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UNIVERSIDADE ESTADUAL DO SUDOESTE DA BAHIA – UESB PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GENÉTICA,

BIODIVERSIDADE E CONSERVAÇÃO

ESTUDO DA DISPONIBILIZAÇÃO DE NITRATO EM ÁGUAS E

HORTALIÇAS PRODUZIDAS NA REGIÃO DE LAGOA DAS FLORES

EM VITÓRIA DA CONQUISTA - BA

DERVAL MACÊDO DAMASCÊNO

Jequié-BA 2012

PPGGBC

DERVAL MACÊDO DAMASCÊNO

ESTUDO DA DISPONIBILIZAÇÃO DE NITRATO EM ÁGUAS E

HORTALIÇAS PRODUZIDAS NA REGIÃO DE LAGOA DAS FLORES

EM VITÓRIA DA CONQUISTA - BA

Dissertação de mestrado apresentada ao programa de Pós-Graduação em Genética, Biodiversidade e Conservação da Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia, para obtenção do título de Mestre em Genética, Biodiversidade e Conservação.

Orientador: Prof. Dr. José Soares dos Santos

Jequié-BA

2012

PPGGBC

PPGGBC

À Deus, ser supremo e onipotente, aos meus

familiares, pessoas queridas que sempre me

apoiaram na minha jornada pelo conhecimento.

PPGGBC

AGRADECIMENTOS

A Deus, por me guiar nos momentos difíceis, me dar força interior, saúde paz em

todos estes momentos de dificuldade.

À minha esposa Tuanne e meu filho Pedro pelo amor, paciência e incentivo nessa

nova etapa da minha vida.

Aos meus pais Walter e Maria de Lourdes e meus parentes pelo incentivo durante toda

minha vida de estudos.

Agradeço ao Prof. Dr. José Soares dos Santos, pela orientação e dedicação, por ter

contribuído de forma inestimável para minha formação acadêmica.

Aos colegas e professores da pós-graduação pelo convívio e aprendizado.

Aos amigos do laboratório de Química Analítica da UESB de Vitória da Conquista,

pelo apoio e amizade.

Ao meu sogro Antônio, pela companhia durante as viagens para Jequié e a Eder, pelo

incentivo e apoio.

Enfim, principalmente à Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia (UESB) por ter

me oportunizado dar sequência a minha vida acadêmica, crescer um pouco mais enquanto

homem e profissional da educação e da pesquisa científica.

PPGGBC

“A ciência humana de maneira nenhuma nega a

existência de Deus. Quando considero quantas e

quão maravilhosas coisas o homem compreende,

pesquisa e consegue realizar, então reconheço

claramente que o espírito humano é obra de

Deus, e a mais notável.”

(Galileu Galilei)

PPGGBC

BIOGRAFIA

DERVAL MACÊDO DAMASCÊNO, filho de Walter Andrade Damascêno e Maria

de Lourdes Macêdo Damascêno, nasceu em Vitória da Conquista, Bahia, em 18 de julho de

1979.

Em março de 1997 iniciou o curso de Licenciatura em Ciências com Habilitação em

Biologia na Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia em Jequié, diplomando-se em

novembro de 2001.

Durante este período, lecionou em escolas públicas em Jequié e participou de

congressos regionais e cursos de qualificação.

Voltou para Vitória da Conquista em 2002 onde passou a lecionar na rede estadual de

educação no colégio Centro Integrado de Educação Navarro de Brito, onde desenvolveu na

prática tudo que aprendeu na universidade.

Em 2003 especializou-se em Zoologia e em 2005 em Ciências Ambientais pela

Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia. Nesse período participou de alguns projetos

relacionados com a temática ambiental e educacional.

Enfim, após nove anos de espera, seu sonho de participar de um programa de

Mestrado se concretizou. Em 2010, ingressou no Programa de Pós-Graduação em Genética,

Biodiversidade e Conservação, área de concentração Caracterização e Análise Ambiental, em

nível de Mestrado, na Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia em Jequié, BA,

submetendo-se à defesa de dissertação em março de 2012.

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RESUMO

A região de Lagoa das Flores em Vitória da Conquista – BA é considerada um grande polo regional de olericultura. E, devido à aplicação de um manejo que utiliza muita adubação nitrogenada e ao clima favorável, essa área possui grande predisposição em apresentar acúmulo de nitratos nos vegetais ali cultivados. Além disso, a utilização de uma irrigação intensa pode lixiviar esses compostos para os lençóis freáticos que abastecem os poços e nascentes existentes no local. Dessa forma, o objetivo deste trabalho foi identificar a influência da disponibilização de nitratos em hortaliças produzidas na região de Lagoa das Flores em Vitória da Conquista - BA e na água dessa região para uma avaliação de risco a saúde humana. Com o resultado do teste t, não foi verificado diferença significativa (p > 0,05) entre os três métodos avaliados indicando que os três métodos estudados (cromatografia de íons, coluna redutora de cádmio e o eletrodo íon seletivo para nitrato) podem ser implantados na análise de nitrato em água. Contudo, o método da cromatografia deve ser preferido devido às suas vantagens. A região analisada apresenta grandes problemas em relação ao nível de nitrato presente na água usada para irrigação e consumo da população, apresentando teores de nitrato que variaram de 27,79 a 237,97 mg L-1. As hortaliças estudadas estavam com nível elevado de nitrato e o espinafre apresentou valores que variaram de 61,34 a 4835,23 mg kg-1 de nitrato, estando acima dos limites estabelecidos para o consumo humano. Os resultados obtidos mostraram que a utilização de fertilizantes e adubos nitrogenados em grande escala no cultivo das hortaliças tem contaminado a água da região e aumentado o nível de nitrato nas hortaliças ali produzidas.

Palavras chaves: Nitrato, horticultura, água subterrânea.

