Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.6, p.40034-40045 jun. 2020. ISSN 2525-8761
Quantificação do teor de metais em águas engarrafadas comercializadas no
município de Belém através de espectrometria de emissão ótica
Quantification of metal content in bottled waters commercialized in the
municipality of Belém through spectrometry of optical emission
DOI:10.34117/bjdv6n6-513Recebimento dos originais: 23/05/2020 Aceitação para publicação: 23/06/2020
Clauderi Rodrigues de Almeida
Pós-graduação em Química (Mestrado - Universidade Federal do Pará) Instituição: Universidade Federal do Pará (Campus Belém) Endereço: R. Augusto Corrêa, 01 - Guamá, Belém – PA, Brasil
E-mail: [email protected]
Augusto Fernando Souza de Oliveira
Graduando em Química Bacharelado (Universidade Federal do Pará) Instituição: Universidade Federal do Pará (Campus Belém) Endereço: R. Augusto Corrêa, 01 - Guamá, Belém – PA, Brasil
E-mail: [email protected]
Simone de Fátima Pinheiro Pereira
Doutora em Química pela Universidade Federal da Bahia Instituição: Universidade Federal do Pará (Campus Belém) Endereço: R. Augusto Corrêa, 01 - Guamá, Belém – PA, Brasil
E-mail: [email protected]
Kellen Heloizy Garcia Freitas
Doutora em Química pela Universidade Federal de São Carlos Instituição: Universidade Federal do Pará (Campus Ananindeua) Endereço: Tv. We Vinte e Seis, 2 - Coqueiro, Ananindeua - PA, Brasil
E-mail: [email protected]
Davis Castro dos Santos
Doutor em Química pela Universidade Federal do Pará Instituição: Universidade Federal do Pará (Campus Altamira) Endereço: 030, R. Cel. José Porfírio - Recreio, Altamira – PA, Brasil
E-mail: [email protected]
Hemilton Cardoso da Costa
Mestre em Química pela Universidade Federal do Pará Instituição: Universidade Federal do Pará (Campus Belém) Endereço: R. Augusto Corrêa, 01 - Guamá, Belém – PA, Brasil
Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.6, p.40034-40045 jun. 2020. ISSN 2525-8761 Thiago de Melo e Silva
Pós-graduação em Química (Doutorado - Universidade Federal do Pará) Instituição: Universidade Federal do Pará (Campus Belém) Endereço: R. Augusto Corrêa, 01 - Guamá, Belém – PA, Brasil
E-mail: [email protected]
Ronaldo Magno Rocha
Doutor em Química pela Universidade Federal do Pará
Instituição: Secretaria de Estado de Saúde Pública – Laboratório Central do Estado do Pará (LACEN/PA)
Endereço: Av. Augusto Montenegro, 524 - Parque Guajará, Belém - PA, Brasil) E-mail: [email protected]
RESUMO
Nos últimos anos tem sido verificado um crescimento considerável no consumo de águas engarrafadas no Brasil, aumentando de 0,3 para 18,5 L per capita/ano. Para atender essa demanda, as indústrias aumentaram a produção, novas empresas surgiram e, consequentemente, surge a necessidade do monitoramento da qualidade dessas águas no mercado. O objetivo deste trabalho foi a quantificação do teor de metais em águas engarrafadas, de cinco marcas comercializadas em supermercados na cidade de Belém-PA. Foram utilizadas 120 (cento e vinte) amostras provenientes de oito locais da cidade. A determinação de metais foi feita utilizando um ICP-OES modelo VISTA PRO. Os resultados obtidos foram comparados com os valores máximos permitidos (VMP) de acordo com a Portaria de Consolidação N°5/17 do Ministério da Saúde. Os teores médios de Al, Fe, Na e Ba estiveram abaixo do máximo permitido na referida Portaria (0,2 mg/L e 0,7 mg/L, respectivamente) não apresentando, portanto, nenhum tipo de contaminação por metais tóxicos. Os metais mais abundantes foram: Na (1,7594 mg/L), Mg (0,3156 mg/L), K (0,2756 mg/L) e Ca (0,1644 mg/L). estando apenas uma amostra com teor de bário fora dos padrões da referida Portaria, indicando uma provável contaminação pontual durante a captação, envase ou devido à possível adição de sais de bário nessas águas.
Palavras-chave: Parâmetros Químicos, Controle de qualidade, Saúde.
