ANÁLISE MULTIVARIADA DAS ÁGUAS MINERAIS COMERCIALIZADAS NO MUNICÍPIO DE BELÉM, PARÁ-BRASIL.

ISBN 978-85-85905-25-5

Área

Química Analítica

Autores

Carvalho, C.L. (IFPA) ; Sá, R.C. (IFPA) ; Ferreira, R.K. (IFPA) ; Monteiro, R.L. (IFPA) ; Oliveira, J.S. (IFPA)

Resumo

Este trabalho fez aplicação da análise multivariada de reconhecimento de padrões nos parâmetros físico-químicos das principais marcas de águas minerais comercializadas no município de Belém-Pará com o objetivo de reconhecer possíveis padrões. Para isso coletou-se cem amostras de água mineral de quatro marcas diferentes, 25 de cada, comercializadas em dez bairros e analisou-se os parâmetros físico-químicos dureza, pH, condutividade, alcalinidade e ferro em seguida aplicou-se os métodos de análise de componentes principais e análise de agrupamento hierárquico para o reconhecimento de padrões. A partir do estudo dos gráficos de PCA e HCA observou-se a formação de três grupos, um com a marca A, outro com as marcas B, C e D; e um grupo com somente uma amostra da marca B.

Palavras chaves

Água mineral; Análise exploratória; Parâmetros físico-químico

Introdução

A água é o líquido mais abundante existente no planeta e está presente em todas as ações do cotidiano de um individuo, sem ela não sobreviveríamos mais do que poucos dias é um bem essencial para todos os seres vivos e está presente em varias atividades humana, de forma que não conseguiríamos viver sem ela. Usamos a água para beber, para preparar refeições, para a higiene pessoal e etc.. Nas últimas décadas, tem se verificado uma diminuição quantitativa e qualitativa das águas superficiais, fato que pode ser atribuído às atividades antrópicas. A progressiva poluição de águas é fator predominante que tem acarretado uma demanda maior de água mineral, para o consumo humano em todo o país. (Adeodato, 2006). As contaminações das águas minerais naturais podem ocorrer diretamente na fonte, no processamento, transporte e armazenamento (Inmetro, 2015). A população em geral considera a água mineral segura, mas não existem estudos que comprovem esta hipótese para a maioria das cidades brasileiras. Neste contexto, a avaliação de parâmetros físico-químicos de qualidade de águas minerais naturais se torna muito importante para a garantia da saúde pública (Cunha et al., 2012). De acordo com a origem e tratamento recebido, as características das águas potáveis variam, sendo de grande importância o conjunto de determinações físico-químicas, que avaliam essas propriedades. Esses referidos ensaios são destinados à verificação da qualidade de águas provenientes de poços, minas, água mineral e de abastecimento público. Este trabalho tem como objetivo reconhecer padrões nas águas minerais comercializadas na cidade de Belém, através das técnicas de reconhecimento de padrões por métodos não supervisionados (PCA e HCA) de análises multivariadas.

Material e métodos

As amostras foram coletadas nos principais bairros da cidade de Belém, (São Brás, Marco, Umarizal, Reduto, Campina, Cidade Velha, Nazaré, Batista Campos, Souza e Pedreira) em comércios, supermercados e vendedores ambulantes que estavam em condições normais de armazenamento, in natura ou refrigeradas e dentro dos prazos de validade; no total coletou-se cem amostras de água mineral de quatro marcas diferentes, denominadas neste estudo de marca A, B, C e D. Para todas as amostras realizou-se as determinações dos parâmetros físico-químicos de dureza, pH, ferro, condutividade e alcalinidade. Os parâmetros físico-químicos das águas foram determinados seguindo as metodologias do manual do Instituto Adolfo Lutz (2008) com atenção aos métodos Físico-Químicos para Análise de Alimentos, da 5ª versão, do Capítulo VIII – Águas. A principal característica do PCA é a redução da dimensão de dados multivariados em um novo conjunto de dados denominados de componentes principais (PCs), estas PCs explicam à variância apresentada na amostra, à maior quantidade de variância é explicada pela primeira componente principal (PC) em seguida da segunda PC e assim por diante sendo que na maioria dos casos as duas primeiras PCs são o suficiente para descrever o conjunto de dados sem perdas de informações relevantes. Já HCA é usado para identificar a formação de grupos entre as amostras de acordo com a similaridade das variáveis utilizadas, demonstrando a parti de dendrogramas as similaridades encontradas, a técnica de HCA calcula e compara a distância nos dendogramas onde o de menores distâncias tem uma maior similaridade no caso deste trabalho foi utilizada a distância euclidiana. Essas técnicas estatísticas foram utilizadas para encontrar padrões entre as marcas de água.