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ABSTRACT

The area of Lagoa das Flores in Vitória da Conquista - BA is considered a major regional center for olericulture. Due to the use of large amounts of nitrogen and to the favorable climate of the region, vegetables grown in this area have great predisposition to accumulate nitrates. Moreover, the use of intense irrigation can leach these compounds to groundwater feeding the wells and springs of the area. Thus, the objective of this study is to identify the influence of the use of nitrates in both water and vegetables of the region of Lagoa das Flores in Vitória da Conquista - BA for human health risk assessment. According to the test t result, there was no significant difference (p > 0,05) amongst the three reviewed methods (ion chromatography, cadmium column reduction and nitrate ion selective electrode) which indicates that they all can be deployed in the analysis of nitrate in water. However, the ion chromatography is the one which presents the most advantages. The studied region presents major problems concerning the level of nitrate in water used for irrigation and personal use, which varies from 27,79 to 237,97 mg L-1. The analyzed vegetables showed high nitrate levels, which were above the limits for human consumption in spinach (nitrate levels varying from 61,34 to 4835,23 mg kg-1). The results obtained showed that the large scale use of nitrogen fertilizers and composts in cultivation of vegetables has not only contaminated the water in the region but also increased the level of nitrate in vegetables grown there.

Keywords: Nitrate, horticulture, groundwater

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LISTA DE FIGURAS

Figura 1 Formação de metaemoglobina pelo nitrito e sua conversão à hemoglobina.... 23

Figura 2 Localização geográfica do bairro Lagoa das Flores em Vitória da Conquista-

BA.....................................................................................................................

30

Figura 3 Hortaliças coletadas para o estudo: Alface (Lactuca sativa L.) e espinafre

(Spinacea oleracea L.)......................................................................................

31

Figura 4 Imagem de satélite do bairro Lagoa das Flores em Vitória da Conquista –

BA indicando os pontos de coletas...................................................................

32

Figura 5 Poços localizados nas propriedades rurais estudadas em Lagoa das Flores..... 32

Figura 6 Extração do nitrato das amostras de hortaliças................................................. 36

Figura 7 Coluna redutora de Cádmio com bomba peristáltica e espectrofotômetro,

utilizados no método da Coluna redutora de cádmio........................................

37

Figura 8 Agitador magnético, eletrodo íon seletivo de nitrato e pHmetro de bancada,

usados no método Eletrodo seletivo de nitrato.................................................

39

Figura 9 Cromatógrafo de íons utilizado no método Cromatografia iônica.................... 40

Figura 10 Comparação das recuperações (%) obtidas nos três métodos de

determinação de nitrato em água: Cromatografia iônica (a), Coluna redutora

(b) e Eletrodo íon seletivo (c)...........................................................................

46

Figura 11 Utilização da água dos poços na irrigação das hortaliças................................. 49

Figura 12 Intenso processo de irrigação usado nas propriedades rurais de Lagoa das

Flores.................................................................................................................

49

Figura 13 Comparação da concentração de nitrato presente na água coletada em poços

na região de horticultura em Lagoa das Flores entre setembro e dezembro de

2011, analisadas pelo método da cromatografia iônica....................................

50


BA, indicando os pontos 11 e 12 de coletas.....................................................

51


BA, indicando a área estudada e os pontos de coletas distantes da área de

horticultura........................................................................................................

52

Figura 16 Adubação nitrogenada usada nas horticulturas de Lagoa das Flores................ 54

Figura 17 Comparação da concentração de nitrato presente na água coletada em poços

na região de horticultura em Lagoa das Flores e nas hortaliças estudadas.......

55

PPGGBC

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 Teores mínimos e máximos de nitrato e nitrito em alimentos.......................... 25

Tabela 2 Regressão linear, coeficiente de correlação (r), Limite de quantificação (LQ)

e Limite de detecção (LD) dos métodos avaliados...........................................

43

Tabela 3 Precisão e exatidão obtidas nos três métodos de determinação de nitrato em

água usando água de poço................................................................................

45

Tabela 4 Precisão e exatidão obtidas nos três métodos de determinação de nitrato em

água milipura....................................................................................................

45

Tabela 5 Concentrações de nitrato e cloreto em amostras de água de poço coletada na

região de Lagoa das Flores em Vitória da Conquista – BA em

setembro/2011.............................................................................................

47

Tabela 6 Teste de significância (teste t) dos resultados obtidos na determinação de

nitrato em água pelos três métodos estudados: IC (Cromatografia iônica),

CRC (Coluna redutora de Cádmio) e SE (Eletrodo seletivo de nitrato)...........

47

Tabela 7 Concentrações de nitrato na água de poços na região de horticultura em

Lagoa das Flores, coletadas em dezembro de 2011e analisadas pelo método

da cromatografia iônica....................................................................................

48

Tabela 8 Concentração de nitrato (mg L-1) na água de poços na região estritamente

residencial de Lagoa das Flores, analisadas pelo método da cromatografia

iônica.................................................................................................................

50

Tabela 9 Concentração de nitrato (mg L-1) na água de poços distantes cerca de 2Km

da região de horticultura em Lagoa das Flores, analisadas pelo método da

cromatografia iônica.........................................................................................

51

Tabela 10 Concentração de nitrato (mg kg-1) em hortaliças produzidas na região de

Lagoa das Flores coletados entre setembro e dezembro/2011..........................

53

Tabela 11 Matriz de correlação Pearson (r) entre os teores de nitrato na água dos poços

e nas hortaliças coletadas na região Lagoa das Flores em dezembro/2011. ....

55

PPGGBC

LISTA DE ABREVIATURAS

OMS – Organização Mundial de Saúde;

IDA – Ingestão diária aceitável;

NADH – Nicotinamida Adenina Dinucleotídeo Hidrogênio;

FAO – Organização para Agricultura e Alimentos (tradução para a expressão inglesa: Food

and Agriculture Organization);

ISO – Organização Internacional de Padronização;

CRC – Coluna Redutora contendo Cádmio;

pH – Potencial de Hidrogeniônico;

R1 – Reagente 1;

R2 – Reagente 2;

ESN – Eletrodo seletivo de nitrato;

ISE – eletrodos seletivos a íons;

IC – Cromatógrafo de Íons;

LD– Limite de detecção;

LQ – Limite de quantificação;

A – concentração da amostra fortificada;

B – concentração da amostra (branco);

Pa – concentração do padrão;

r – coeficiente de correlação;

%DPR – porcentagem de desvio padrão relativo;

ANVISA – Agencia Nacional de Vigilância Sanitária;

Met-Hb – Metaemoglobina;

PPGGBC

SUMÁRIO

AGRADECIMENTOS

BIOGRAFIA

RESUMO

ABSTRACT

LISTA DE FIGURAS

LISTA DE TABELAS

LISTA DE ABREVIATUTAS

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO................................................................................................................ 16

2 REVISÃO DE LITERATURA........................................................................................ 19

2.1 Ciclo do Nitrogênio..................................................................................................... 19

2.2 Ocorrência natural do nitrato................................................................................... 20

2.3 Fontes de exposição humana ao nitrato.................................................................... 21

2.4 Disponibilização de nitrato durante os manejos agrícolas..................................... 22

2.5 Aspectos Toxicológicos............................................................................................... 23

2.6 Aspectos de Legislação............................................................................................... 24

2.7 Métodos Analíticos Disponíveis para Análise de Nitrato em Alimento e na

Água......................................................................................................................................