ABSTRACT
In recent years there has been a considerable growth in bottled water consumption in Brazil, increasing from 0.3 to 18.5 L per capita/year. To meet this demand, industries have increased production, new companies have emerged and, consequently, the need to monitor the quality of these waters in the market has arisen. The objective of this work was the quantification of the metal content in bottled waters of five brands sold in supermarkets in the city of Belém-PA. One hundred and twenty (120) samples were used from eight locations in the city. The determination of metals was done using an ICP-OES model VISTA PRO. The results obtained were compared with the maximum allowed values (VMP) following the Consolidation Ordinance N°5/17 of the Ministry of Health. The average contents of Al, Fe, Na, and Ba were below the maximum allowed in the aforementioned Ordinance (0.2 mg/L and 0.7 mg/L, respectively) and therefore did not present any type of contamination by toxic metals. The most abundant metals were Na (1.7594 mg/L), Mg (0.3156 mg/L), K (0.2756 mg/L) and Ca (0.1644 mg/L). with only one sample with barium content outside the standards of the mentioned Ordinance, indicating probable occasional contamination during collection, filling, or due to
Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.6, p.40034-40045 jun. 2020. ISSN 2525-8761 the possible addition of barium salts in these waters.
Keywords: Chemical Parameters, Quality Control, Health.
1 INTRODUÇÃO
O consumo de água mineral aumentou nos últimos trinta anos de 0,3 L para 18,5 L per
capita por ano (Machado et al., 2013). Esse aumento pode ser explicado por diversos fatores,
desde a procura por um estilo de vida mais saudável e maior bem-estar até o aumento populacional, que contribui para a escassez de água em algumas regiões do mundo, aumentando a exportação do produto. O Brasil é o sexto maior mercado consumidor de água engarrafada, sendo este produto a quinta maior economia de bebidas (em volume), ficando atrás de refrigerante, leite, cerveja e café solúvel e a frente de sucos (em pó e industrializados) e vinhos (Moura et al., 2011).
A qualidade do sistema de distribuição de água, refletida na qualidade da água distribuída para a população determina a confiabilidade no sistema e na segurança do consumidor em relação ao produto que recebe em casa. Nos países em desenvolvimento, a credibilidade do sistema público de abastecimento de água é posta em dúvida (Alves et al., 2019) e a água da torneira é comumente substituída pelas águas envasadas. Muito do aumento do consumo de água engarrafada no Brasil se deve também à falta de confiabilidade da população em relação ao sistema de tratamento e distribuição da água (Macêdo, 2001). Soma-se a isso o fato de que cada vez mais a água doce tem se tornado um recurso escasso e mais degradado, dificultando os sistemas de tratamento para abastecimento humano. Diante disso, a água tem adquirido relevância política crescente (Formiga et al., 2020).
O maior consumo de água engarrafada provocou o aumento de pesquisas sobre o produto, principalmente em decorrência do surgimento de casos de contaminação de águas engarrafadas em diversos lugares. Na Cidade do México, por exemplo, há alguns anos, pelo menos uma em cada cinco amostras das águas envasadas analisadas não cumpriam as normas de qualidade, nas quais foram detectadas a presença de coliformes fecais (Robles et al., 1999). Em águas engarrafadas do Estado do Alabama, nos Estados Unidos, foi detectada a presença do Víbrio
cholerae, agente causador da cólera, além da Salmonella entérica, causador da febre tifoide
(Ikem, et al. 2002).
Há, no entanto, uma problemática relacionada à necessidade por maiores vazões das fontes de surgências naturais, uma vez que estas não estão mais sendo capazes de suprir a
Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.6, p.40034-40045 jun. 2020. ISSN 2525-8761 demanda. Muitas vezes essa problemática perpassa por uma séria discussão acerca da proteção dessas fontes naturais e a qualidade dessas águas para o abastecimento das unidades envasadoras, que, por sua vez, acabam se valendo da perfuração de poços “artesianos” como a primeira saída para a satisfação do mercado consumidor. Nessa conjuntura, aparecem no mercado diversas denominações para águas envasadas, como as águas de mesa, águas adicionada de sais, águas naturais potáveis, etc. No entanto, o grau de aceitação dessas águas é muitas vezes questionado pelos consumidores, principalmente no que toca ao seu paladar, causando, na maioria das vezes, a rejeição pelo produto (Reis, 1998).
