Uso de marcador químico para validação de coleta de água de chuva e de deposição atmosférica na cidade de Belem

ISBN 978-85-85905-19-4

Área

Química Analítica

Autores

Porfírio, D. (ELETRONORTE) ; da Costa, M.L. (PPGG-UFPA) ; Nascimento, R.K.S. (ICEN-UFPA)

Resumo

A chuva, a deposição de sais e outros constituintes na superfícies de isoladores elétricos, os submete a efeitos térmicos, elétricos e intempéricos, que podem resultar em desligamentos de linhas de transmissão.O conhecimento sobre a composição química da água de chuva na região de Belém colabora com as atividades de manutenção de linhas de transmissão de energia na Eletronorte Eletrobras. Neste trabalho utiliza-se LiBr como marcador químico com a intenção de validar a coleta de água de chuva e de deposição de particulados atmosféricos para determinacao de ions majoritarios por cromatografia ionica.

Palavras chaves

marcador de LiBr; cromatografia iônica; água de chuva e deposição

Introdução

O número de estudos relacionados à composição química da água de chuva vem aumentando nos últimos anos devido à maior preocupação com problemas ambientais, tais como acidez da atmosfera e mudanças climáticas1. A chuva, a deposição de sais e outros constituintes na superfícies de isoladores elétricos, os submete a efeitos térmicos, elétricos e intempéricos, que podem resultar em desligamentos de linhas de transmissão. O conhecimento sobre a composição química da água de chuva e as taxas de deposição na região de Belém deve colaborar de como as atividades de manutenção e avaliação do desgaste de materiais, tais como condutores e isoladores em linhas de transmissão de energia. A composição da atmosfera local e regional pode afetar o transporte de carga e acelerar reações de degradação por corrente de fuga nas linhas de transmissão. Todas as etapas analíticas são importantes, mas no caso da coleta de água de chuva, as etapas de descontaminação, preparação, exposição do coletor e transferencia da amostra propriamente dita, podem influenciar em maior ou menor grau a precisão total e a confiabilidade dos resultados. Um marcador ou tracador químico e definido como uma espécie química ou biológica que serve para marcar uma fase específica ou parte de um sistema qualquer, substância que pode ser usada para seguir, quer pontualmente ou de forma contínua, o comportamento de um determinado sistema ou componente; tal como volume de água quer em ambiente aberto ou subterrâneo. Tracadores quimicos sao compostos nao radioativos como os haletos (iodetos e brometos) ou moléculas orgânicas detectáveis por analise química (cromatografia ionica , espectrometria de massas e ressonância magnética nuclear). Haletos de metais alcalinos como KI e KBr sao facilemente utilizados como tracadores desde que tenham baixa tendencia a ocorrer ou se formar no compartimento analisado4. Assim neste estudo propõem-se o uso do brometo de lítio (LiBr) como marcador para a validação da coleta de agua de chuva para a determinação da concentração de íons majoritários por cromatografia iônica.

Material e métodos

Entre março e junho-2016 foram coletados 58 eventos de precipitação de 24h na SE Miramar, nas coordenadas 1º24’04”S e 48o 29’32 W em coletor manual de área de 380 cm, instalado a 1,5m de altura. A cada coleta foram adicionados ao coletor 1mL de solucao LiBr (VETEC) com concentracao de 1089,693 mg/L,foram registrados os volumes totais de precipitação e transportadas ao laboratório diariamente. Os frascos de coleta foram previamente lavados com agua ultra pura e descontaminados, foram avaliados brancos de coleta com e sem o marcador para comparar a influencia do mesmo nos parâmetros analiticos. O ensaio de cátions e ânions nas amostras de água de chuva foram realizados em duplicata em um cromatógrafo de íons ICS5000 que é composto por módulos de análise simultâneo para cátions e ânions, que contêm: 01 auto-amostrador automático (AD-SV), um divisor de fluxo de amostras, duas bombas (uma gradiente e outra isocrática DP-5000), dois geradores de eluentes eletroquímicos (EGC1 - MSA e EGA2 - KOH), dois módulo de colunas cromatográficas analíticas e de guarda, um injetor automático, dois detectores de condutividade (DC-5000), um detector de UV (deutério-tungstênio-VWD). Os valores de concentracao iônica medidos foram validados considerando os balanços iônicos calculados de acordo com critérios de eletro neutralidade preconizados por Leal, Fontenele, Pedrotti, e Fornaro(2004).