25

2.7.1 Procedimento da Coluna Redutora contendo Cádmio (CRC)................................ 26

2.7.2 Procedimento do Eletrodo seletivo de nitrato (ESN)............................................. 27

2.7.3 Procedimento do Cromatógrafo de Íons (IC)......................................................... 28

3 OBJETIVOS..................................................................................................................... 29

PPGGBC

3.1 Objetivo geral.............................................................................................................. 29

3.2 Objetivos específicos................................................................................................... 29

4 MATERIAL E MÉTODOS............................................................................................. 30

4.1 Descrição da área em estudo..................................................................................... 30

4.2 Amostragem................................................................................................................ 31

4.3 Materiais...................................................................................................................... 33

4.3.1 Vidrarias e materiais............................................................................................... 33

4.3.2 Reagentes e Soluções............................................................................................. 34

4.3.3 Equipamentos......................................................................................................... 35

4.4 Preparo das amostras................................................................................................. 36

4.4.1 Amostras de água................................................................................................... 36

4.4.2 Amostras de hortaliças........................................................................................... 36

4.5 Procedimentos analíticos............................................................................................ 36

4.5.1 Coluna redutora de cádmio .................................................................................... 37

4.5.2. Eletrodo seletivo de nitrato ................................................................................... 38

4.5.3 Cromatografia Iônica.............................................................................................. 39

4.6 Avaliação da performance dos métodos.................................................................... 40

5 RESULTADOS E DISCUSSÕES................................................................................... 42

5.1 Validação e otimização da metodologia.................................................................... 42

5.1.1 Linearidade............................................................................................................. 42

5.1.2 Limite de detecção e de quantificação.................................................................... 43

5.1.3 Precisão e Exatidão................................................................................................. 44

5.2 Estudo comparativo dos três métodos utilizados na análise de nitrato em águas

naturais.................................................................................................................................

46

5.3 Resultado das concentrações de nitrato nas águas analisadas............................. 48

PPGGBC

5.4 Resultado dos níveis de concentração de nitrato nas hortaliças............................ 52

6 CONSIDERAÇÕES FINAIS........................................................................................... 55

7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS........................................................................... 57

PPGGBC

16 INTRODUÇÃO

1. INTRODUÇÃO

O Nitrogênio ocorre no ambiente em formas inorgânicas e orgânicas que são de

interesse para a saúde humana. Do ponto de vista ambiental, existem formas importantes de

nitrogênio que se diferenciam de acordo com o nível de oxidação do nitrogênio. As espécies

mais reduzidas são a amônia (NH3) e o íon amônio (NH4+) e a espécie mais oxidada é o íon

nitrato (NO3-). Entre esses extremos, as espécies mais importantes são o íon nitrito (NO2

-) e o

nitrogênio molecular (N2).

O Nitrato e o Nitrito são encontrados naturalmente nas águas, nos solos e nos vegetais

e durante o ciclo do nitrogênio no ambiente, várias formas orgânicas e inorgânicas desse

elemento podem ser formadas, como os nitratos, nitritos, aminoácidos e proteínas, entre

outros. A maioria dos compostos nitrogenados encontrados nas águas naturais, tendem a

converterem-se para o nitrato que é a forma mais oxidada. Desta forma, as fontes de

nitrogênio devem ser consideradas como fontes potenciais de nitrato. Já o nitrito é encontrado

no meio ambiente somente em nível de traços (Andrade, 2004).

O nitrato está naturalmente presente no ambiente, na água e em alimentos de origem

vegetal, ou é usado como aditivo alimentar, principalmente como conservante e agente

antimicrobiano em queijos e produtos cárneos. Nos vegetais, o nitrato se encontra

naturalmente presente, visto que a planta o utiliza como fonte de nitrogênio para seu

crescimento. As hortaliças folhosas são plantas que possuem o maior risco de acumular teores

de nitrato nocivos ao consumidor.

Os teores de nitrato nos tecidos vegetais são influenciados por vários fatores, com

destaque para: luminosidade, disponibilidade de nitrato e molibdênio, interação de nutrientes,

tipos e fontes de adubos nitrogenados. Algumas espécies de vegetais, tais como beterraba,

aipo, alface e espinafre podem acumular mais de 2500 mg de nitrato por kg de matéria fresca.

Alfaces cultivadas sob hidroponia no norte da Europa, no inverno, podem acumular até 6000

mg kg-1 (Andrade, 2004).

Dessa forma, o nitrito e nitrato podem acumular-se em grandes quantidades nos

vegetais que são produzidos em regiões agrícolas onde aplica-se com frequência fertilizantes

e adubos, visando aumento da produtividade e redução do tempo de cultivo para a colheita.

O nitrato ingerido pelo homem contribui para a formação endógena de N-

nitrosaminas, compostos potencialmente cancerígenos que, além disto, são capazes de

PPGGBC

17 INTRODUÇÃO

transformar a hemoglobina do sangue em ferriemoglobina, processo que leva ao impedimento

do transporte do oxigênio dos alvéolos pulmonares para os tecidos.

A preocupação com os altos teores de nitrato em vegetais fez com que vários países

europeus estabelecessem como limite máximo permitido para alface produzida em casa de

vegetação, teores de nitrato na massa de matéria fresca de 3500 mg kg-1 para o período de

verão e 4500 mg kg-1 para o período de inverno. O limite máximo para alface produzida em

campo aberto é de 2500 mg kg-1. A concentração de nitrato em espinafre não deve exceder

3000 mg kg-1 no inverno e 2500 mg kg-1 no verão. O Brasil não dispõe de legislação para

limites do teor de nitrato em vegetais.