Nesse contexto, faz-se necessário a realização de estudos sobre a qualidade e a composição química das diversas marcas de água comercializadas. Tais estudos são de fundamental importância para garantir a segurança dos consumidores e evitar problemas de saúde.
2 OBJETIVOS
2.1 OBJETIVO GERAL
O objetivo deste trabalho foi realizar a quantificação do teor de metais utilizando a espectrometria de emissão ótica em águas engarrafadas, de cinco marcas comercializadas em supermercados na cidade de Belém-PA e sua comparação com a legislação brasileira para água de consumo.
3 METODOLOGIA
3.1 ÁREA DE ESTUDO E AMOSTRAGEM
As coletas das águas foram realizadas na cidade de Belém-PA, onde foram selecionadas 5 marcas de águas engarrafadas não gaseificadas, comercializadas em garrafas de 500 ml, sendo adquiridas em comércio local da cidade de Belém-PA. Foram escolhidos 8 estações de coletas, demarcadas por Quadrantes, como mostrado na Figura 1, e em cada quadrante foram coletadas amostras de água de cinco marcas. Para cada marca, foram coletadas três amostras do mesmo lote e de mesmo volume, ao que resultaram em um total de 120 amostras.
As amostras, após a coleta foram transportadas na sua embalagem comercial original, lacradas e em temperatura ambiente, encaminhadas até o laboratório de química analítica e ambiental (LAQUANAM), onde foram armazenadas 5 °C e posteriormente analisadas.
Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.6, p.40034-40045 jun. 2020. ISSN 2525-8761 3.3 ANÁLISES DE METAIS POR ICP-OES
A análise das amostras de água foi realizada por espectrometria de emissão ótica com plasma indutivamente acoplado (ICP-OES) com a finalidade de quantificar os metais nas amostras de água nas condições descritas na Tabela 1. O ICP-OES utilizado foi o espectrômetro simultâneo com configuração axial, modelo Vista-Pro (Varian), localizado no Laboratório de Química Analítica e Ambiental (LAQUANAM) da UFPA. Os elementos quantificados foram Ag, Al, B, Be, Ba, Ca, Fe, K, Mg, Na, Pb, Cd e Cr.
Figura 1: Pontos amostrais.
Fonte: Adaptado Google Earth, 2016.
Os comprimentos de onda () das linhas de emissão, os limites de detecção e quantificação para cada elemento, assim como os parâmetros da curva analítica coeficiente angular, linear e de correlação estão na Tabela 2, com valores de concentração em µg/L.
O limite de detecção (LD) e limite de quantificação (LQ) dos métodos foram realizados com a determinação de 10 brancos em momentos diferentes. O limite de detecção é definido como a menor quantidade de um analito que pode ser detectado em uma amostra. O limite de quantificação é a menor quantidade de um analito que pode ser quantitativamente determinada com adequada exatidão e precisão (BRITO et al., 2003).
Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.6, p.40034-40045 jun. 2020. ISSN 2525-8761 Tabela 1. Condições de operação do ICP-OES.
Parâmetros Condições
Potência da radiofrequência (kW) 1,0
Pressão do nebulizador (kPa) 200
Fluxo de argônio do plasma (L/min) 15
Fluxo de argônio auxiliar (L/min) 1,5
Introdução da amostra (s) 17
Tempo de lavagem (s) 25
Tempo de estabilização (s) 10
Tempo de leitura (s) 1
Velocidade da bomba peristáltica (RPM) 15
Tabela 2. Parâmetros analíticos
Elementos (nm) LD (µg/L) a b r Ag 328,068 0,0020 223,500 45,660 0,9958 Al 396,152 0,0040 39797,406 3223,085 0,9990 B 182,527 0,0057 2005,100 133,44 0,9992 Be 313,042 0,0001 1019009 -863,865 0,9999 Ba 233,527 0,0001 3175,700 234,990 0,9986 Ca 396,847 0,0022 1226416,250 74747,883 0,9994 Cd 226,502 0,0022 37742,988 217,351 0,9999 Cr 267,716 0,0097 15263,74 218,575 0,9999 Fe 234,350 0,0036 22402,365 767,360 0.9994 K 731,426 0,0104 62877,449 8390,014 0,9999 Mg 279,553 0,0004 464777,781 23846,568 0,9995 Na 566,348 0,0004 814389,750 77284,211 0,9991 Pb 220,353 0,0271 1235,365 75,046 0,9996 4 RESULTADOS E DISCUSSÕES
Na Tabela 3 são apresentadas as médias obtidas para cada elemento nas amostras de água engarrafada. Os valores obtidos foram comparados com os valores máximos permitidos (VMP) pela Portaria de Consolidação nº 5/2017 do Ministério da Saúde (PRC Nº 5/2017) a qual dispõe sobre os procedimentos de controle e de vigilância da qualidade da água para consumo humano e seu padrão de potabilidade. Como as águas avaliadas neste trabalho são para consumo humano adotou-se os padrões de referência citados nesta Portaria para avaliar a qualidade das águas analisadas.
