Uso de modelagem PCA na discriminação da origem geográfica de águas minerais comercializadas na cidade de Santarém-PA, a partir dos teores de macro e micronutrientes minerais.

ISBN 978-85-85905-19-4

Área

Química Analítica

Autores

Costa, S.C. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO OESTE DO PARÁ) ; Faial, K.C.F. (INSTITUTO EVANDRO CHAGAS) ; Carneiro, B.S. (INSTITUTO EVANDRO CHAGAS) ; Gomes, V.V. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO OESTE DO PARÁ) ; Dourado, G.S. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO OESTE DO PARÁ) ; Lima, A.K.O. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO OESTE DO PARÁ) ; Taube Junior, P.S. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO OESTE DO PARÁ) ; Vasconcelos, A.A. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO OESTE DO PARÁ)

Resumo

Este trabalho justifica-se pela criação de um modelo de Analise por Componentes Principais (PCA) que relacione os teores de minerais de amostras de águas com suas respectivas fontes. Para isso foram coletadas amostras de igual proporção de três envasadoras, totalizando 30 amostras. Para a análise de minerais foi utilizado a técnica de ICP OES tendo os valores de recuperação entre 90 e 110%. Com os teores obtidos, foi possível criar um modelo de PCA, com uma porcentagem de 54.4% da variância total dos dados, que discriminou as amostras geograficamente de acordo com os teores de minerais.

Palavras chaves

água mineral; PCA; ICP OES

Introdução

O consumo de água mineral engarrafada no Brasil apresenta um crescimento contínuo (BRASIL, 1994), causado pela grande poluição de rios, o que acarreta em um tratamento de água potavel não tão eficiente. Visto que a água potável é proveniente, na maioria das vezes, de rios de água doce, geralmente os consumidores buscam uma água saudável, livre de impurezas para uso diário (VILLENA et al., 1996), como a água mineral. Com a grande importância que a água representa para o ser humano e o contínuo aumento do consumo, faz-se necessário o uso de análises químicas multielementares, como a Espectrometria de Emissão Óptica com Plasma Indutivamente Acoplado (ICP OES), que viabiliza procedimentos rápidos e simples para monitorar macro e micronutrientes minerais (SOUSA et al., 2016), bem como o uso da Análise por Componentes Principais (PCA), que é um método de classificação quimiométrico (VANDEGINSTE et al., 1998) muito utilizado pela literatura nas produções científicas. Este método possibilita prognosticar várias propriedades quantificáveis de um conjunto de amostras, as quais não é diretamente mensurável, mas que se relaciona com as medidas analíticas que são obtidas (BEEBE et al., 1998). O uso de análise como esta, se justifica no fato de que por uma simples visualização numérica não se conseguiria inferir a correlação entre elas e, sobretudo, a capacidade de discriminação de amostras. Por fim, o objetivo deste estudo é quantificar os teores de macro e micronutrientes minerais em amostras de água mineral para a criação de um modelo PCA que discrimine-as de acordo com a origem geográfica de suas fontes.

Material e métodos

Foram coletadas 30 amostras de água mineral de três envasadoras que comercializam o produto na cidade de Santarém, Pará, sendo estas localizadas em Benevides-PA, Santarém-PA na comunidade de Cucurunã e em Manaus - AM. Foram coletadas 10 amostras de água, de dois lotes distintos, de cada envasadora. Os teores de minerais nas amostras foram quantificados através da técnica de Espectrometria de Emissão Ótica com Plasma Induzido (ICP OES) utilizando o equipamento ICP OES Modelo iCAP 6000, Visão axial (THERMO SCIENTIFIC, 2011) com um sistema de amostragem automático (ASX 520, CETAC). O controle das condições operacionais do ICP OES foi realizado com o software iTEVA. Para certificação dos resultados, foi utilizada amostra de referência para elementos traços em água (SRM 1643e, NIST, USA) e os valores da recuperação ficaram entre 90 e 110%. Para efetuar a PCA foi empregado o programa estatístico Minitab® 17.1.0, a partir da construção de uma matriz 30x15.

Resultado e discussão

A análise dos componentes principais mostrou que as componentes 1 e 2 apresentaram a formação de três agrupamentos distintos como é mostrado na figura 1. Nessa modelagem a PC1 e PC2 representam 33,9% e 20.5%, respectivamente da variância total dos dados. Está porcentagem de variância foi relativamente baixa devido à baixa quantidade amostral. De acordo com a modelagem feita pode-se afirmar que as amostras pertencentes a fonte A1 foram agrupadas levando em conta o teor de Cr, Pb e Cu, enquanto que para a fonte A2 os minerais significativos foram Mn, Zn, Fe, Co, Al e Ni, já as amostras provenientes da fonte A3 apresentaram relevância no teor de Ca, Mg, Ba, K e ainda Cr. Para Silva et., al (2002) esse comportamento pode estar associado à particularidades do solo das respectivas regiões, da profundidade dos aquíferos e com a composição mineralógica da água dos lençóis freáticos.

PCA - Gráfico de Biplot correspondente a classificação da matriz de 30 amostras de água por 15 variaveis de minerais.

Conclusões

Com isso, reforçou-se que o uso do método exploratório PCA demonstrou ser relevante, pois possibilitou correlacionar os teores de minerais com as envasadoras das diferentes amostras de água mineral. Com a modelagem criada foi possível discriminar geograficamente as fontes das águas de acordo com os 15 minerais analisados. Em relação a baixa porcentagem de variação total das PCA’s, julga-se necessário que novas análises com mais representatividade amostral precisam ser feitas. Por fim, o uso de PCA mostra significância uma vez que as amostras se agruparam corretamente de acordo com sua fonte.

Agradecimentos

a UFOPA, ao Instituto Evandro Chagas, a FAPESPA, ao Laboratório de Toxicologia (SAMAM/IEC/SVS/MS) e ao LEBIQ.

Referências

Beebe, K. R.; Pell, R. J.; Seasholtz, M. B.; Chemometrics: A Practical. Guide, John Wiley & Sons: New York, 1998;
BRASIL. Ministério de Minas e Energia. Departamento Nacional de Produção Mineral. Sumário mineral. Brasília, 1994. v. 14;
SOUSA, R. A.; NETO, W. B.; POPPI, R. J., BACCAN, N.; CADORE, S. Classificação de água de coco processada e natural por meio de HCA, PCA e teores de íons metálicos determinados por ICP OES. Quim. Nova, 654–656, 2006;
SILVA, F.V. et al . Discriminação geográfica de águas minerais do Estado de São Paulo através da análise exploratória. Eclética Química, São Paulo, v. 27, n. spe, 2002;
Vandeginste, B. G. M.; Massart, D. L.; Buydens, L. M. C.; De Jong, S.; Lewi, P. J.; Smeyers-Verbeke, J.; Handbook of Chemometrics and Qualimetrics: Part b, Elsevier: Amsterdam, 1998;
VILLENA, R.S.; BORGES, D.G.; CURY, J.A. Avaliação da concentração de flúor em águas minerais comercializadas no Brasil. Rev Saúde Pública, 1996;30:512-8.