A região de Lagoa das Flores em Vitória da Conquista – BA é considerada um grande

polo regional de olericultura, cujas propriedades são constituídas principalmente de

agricultura familiar. E, devido à aplicação de um manejo que utiliza muita adubação

nitrogenada e ao clima favorável, essa área possui grande predisposição em apresentar

acúmulo de nitratos nos vegetais ali cultivados. Além disso, a utilização de uma irrigação

intensa pode lixiviar esses compostos para os lençóis freáticos que abastecem os poços e

nascentes existentes no local.

As hortaliças produzidas em Lagoa das Flores são destinadas a central de

abastecimento da cidade de Vitória da Conquista e exportadas para outros municípios das

regiões Sul e Sudoeste da Bahia. Com isso, esses vegetais são consumidos por centenas de

milhares de pessoas, havendo assim, a necessidade de desenvolver avaliações frequentes dos

teores de nitrato nesses alimentos e na água utilizada para irrigação. Tal procedimento torna–

se importante na avaliação da ingestão diária dessa espécie química pela população a fim de

comparar com o índice sugerido pela organização mundial de saúde (OMS), IDA (ingestão

diária aceitável).

Um grande número de metodologias analíticas têm sido propostas para determinação

do nitrato em águas e alimentos, incluindo a associação de procedimentos cromatográficos,

espectrofotométricos e potenciométricos. Os métodos espectrofotométricos são

frequentemente empregados, pelos baixos limites de detecção, rapidez, simplicidade e pela

versatilidade de reagentes cromogênicos. Também são utilizados os eletrodos de íons

seletivos, que são muito práticos e requer uso reduzido de reagentes. (Bruce, 1998;

Thompson, 2002).

Neste contexto, o presente trabalho tem por objetivo desenvolver um estudo

comparativo de três procedimentos (cromatografia de íons com detecção condutométrica,

PPGGBC

18 INTRODUÇÃO

coluna redutora de cádmio com determinação espectrofotométrica e a determinação

eletroanalítica utilizando um eletrodo íon seletivo para nitrato) utilizados na determinação de

nitrato em amostras de águas provenientes de áreas de olericultura na cidade de Vitória da

Conquista, no Sudoeste da Bahia e identificar os possíveis impactos provocados na qualidade

dos recursos hídricos e no cultivo de hortaliças na região para uma avaliação de risco a saúde

humana.

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19 REVISÃO DE LITERATURA

2. REVISÃO DE LITERATURA

A presença de nutrientes nos recursos hídricos é parte dos ciclos normais da natureza e

para a maioria dos nutrientes vegetais não têm sido relatados problemas em relação a níveis

excessivos. O problema de contaminação fica restrito a alguns micronutrientes e,

principalmente, aos macronutrientes nitrogênio e fósforo.

Dentre as substâncias que podem constituir risco para a saúde humana, incluem-se os

compostos de nitrogênio nos seus diferentes estados de oxidação: nitrogênio amoniacal e

albuminóide, nitrito e nitrato. A amônia pode estar presente naturalmente em águas

superficiais ou subterrâneas, sendo que usualmente sua concentração é bastante baixa devido

à sua fácil adsorção por partículas do solo ou à oxidação a nitrito e nitrato. Entretanto, a

ocorrência de concentrações elevadas pode ser resultante de fontes de poluição próximas, bem

como da redução de nitrato por bactérias ou por íons ferrosos presentes no solo.

Nos últimos anos, tem-se verificado um aumento de interesse quanto à presença de

nitratos (NO3-) e nitritos (NO2

-) existentes naturalmente nos alimentos, principalmente os de

origem vegetal. Alguns trabalhos publicados sobre esta temática têm abordado os possíveis

efeitos que estes íons podem causar no organismo (Ricci et al., 1995; Lédo et al., 2000).

2.1 Ciclo do Nitrogênio

Apesar de 78% da atmosfera ser constituída de nitrogênio, a maioria dos seres vivos

não podem utilizá-lo diretamente em sua forma molecular (N2). Os vegetais só conseguem

usá-lo na forma de Amônia ou de Nitrato. Os animais aproveitam o nitrogênio na forma de

aminoácidos (Peixoto, 1997).

O ciclo do Nitrogênio consiste na passagem de átomos de nitrogênio de substâncias

inorgânicas do meio para moléculas orgânicas constituintes dos seres vivos, e vice-versa. Os

átomos de nitrogênio fazem parte de diversas substâncias orgânicas, sendo as mais

importantes, as proteínas e os ácidos nucléicos (Maia & Cantarutti, 2004; Alfaia, 2006).

Esse ciclo compõe-se das seguintes etapas:

Fixação do nitrogênio – processo em que algumas bactérias conseguem utilizar o nitrogênio

atmosférico fazendo-o reagir com o hidrogênio para produzir amônia, que pode ser

incorporada às substâncias orgânicas, podendo reagir com o gás carbônico e formar

aminoácidos. Para isso, utilizam uma enzima especial, a nitrogenase. Entre as bactérias

fixadoras estão a Azotobacter e a Clostridium. Há também as do gênero Rhizobium que vivem

associadas às raízes de plantas leguminosas (feijão, soja, ervilha...). Uma parte do nitrogênio

PPGGBC


fixado é fornecido à leguminosa e o excesso é liberado no solo na forma de amônia. Portanto,

essas bactérias funcionam como adubo vivo, fornecendo Nitrogênio à planta.

Amonificação – ao morrer e se decompor, as plantas leguminosas liberam, em forma de

amônia, o nitrogênio de suas moléculas orgânicas, fertilizando o solo.

Nitrificação – algumas plantas conseguem aproveitar diretamente a amônia, mas o composto

nitrogenado mais empregado pelos vegetais é o nitrato (NO3-). A transformação da amônia em

nitrato no solo é a nitrificação, que ocorre em duas etapas:

A Nitrosação, etapa em que a amônia é oxidada em nitrito (NO2-) pelas bactérias

nitrosas (Nitrosomonas). Nesse processo a amônia se combina com moléculas de gás

oxigênio, produzindo Nitrito e liberando energia.

A etapa final é a Nitração, onde o nitrito (NO2-) é liberado para o solo e oxidado a

nitrato (NO3-) por bactérias nítricas (Nitrobacter). O nitrito é tóxico para as plantas, mas

raramente se acumula no solo por muito tempo, pois é imediatamente oxidado a Nitrato. Essa

reação também libera energia utilizada pelas bactérias em seu metabolismo.