Resultado e discussão

Aos resultados para os cinco parâmetros físico-químicos determinados nas cem amostras de água mineral aplicou-se a análise de componentes principais e a tabela 1 apresenta os resultados para os autovalores e autovetores, e observa-se que a primeira PC explica 78,7% da variância total e os parâmetros pH, alcalinidade, condutividade e dureza são os responsáveis por essa variância já a segunda PC explica 19,5% da variância total e o parâmetro concentração de ferro é que explica essa variância, as duas componentes principais juntas explicam 98,2% da variância total. E no gráfico dos scores (Figura 1a) observou-se a formação de três grupos o primeiro com as amostras da marca A, estes se agruparam do lado negativo da PC 1 devido apresentarem elevados valores para os parâmetros pH, alcalinidade, condutividade e dureza; e o segundo grupo (formado pelas marcas B, C e D) se formou no lado positivo da PC 1 devido apresentarem baixos valores para os parâmetros pH, alcalinidade, condutividade e dureza e um terceiro grupo formado por apenas uma amostra da marca B ao lado positivo da PC1 e negativo da PC2 esta amostra se destacou na PC 2 por apresentar elevada concentração de Ferro. No dendograma (Figura 1b) podemos observa que formou o grupo so com as amostras da marca A com aproximadamente 90% de similaridade e um grupo com as amostras de água das marcas B, C e D com aproximadamente 94% de similaridade e um terceiro grupo com apenas uma amostra, da marca B, essa provavelmente trata-se de uma amostra adulterada, pois foi coletada no bairro de são Braz e de ambulantes e ainda foi realizada uma contra prova e o resultado persistiu, no entanto estudos mais detalhados devem ser feitos para saber a origem e motivo da diferença dessa amostras das outras amostras da marca B.

Gráfico de score 1a e dendograma 1b para as amostras de água mineral


Autoanálise da matriz de correlação

Conclusões

A avaliação dos resultados utilizando os métodos de análise exploratórios não supervisionados de PCA e HCA demonstrou-se ser uma importante ferramenta no reconhecimento de padrões utilizando os parâmetros físico-químicos analisados em amostras de água mineral. Entre as principais marcas de água comercializadas no centro de Belém, basicamente existem dois tipos de padrões, os da marca A com elevados teores de pH, condutividade, alcalinidade e dureza, e as formadas pelas marcas B, C e D pelo menores valores dos parâmetros supracitados.

Agradecimentos

Agradecemos ao IFPA campus-Belém e ao PIBICT.

Referências

ADEODATO, S. O. Consumo consciente da água. BioNutrição e Saúde, v.2. 2006.
BRASIL.Portaria MS nº 2914/2011. Disponível em:<https://www.tratamentodeagua.com.br/wp-content/uploads/2017/07/Portaria-2914.pdf Acesso em: 12 ago.2018.
CUNHA, H.F.A., LIMA, D.C.I., BRITO, P.N. DE F. CUNHA, A.C., SILVEIRA JUNIOR, A.M. DA, BRITO, D.C.(2012). Qualidade físico-química e microbiológica de água mineral e padrões da legislação. Revista Ambiente & Água - An Interdisciplinary Journal of Applied Science, v. 7, n.3, p. 155-165.
Instituto Adolfo Lutz (2008). Normas Analíticas do Instituto Adolfo Lutz: Métodos químicos e físicos para análise de alimentos, 4. ed. São Paulo:IMESP.