Resultado e discussão

Uso do marcador, Foram verificados nos cromatogramas medidos a resolução dos picos cromatográficos, os limites de detecção, o número de pratos teóricos. Foram medidas as concentrações dos ions majoritários (sódio, potássio, amônio, cálcio, magnésio, fluorteto,cloreto,nitrito, nitrato, sulfato e fosfato) nas amostras de agua de chuva e tambem as conecentrações de Li+ e Br- adicionados em cada evento de precipitação. A partir das concentracoes de Li e Br, foram calculados as diluicoes observadas e as razão Li/Br, as recuperacoes de Li e Br adicionadas. Para testar a eficiência do marcador fez-se a comparacao dos cromatogramas e avaliou-se as resolucoes obtidas. Utilizando a equacao de diluição e sabendo o volume recolhido no coletor, pode-se comparar a concentracao teórica com a concentracao medida, para verificar a incerteza de coleta, avaliando a eficiência de limpeza, perdas, possiveis contaminações e erros de procedimento de coleta. Observou-se que nas ocorrencias de razões calculadas menores que 8 e maiores que 14 sao explicadas por altas precipitacoes, com efeito de grandes diluicoes na concentracao do marcador o que implica em concentracoes abaixo do limite de detecao dos ions Li e Br (0,04 e 0.09 mg/L) respectivamente. E nestes casos pode-se adotar esse criterio para rejeicao das amostras do conjunto a ser avaliado, eliminando assim amostras inadequadas ao resultado analitico.

Cromatograma obtido para amostra de menor precipitação pluviometrica.


Cromatograma obtido para amostra de maior precipitação pluviometrica.

Conclusões

As razões de Br/Li medidas variaram entre 8,52 a 12,5 e as recuperacões calculadas estiveram entre 99-126% durante o período de fevereiro a junho de 2016 para 49 eventos de precipitação (84,48% dos eventos observados). No caso de 9 amostras analisadas as razões foram menores que 7 ou maiores que 14, então estas foram rejeitadas no conjunto de análise, pois as determinacões estiveram da concentracao estiveram abaixo do limite de detecção. O LiBr mostrou-se um marcador tecnicamente eficiente em sistemas fechados e um método de avaliação de coletas de baixo custo. Trata-se de uma substancia com baixa toxicidade e pode ser empregada para a avaliação da competência e treinamento dos coletadores que efetuam o trabalho de campo.

Agradecimentos

Ao OCT Eletronorte Eletrobrás. À ANEEL pelo financiamento do P&D “Desenvolvimento de Tecnologia para Avaliação de Desempenho de Isoladores e Áreas de Alta Agressivid

Referências

1 Kulshrestha et al., 2003U.C. Kulshrestha, R.S. Kulshrestha, Kulshrestha, G.S.R. Sastry, M. Vairamani
Chemical characteristics of rainwater at an urban site of south-central India. Atmos. Environ., 37 (2003), pp. 3019–3026
2 IEC- International Electrotechinical Commission. IEC 60815-1. 2008, part 1, 58.
3 _____ IEC 60815-2. 2008, part 2, 26.
4 SILVA, Láuris Lúcia et al. Traçadores: o uso de agentes químicos para estudos hidrológicos, ambientais, petroquímicos e biológicos. Química nova, v. 32, n. 6, p. 1576-1585, 2009.