2.2 Ocorrência natural do nitrato

O Nitrogênio ocorre no ambiente em formas inorgânicas e orgânicas que são de

interesse para a saúde humana. Existem formas importantes de nitrogênio do ponto de vista

ambiental que se diferenciam no grau de oxidação do átomo de nitrogênio. As formas mais

reduzidas são a amônia (NH3) e o íon amônio (NH4+). A forma mais oxidada é o íon nitrato

(NO3-) e entre esses extremos, as formas mais importantes são o íon nitrito (NO2

-) e o

nitrogênio molecular (N2) (Santos, 2007; Alaburda & Nishihara, 1998).

PPGGBC


Os Compostos que liberam nitratos são altamente solúveis em água, o que facilita sua

assimilação pelas plantas, através das raízes. Estes nitratos são absorvidos e utilizados na

fabricação de suas proteínas e ácidos nucléicos e através da cadeia alimentar passam para o

corpo dos animais.

As fontes de nitrogênio encontradas no meio devem ser consideradas como fontes

potenciais de nitrato uma vez que a maioria dos compostos nitrogenados em águas naturais

tende a converter-se em nitrato. O nitrito, por sua vez, é encontrado no meio ambiente

somente em nível de traços (Andrade, 2004; Bouchard et al., 1992). O Nitrato e o Nitrito são

compostos encontrados naturalmente na água, no solo, nos vegetais. A possibilidade de

nitritos e nitratos estarem presentes nas plantas em concentrações elevadas se deve,

principalmente, a um acúmulo de fertilizantes nitrogenados no solo, do qual a planta absorve

nitrato como fonte de nitrogênio para seu crescimento (Reyes et al., 1987).

2.3 Fontes de exposição humana ao nitrato

O nitrogênio é um elemento essencial para os seres vivos. Nas plantas, ele exerce

função estrutural na formação de aminoácidos, proteínas, enzimas, vitaminas e pigmentos,

como nas moléculas de clorofila, determinando o crescimento e o desenvolvimento das

plantas e a produtividade dos cultivos (Taiz & Zieger, 2004; Luz et al., 2008). Por isso, em

cultivos agrícolas, há uma grande utilização de fertilizantes e adubos nitrogenados para suprir

a necessidade da planta, pois o solo cultivado fica desgastado, tendo a carência de sais

minerais e também de nitrogênio.

A maior parte do nitrogênio absorvido pela planta está na forma de nitrato. O acúmulo

de nitrato nos tecidos vegetais ocorre quando há desequilíbrio entre a absorção e a assimilação

desse íon, sendo que as quantidades excedentes são estocadas nos vacúolos para serem

assimiladas posteriormente (Andriolo, 1999; Luz et al., 2008). Muitos fatores influenciam o

conteúdo de nitrato nos vegetais, como: espécie, variedade, parte da planta, estágio de

maturação o uso abusivo de fertilizantes nitrogenados. Entre esses fatores ambientais, têm-se

a intensidade luminosa e a temperatura, as quais são variáveis em função da região, da época

de cultivo e do horário de colheita (Cavarianni et al., 2005).

Nas culturas agrícolas uma parte dos vegetais colhidos é consumida nas cidades;

portanto, sai do ecossistema e impede a reciclagem dos sais. Para compensar essa perda, são

fornecidos ao solo, nitrogênio, fósforo, potássio e outros elementos na forma de adubos ou de

PPGGBC


fertilizantes sintéticos. Os fertilizantes a base de nitrogênio podem ser produzidos

industrialmente, com a transformação do nitrogênio do ar em amônia.

O nitrogênio e o potássio são os nutrientes mais exigidos pelas culturas, necessitando

aplicações de doses elevadas nas adubações. E isso, particularmente com o N, tem trazido

preocupações sob dois aspectos: primeiro pela contaminação de águas e dos mananciais e

segundo, pela elevação dos teores de nitrato (NO3-) nos alimentos, principalmente naqueles de

consumo in natura como as hortaliças e frutas (Silva, 2009).

Nas hortaliças folhosas o nitrogênio desempenha papel fundamental no crescimento e

no rendimento dos produtos colhidos. Estas hortaliças folhosas têm grande importância

alimentar pelo fato de serem geralmente consumidas cruas, suprindo o organismo com a

totalidade de seus componentes nutricionais, tais como: vitaminas A, B, C e sais minerais de

ferro e cálcio (Ohse, 1999; Luz et al., 2008).

2.4 Disponibilização de nitrato durante os manejos agrícolas

Nos vegetais, o nitrato se encontra naturalmente presente, visto que a planta absorve

nitrato como fonte de nitrogênio para seu crescimento. Os teores de nitrato nos vegetais

dependem de fatores genéticos, da disponibilidade desse nutriente para a planta e de fatores

ambientais, como luminosidade, temperatura e umidade relativa do ar. Em adição, a

concentração de nitrato depende do horário de colheita, do sistema de cultivo, do estágio de

maturação e da parte da planta.

A compatibilização das taxas de suprimento de nitrogênio com a demanda da cultura

no decorrer do seu período de crescimento vegetativo constitui o aspecto principal do que

deve ser buscado em termos de aumento da eficiência da adubação nitrogenada e

concomitante redução do risco de lixiviação de nitrato. Para tanto, uma boa estimativa da

disponibilidade do nutriente no solo (teor de nitrato, teor de matéria orgânica, tipo e

quantidade de palhada da cultura anterior) e o conhecimento dos requerimentos nutricionais

da cultura a ser implantada nos seus diferentes estágios de crescimento, das condições

climáticas prováveis durante a estação de cultivo, das características de permeabilidade do

solo e da taxa de liberação de nitrogênio pelo fertilizante a ser utilizado (principalmente no

caso dos estercos) precisam ser analisados de forma integrada a fim de ajustar a melhor

dosagem, forma e época de aplicação dos adubos.

A concentração de nitrato nos vegetais varia dentro de uma extensa faixa. Vegetais

verdes folhosos tais como espinafre e alface, e raízes como rabanete e beterraba, destacam-se

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por acumularem elevados teores de nitrato, geralmente superiores a 1000 mg kg-1 do produto

fresco, enquanto que batata, cebola e tomate geralmente contêm menos que 200 mg kg-1

(Andrade, 2004).