As concentrações de metais nas águas estudadas estiveram sempre muito abaixo do máximo permitido pela referida Portaria. As concentrações de Pb, Cd e Cr estiveram sempre abaixo do Limite de Detecção (LD). A ausência desses metais nas águas estudadas deve-se
Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.6, p.40034-40045 jun. 2020. ISSN 2525-8761 provavelmente à própria natureza das águas confinadas, uma vez que são protegidas por rochas, muitas vezes a elevadas profundidades, onde grande parte dos metais não é encontrada. Em outras regiões, onde a contaminação do solo e de águas subterrâneas por resíduos industriais é mais comum, podem ser encontradas concentrações desses elementos acima do limite máximo estabelecido pela legislação. Beato et al. (2000), por exemplo, encontraram concentrações de Ba em aquíferos de águas minerais em Barreiro do Araxá acima do máximo estabelecido pela PRC Nº 5/2017, chegando a quase 3 vezes mais que o máximo permitido. Barandas et al. (2011), por sua vez, encontraram concentrações de Cd, Pb e Cr em águas minerais do Rio de Janeiro abaixo do máximo permitido pela referida Portaria.
A presença de metais em águas subterrâneas muitas vezes deve-se a processos naturais, como a dissolução de rochas subterrâneas. No entanto, a grande parcela da presença de metais tóxicos nessas águas é decorrente da emissão de efluentes industriais no solo, provenientes de atividades industriais como as de solda, de galvanoplastia, metalúrgica, química, de fertilizantes, têxtil, agrícola, curtumes, etc. (Fernandes et al., 2007).
Tabela 3: Valores médios dos elementos estudados.
Variáveis Marca 1; CV (%) Marca 2; CV (%) Marca 3; CV (%) Marca 4; CV (%) Marca 5; CV (%) VMP (PRC Nº 5/2017) Ag (mg/L) 0,021; 64,70 0,044; 45,43 0,028; 104,71 0,030; 54,00 0,025; 51,20 - Al (mg/L) <LD 0,004; 210,62 0,001; 282,84 0,042; 49,82 0,033; 18,59 0,2 B (mg/L) 0,034; 71,97 0,011; 149,29 0,009; 132,27 0,007; 144,89 0,008; 110,35 - Be (mg/L) <LD <LD <LD 0,001; 10,77 <LD - Ba (mg/L) 0,103; 255,65 <LD 0,002; 282,84 <LD 0,033; 28,34 0,7 Ca (mg/L) 0,369; 173,44 0,087; 50,86 0,013; 268,56 0,094; 30,57 0,259; 26,31 - Fe (mg/L) <LD; 0,001; 195,71 0,001; 212,41 0,008; 81,82 0,001; 228,81 0,3 K (mg/L) 0,760; 123,85 0,105; 9,67 0,073; 48,09 0,114; 30,82 0,326; 21,71 - Mg (mg/L) 0,722; 5,16 0,214; 2,38 0,135; 33,57 0,248; 21,84 0,468; 15,90 - Na (mg/L) 5,653; 55,86 0,524; 3,78 0,422; 45,32 0,487; 2,39 1,711; 20,68 200 Pb (mg/L) <LD <LD <LD <LD <LD 0,01
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Cr (mg/L) <LD <LD <LD <LD <LD 0,05
Cd (mg/L) <LD <LD <LD <LD <LD 0,005
LD: Limite de detecção; CV: Coeficiente de Variação; VMP: Valor Máximo Permitido; MS: Ministério da Saúde
De acordo com Palheta (2008), na região metropolitana de Belém, os aquíferos mais explotados estão localizados na formação Barreiras, que ocorrem em profundidades entre 25 e 90 m. São, na verdade, aquíferos livres e semilivres. Suas águas são caracterizados como cloretada sódica e bicarbonatada sódica e com pH entre 3,4-5,2. Todavia, Palheta (2008) reitera que as águas desse sistema apresenta pH entre 7,0 e 7,5. Aquíferos da formação Pirabas Superior são confinados por camadas de arenito calcífero/calcários (constituídos principalmente por cálcio e magnésio) que se alternam com argilitos e siltitos, que, por sua vez, possui concentrações elevadas de feldspatos e micas. De acordo com MME (2002), o sistema aquífero Pirabas Inferior, constitui-se, predominantemente, de camadas repetitivas de arenitos com intercalações mais espessas de argilas e siltito. Estes sistemas jazem abaixo de 180 m e se apresentam com boa potabilidade e baixíssimos teores de ferro.
