPNplateTM-1600 e substrato cromogênico definido ONPG-MUG para a contagem dos micro-organismos, e estufa portátil Termobac Microprocessada para incubação dos dispositivos com as amostras, com mensuração dos parâmetros após 24 horas de incubação a 36 ±0,5 °C (Quadro 4.5).

O iMPNplateTM-1600 é um dispositivo de enumeração microbiana projetado de acordo com o índice número mais provável (NMP), e apresenta limites de confiança de 95% conforme Standard Methods. O dispositivo contém poços de tamanhos variáveis: cinco poços de 10mL, cinco poços de 1mL, cinco poços 0,1mL, e o poço 16, com pouco mais de 55mL (AEMTEK, 2012). O dispositivo tem uma calha em torno dos poços que direciona a água excedente para o poço 16. Após misturar a água amostrada com o substrato cromogênico definido ONPG-MUG, a amostra é vertida diretamente nos poços, preenchendo todos os 15 poços. A água restante é então vertida para dentro do poço 16 do iMPNplateTM 1600. Uma película de selagem é aplicada para vedar o dispositivo (AEMTEK, 2012). Os dispositivos são então incubados à temperatura de 36 ±0,5 °C por um período de 24 horas.

O substrato cromogênico definido ONPG-MUG permite a análise simultânea da presença de E. coli e coliformes totais. A detecção de coliformes totais é fundamentada no substrato orto-nitrofenil-β-D-galactopiranosídeo (ONPG), que produz o-nitrofenol de cor amarelada, após a hidrólise com a enzima, caso exista coliformes (GREGHI, 2005). Já a detecção de E. coli é obtida através da ação da enzima β-glucoronidase, que ao reagir com o substrato MUG (4-methylumbelliferyl-β-D-glucuronide) confere fluorescência à amostra sob luz ultravioleta no comprimento de onda de 360 nm (GREGHI, 2005).

Após a incubação por um período de 24 horas, foi realizada a contagem do número de poços positivos em cada uma das categorias de volume (S – 0,1 mL; M – 1,0 mL; e L – 10 mL) e a combinação dos positivos foram utilizadas para estimar o valor do número mais provável (NMP), com base no Quadro Índice para leitura de Número Mais Provável (NMP) apresentado na Figura 4.7 (AEMTEK, 2012). O Quadro 4.5 apresenta de forma detalhada e ilustrada os procedimentos supracitados.

Concluída a leitura dos resultados, os dispositivos foram descontaminados por autoclave no Laboratório de Bioprocessos, da Faculdade de Engenharia de Alimentos da Unicamp, e descartados.

1) Ambientação da estufa para a temperatura de 36 °C.

2) Amostras acondicionadas em caixa térmica, sob refrigeração.

3) Remoção da embalagem esterilizada do dispositivo “Placa de NMP

iMPNplateTM1600”.

4) Diluição do substrato cromogênico definido ONPG-MUG na amostra de 100

mL de água.

5) Despejo da mistura amostra/substrato nos 15 poços da Placa de NMP

iMPNplateTM1600.

6) Vedação do dispositivo com película adesiva, deslizando a mão na direção esquerda/direita. Excesso fica no poço 16.

7) Fixação das abas da película adesiva nas laterais do dispositivo, de modo a deixar o

dispositivo selado.

8) Identificação, no dispositivo, do ponto e número da amostra. A amostra está pronta

para ser incubada.

9) Dispositivos encubados à temperatura de 36 °C, após 6 horas, já com mudança de cor

de alguns poços.

10) Dispositivos encubados à temperatura de 36 °C, após 24 horas, com mudança de

cor de vários poços.

11) Leitura do resultado de acordo com o método. A cor amarelada da amostra no poço indica positivo para coliformes totais.

12) Dispositivo observado em ambiente escuro com lanterna UV. Reação de fluorecência indica positivo para E. coli.

Figura 4.7 - Quadro Índice para leitura de NMP no dispositivo iMPNplateTM-1600. Fonte: AEMTEK iMPNplateTM-1600 User Manual and MPN Table v.1, 2012.

4.3.3 Extrapolação de parâmetros de qualidade da água e regionalização de sub-bacias