Nos vegetais danificados durante o armazenamento em condições inadequadas,

incluindo temperatura elevada e período prolongado, há uma tendência de redução do teor de

nitrato, enquanto a concentração do nitrito aumenta. A conversão de nitrato a nitrito pode ser

decorrente da ação da redutase do nitrato endógena ou da presença exógena de bactérias

redutoras. A refrigeração é capaz de retardar o processo, sem, contudo, impedi-lo.

2.5 Aspectos Toxicológicos

Um dos efeitos tóxicos do acúmulo de nitrato e/ou nitrito no organismo é a indução de

metaemoglobinemia causada por oxidação da hemoglobina, permitindo que íons ferrosos

passem ao estado férrico, impedindo o transporte de oxigênio (Reyes et al., 1987; Luz et al.,

2008). Geralmente em adultos sadios, os nitratos e nitritos são absorvidos pelo trato

gastrointestinal, sendo o nitrato rapidamente excretado pela via renal. O nitrito, por sua vez,

combina-se com a hemoglobina, transformando-a em metaemoglobina, por um processo de

oxidação do íon ferroso a íon férrico, que está apresentado na Figura 1 (Cortas & Wakid,

1991; Santos et al., 2005; Fernícola & Azevedo, 1981; Melo Filho, et al., 2004).

Figura 1. Formação de metaemoglobina pelo nitrito e sua conversão à hemoglobina.

Os níveis de Met-Hb de 10% podem produzir cianose assintomática. Com níveis entre

20 e 30% há o aparecimento de cianose com sinais de hipoxia, astenia, dispnéia, cefaléia,

taquicardia e inconsciência. Concentrações em níveis superiores a 50% podem ser fatais

(Boronat et al.,1982).

A população infantil, em particular os lactentes com idade inferior a três meses são os

mais suscetíveis a metaemoglobinemia (síndrome do Bebê azul) principalmente por que a

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hemoglobina fetal é reduzida mais facilmente e o sistema NADH-metaemoglobinaredutase

tem certa imaturidade (Baird, 2002).

Vários estudos sobre a alta exposição de nitrato têm sido ligados a uma variedade de

efeitos como: hipertrofia, aumento da tireóide, hipertensão e até efeitos carcinogênicos.

Alguns cientistas têm advertido que o excesso de íons nitrato na água potável e nos alimentos

pode levar a um aumento na incidência de câncer de estômago em seres humanos (Brunning-

Fann & Kaneene, 1993; Mantovani et al., 2005).

Isso ocorre porque parte dos íons nitrato é convertido a íon nitrito no estômago, que

podem reagir com aminas para produzir N-nitrosaminas, compostos conhecidos por sua ação

carcinogênica em animais. Estes compostos podem transferir um grupo metila para um

nitrogênio ou um oxigênio de uma base do DNA, alterando dessa maneira, o código de

instruções para a síntese de proteínas na célula (Baird, 2002; Luz et al., 2008; Silva, 2009).

Em um estudo realizado na Itália (1984) comparando a incidência do câncer gástrico

em regiões com alto e baixo teor de nitrato em água potável mostrou que as comunidades que

ingeriram água com alto teor de nitrato, a incidência de câncer estomacal foi treze vezes

maior que outras comunidades que ingeriram água com baixo teor de nitrato (Brunning-Fann

& Kaneene, 1993).

2.6 Aspectos de Legislação

A exposição diária da população em geral ao nitrato e nitrito é influenciada tanto pelos

hábitos culturais como pelo estilo de vida e localização geográfica. Os alimentos de origem

vegetal são a principal fonte da ingestão de nitrato para o ser humano, representando

aproximadamente 80% do total de nitrato ingerido (Knight et al., 1987; Ohse et al., 2009).

Apesar de a maior fonte desses íons para o ser humano serem os vegetais, e

principalmente os vindos da agricultura com utilização de fertilizantes e adubos, o Brasil não

apresenta uma legislação para limites do teor de nitrato e nitrito em vegetais (Andrade, 2004).

A preocupação com os altos teores de nitrato em vegetais fez com que vários países

europeus estabelecessem como limite máximo permitido para alface produzida em casa de

vegetação teores de nitrato na massa de matéria fresca de 3500 mg Kg-1 para o período de

verão e 4500 mg Kg-1 para o período de inverno. O limite máximo para alface produzida em

campo aberto é de 2500 mg Kg-1. A concentração de nitrato em espinafre não deve exceder

3000 mg Kg-1 no inverno e 2500 mg Kg-1 no verão (Maff, 1999; Ohse et al., 2009). Os teores

de nitrato e nitrito encontrados em alguns alimentos estão demonstrados na Tabela 1.

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Tabela 1. Teores mínimos e máximos de nitrato e nitrito em alimentos.

Alimento Nitrato (mg kg-1) Nitrito (mg kg-1)

Rúcula 571 – 6122 -

Rabanete 766 – 4570 -

Espinafre 195 – 7793 -

Queijos 7,40 – 13,10 0,70 – 1,50

Linguiça defumada 12,36 – 104,44 1,97 – 43,57

Salsicha 14 - 489 23 – 52

Fonte: (Andrade, 2004)

Segundo o comitê da FAO (Food and Agriculture Organization), a IDA de Nitrito é de

0 – 0,007 mg Kg-1 de peso corpóreo, enquanto que a de Nitrato é de 0 – 3,7 mg Kg-1 (Who,

2003).

No Brasil, a Portaria nº 1.469 de 29/12/2000 do Ministério da Saúde (Brasil, 2001) e a

Portaria MS nº 518 de 2004 (Brasil, 2004), atualizadas pela Resolução RDC nº 274 da

ANVISA de 22 de setembro de 2005 (Brasil, 2005), estabelecem limites de 50 mg L-1 de

nitrato e 0,02 mg L-1 de nitrito em água potável. Na Alemanha e na África do Sul, a

concentração máxima permitida para o íon nitrato em água potável é de 4,4 mg L-1 e na

Comunidade Européia é de 5,6 mg L-1 (Brunning-Fann & Kaneene, 1993).

Diante do risco da incidência de nitratos e nitritos nos alimentos e na água, a

comunidade científica tem manifestado certa preocupação com o aumento nos níveis do íon

nitrato em água potável e em alimentos, principalmente em áreas rurais. Pesquisas frequentes

devem ser efetuadas para avaliar a quantidade destes íons em alimentos e na água a fim de

que a Ingestão Diária Aceitável (IDA) relativa a esses compostos não seja ultrapassada,

colocando em risco a saúde da população (Andrade, 2004; Bouchard et al., 1992; Bastos et

al., 2006).