Na Figura 2 observa-se os boxplots de alguns metais e a distribuição entre as diferentes marcas analisadas. Todos os metais apresentam-se em conformidade com a PRC Nº 5/2017 do Ministério da Saúde. Nota-se ainda que uma amostra apresenta teor de bário acima do limite definido pela Portaria. O Bário está presente naturalmente no solo, encontrando-se principalmente na forma de barita em rochas constituídas por feldspatos ricos em bário. No entanto, pode ser introduzido nos sistemas naturais por meio da disposição de resíduos provenientes da produção de fogos de artifício, vidros, pigmentos, além do emprego desse metal em lamas de perfuração (Savazzi, 2008). Levando em consideração que essa foi a única amostra que apresentou contaminação, é possível que tenha ocorrido contaminação durante a captação da água, ainda na fonte ou durante o processo de envase. Há ainda a possibilidade de adição de sais de bário acima do recomendado no lote ao qual pertence a amostra, justificando o elevado teor do elemento. De qualquer maneira, a elevada presença desse elemento em uma amostra sugere a necessidade de maior atenção durante a captação e envase, bem como durante o enriquecimento dessas águas por sais, evitando riscos à saúde dos consumidores.
Pela Figura 4 percebe-se que as marcas que apresentam maiores concentrações de metais são as marcas 1 e 5, principalmente com relação ao K, Mg e Ca. O magnésio e o cálcio são os principais contribuintes para a variação nos valores de dureza da água, estando presentes em rochas carbonatadas. Como todas as águas estudadas eram provenientes de fontes localizadas
Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.6, p.40034-40045 jun. 2020. ISSN 2525-8761 na região metropolitana de Belém, a presença desses elementos deve-se possivelmente à própria constituição geológica da região onde os aquíferos estão confinados.
Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.6, p.40034-40045 jun. 2020. ISSN 2525-8761 Figura 4: Distribuição dos elementos entre as Marcas
O sódio aparece como o elemento mais abundante em todas as marcas estudadas. O sódio é um dos metais alcalinos mais abundantes nas águas subterrâneas, ocorrendo principalmente sob a forma de cloretos. A elevada concentração de sódio nessas águas pode decorrer de fontes minerais de feldspatos. O potássio, por sua vez, é bastante abundante em regiões com formações minerais de feldspatos (k-feldspatos) e micas, que estão presentes na constituição hidrogeológica da região metropolitana de Belém, como citado anteriormente. Nas águas subterrâneas, os teores médios desse elemento variam de 1 a 5 mg/L (Santos, 2008).
5 CONCLUSÕES
A quantificação do teor de metais em águas engarrafadas de cinco marcas e comercializadas no município apresentam características químicas dentro dos padrões de potabilidade estabelecidos pela PRC Nº 5/2017 do Ministério da Saúde. As análises dos elementos mostrou baixos teores de metais tóxicos, estando apenas uma amostra com teor de bário fora dos padrões da referida Portaria, indicando uma provável contaminação pontual durante a captação, envase ou devido ao possível adição de sais de bário nessas águas. Nesse sentido, torna-se importante o monitoramento da qualidade dessas águas dentro das próprias empresas e fora delas, uma vez que, observada a contaminação, pode-se verificar as causas e corrigir os problemas, evitando riscos à saúde dos consumidores. É importante a fiscalização dos órgãos responsáveis pela vigilância a esses locais, impedindo que ocorra a introdução indevida de substâncias que possam causar algum efeito danosa à saúde e ao meio ambiente.
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