2.7 Métodos Analíticos Disponíveis para Análise de Nitrato em Alimento e na água

Grande número de metodologias analíticas têm sido propostas para determinação de

íons nitrato e nitrito em águas e alimentos, incluindo a associação de procedimentos

cromatográficos, espectrofotométricos e potenciométricos. Os métodos espectrofotométricos

são frequentemente empregados, pelos baixos limites de detecção, pela rapidez, simplicidade

e versatilidade de reagentes cromogênicos (Mantovani et al., 2005).

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A tendência atual é disponibilizar procedimentos acessíveis e que gerem menos

resíduos tóxicos para descarte. O interesse por métodos analíticos eficientes e de baixo custo

para a determinação desses íons nos corpos d’água vem aumentando, pois a obtenção desses

dados é importante para auxiliar os governos na tomada de decisões quanto ao controle da

qualidade de determinados corpos hídricos (Pessoa Neto & Korn, 2006; Resende, 2002).

A Organização Internacional de Padronização (ISO), através das ISO 2019 e ISO 3001

e dos Métodos Oficiais de Análises, de 1980, recomenda a aplicação da espectrofotometria

como metodologia analítica para a determinação de nitrato e nitrito, apesar da dificuldade de

execução e de ser economicamente desfavorável por utilizar um grande número de reagentes

com intensa manipulação destes (Pessoa Neto & Korn, 2006; Raij et al., 1987).

2.7.1 Procedimento da Coluna Redutora contendo Cádmio (CRC)

Dentre os procedimentos mais conhecidos destaca-se o de Griess, desenvolvido em

1879, uma técnica simples e que se tornou oficial para quantificação de nitratos e nitritos, sob

a forma do íon nitrito, após reação com sulfanilamida e etilenodiamina. A principal

desvantagem é a necessidade de se empregar colunas de cádmio envelopado em cobre para

redução do nitrato e uma solução de cloreto de cádmio para extração dos íons de amostras

sólidas. A coluna de redução precisa ser regenerada após a passagem de algumas amostras e

desta regeneração resultam resíduos que precisam ser descartados, bem como o próprio

amalgama depois de um período de uso (Cortas & Wakid, 1990).

Este método pode ser aplicado na determinação de nitrato e nitrito, isoladamente ou

combinado. A amostra é passada por uma coluna que contém recheios de cádmio que reduz o

nitrato presente a nitrito. O nitrito resultante mais o originalmente presente é então levado a

reação com sulfanilamida para formar uma combinação de diazo. A seguir adiciona-se N-

naftil etilenodiamina para formar a tintura de azo. A intensidade da cor azo é proporcional à

concentração de nitrato que foi reduzido a nitrito (Araujo & Mídio, 1989).

Os íons nitrito formam um íon diazóico com a sulfanilamida (R1) em meio ácido (pH

< 2), seguindo a reação:

Depois, o íon diazóico reage com o N-naftil etilenodiamina (R2) para formar um

composto colorido, cuja absorção máxima é a 543nm:

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2.7.2 Procedimento do Eletrodo Seletivo de Nitrato (ESN)

A potenciometria baseia-se em medidas de potencial de células eletroquímicas

utilizando eletrodos como peça chave. Foi estabelecida por Nernst em 1888 e tem sido

amplamente utilizada como método eletroanalítico.

A determinação do teor de nitratos pelo ESN baseia-se no princípio de

desenvolvimento de um potencial através de uma fina membrana organofílica contendo um

líquido pouco miscível com a água e que é seletivo para o nitrato. Quando a membrana está

em contato com a solução contendo íons nitrato, estabelece-se uma diferença de potencial,

que é medido em relação a um potencial de referência. O nível de íons nitrato, correspondente

ao potencial medido é descrito pela equação de Nernst (Vogel, 1992; Fernandes et al., 2001;

Silva Júnior & Araúlo Filho, 2000; Shahrokhia et al., 2003; Harris, 2001).

A equação de Nernst fornece uma relação simples entre o potencial relativo de um

eletrodo e a concentração das espécies iônicas correspondentes em solução. Assim, a medida

do potencial de um eletrodo reversível permite calcular a atividade de um componente da

solução. Todos os eletrodos devem seguir a equação de Nernst e exibe um potencial que é

constante com o tempo, retornando ao seu potencial inicial depois de submetido a pequenas

correntes (Penoni, 2006; Tavares et al.,1983; Couto & Montenegro, 2000; Harris, 2001).

Os métodos potenciométricos baseados em eletrodos seletivos a íons (ISE) oferecem

grandes vantagens em relação a outras técnicas analíticas tais como a velocidade e facilidade

na preparação e nos procedimentos, a resposta é relativamente rápida, apresenta seletividade

razoável, uma escala dinâmica linear larga e custo baixo (Penoni, 2006; Evans, 1987).

O grande problema que envolve a técnica é o fato de que a resposta dos sensores não é

totalmente seletiva, assim são obtidas respostas tanto para o íon de interesse como para outros

íons, normalmente presentes em concentrações menores, ocorrendo a interferência (Van Der

Linder et al., 1989). Outro aspecto relevante refere-se à influência da força iônica sobre os

valores da atividade; por isso é interessante que a força iônica seja mantida constante durante

todo o processo para garantir que as atividades não variem e para isso usa-se uma solução

denominada “solução tampão ajustadora da força iônica total” (Penoni, 2006; Torres et al.,

2006).

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2.7.3 Procedimento do Cromatógrafo de Íons (IC)

Cromatografia é o nome utilizado para designar um conjunto de técnicas de separação

onde se utilizam duas fases, uma estacionária e outra móvel, através das quais se vão

distribuindo os vários componentes da solução. O modo como a fase estacionária se encontra

define o tipo de cromatografia: cromatografia em coluna é quando se encontra fixa num tubo

através do qual é obrigada a passar a fase móvel, podendo ainda ser líquida, gasosa ou com

fluído de acordo com a fase móvel usada. Dentro da cromatografia líquida de alta eficiência

encontra-se a cromatografia iônica ou de permuta iônica que permite separar a composição

iônica de uma amostra fazendo-a passar por uma coluna preenchida de resinas (Gonçalves,

2001; Mirlean et al., 2005).

O sistema é formado por um líquido eluente, uma bomba de alta pressão, um injetor de

amostras, uma coluna analítica e um detector de condutividade (Haddad, 1997). Para suprimir

a elevada condutividade do eluente em algumas situações, introduz-se uma coluna supressora

imediatamente após a coluna de permuta iônica e antes da célula detectora. Esta converte os

íons do solvente numa espécie molecular pouco ionizada. O supressor reduz a condutividade

do eluente a baixos valores, convertendo-o majoritariamente em água. O eluente utilizado

para separar ânions neste caso pode ser soluções de carbonato de sódio (Muteto, 2010).

No processo é gerado automaticamente um cromatograma formado por picos

separados no tempo. O tempo de retenção é usado para qualitativamente identificar e analisar

cada pico ou íon. A altura do pico, ou a sua área, são proporcionais à concentração do íon e

são usados para quantificá-los (Haddad, 1997; Mirlean et al., 2005).

Antes de correr a amostra o sistema é calibrado recorrendo a soluções padrão. A

comparação entre os picos gerados por elas e os da amostra permite a sua identificação e

quantificação com rigor (Muteto, 2010).

Uma alta eficiência do sistema, dependente da coluna utilizada, ou seja, a capacidade

de produzir picos gaussianos permite separar, numa única corrida, um grande número de

constituintes da amostra, pelo menos sete íons. Isto torna a Cromatografia iônica um método

popular por ser rápido na quantificação de muitos íons com elevada precisão, bem como

separar espécies químicas do mesmo elemento.

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29 OBJETIVOS

3. OBJETIVOS

3.1 Objetivo geral

Desenvolver um estudo comparativo de três procedimentos (cromatografia de íons

com detecção condutométrica, coluna redutora de cádmio com determinação

espectrofotométrica e a determinação eletroanalítica utilizando um eletrodo íon seletivo para

nitrato) utilizados na determinação de nitrato em amostras de águas provenientes de áreas de

olericultura na região de Lagoa das Flores em Vitória da Conquista, no Sudoeste da Bahia e

identificar os possíveis impactos provocados na qualidade dos recursos hídricos e no cultivo

de hortaliças na região para uma avaliação de risco a saúde humana.

3.2 Objetivos específicos

Para que o objetivo deste trabalho seja alcançado foram definidas as seguintes metas e

atividades:

a) Otimizar e validar procedimentos: cromatografia de íons com detecção

condutométrica, coluna redutora de cádmio com determinação espectrofotométrica e a

determinação eletroanalítica utilizando um eletrodo íon seletivo para nitrato.

b) Desenvolver uma estratégia de coleta de amostras na área em estudo.

c) Coletar amostras de água e hortaliças folhosas como alface (Lactuca sativa L.) e

espinafre (Spinacea oleracea L.) produzidos por sistema de cultivo convencional em

propriedades agrícolas na Lagoa das Flores, em Vitória da Conquista.

d) Determinar as concentrações de nitratos em amostras das hortaliças e da água.

e) Interpretar os dados obtidos, empregando um programa estatístico multivariado

visando avaliar os parâmetros capazes de promover uma correlação entre os resultados

e as variáveis ambientais e de manejo.

f) Publicar os resultados em congressos científicos e Periódicos nacionais e

internacionais.

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30 MATERIAL E MÉTODOS

4. MATERIAL E MÉTODOS

4.1 Descrição da área em estudo

A cidade de Vitória da Conquista encontra-se na porção central do Planalto de

Conquista, localizado à 14º 51’ S e, 40º 50’ W. O município está situado no divisor de águas

entre duas bacias leste do Brasil. Na porção Sul-Sudeste do município, a drenagem é voltada

para o Rio Pardo. Já na porção Norte-Nordeste, a drenagem destina-se ao Rio de Contas. A

região em estudo, Lagoa das Flores, localiza-se ao norte da cidade de Vitória da Conquista –

BA próximo ao parque industrial da cidade e é cortado pela BR 116, saída para Salvador no

Km 10. Essa localidade compreende uma área aproximada de 500 ha com um contingente

populacional de aproximadamente 2.169 habitantes, dos quais, 54,5% são produtores de

hortaliças (Flores et al, 2010). A Figura 2 mostra a localização da área estudada.

Figura 2. Localização geográfica do bairro Lagoa das Flores em Vitória da Conquista-BA. Fontes:

http://pt.wikipedia.org/wiki/Vitória_da_Conquista (modificado)

http://www.observatoriogeograficoamericalatina.org.mx/egal10/Nuevastecnologias/Sig/19.pdf (modificado)

A região de Lagoa das Flores é considerada um grande pólo regional de olericultura,

cujas propriedades são constituídas principalmente de agricultura familiar. E, devido à

aplicação de um manejo que utiliza muita adubação nitrogenada e ao clima favorável, essa

área possui grande predisposição em apresentar acúmulo de nitratos nos vegetais ali

cultivados. Além disso, a utilização de uma irrigação intensa pode lixiviar esses compostos

para os lençóis freáticos que abastecem os poços e nascentes existentes no local.

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4.2 Amostragem

Foram coletados dois tipos de hortaliças cultivadas em Lagoas das Flores em Vitória

da Conquista-BA e a água de poços usada no cultivo das mesmas. As hortaliças coletadas

foram alface (Lactuca sativa L.) e espinafre (Spinacea oleracea L.) que estão apresentadas na

Figura 3.

Figura 3. Hortaliças coletadas para o estudo: Alface (Lactuca sativa L.) e espinafre (Spinacea oleracea L.).

As amostras de hortaliças foram coletadas em dez propriedades rurais produtoras de

hortaliças com plantações de cultivo convencional de forma manual, no período entre

setembro e dezembro de 2011. As propriedades rurais foram escolhidas aleatoriamente para

representar, da melhor forma possível, a região avaliada, sendo cinco pontos localizados na

margem esquerda da rodovia que corta a região (P1 ao P5) e cinco localizados na margem

direita (P6 ao P10). Elas estão representadas na Figura 4.

As amostras de água foram coletadas em 16 poços: 10 poços na área de horticultura

(P1 ao P10), dois poços localizados no bairro fora da região de horticultura em área

estritamente residencial (P11 e P12) e quatro poços localizados a cerca de 2 Km da área de

horticultura (P13 ao P16). Esses pontos estão representados na Figura 4.

Na área de horticultura de Lagoa das Flores cada propriedade possui um ou mais

poços com profundidade variando entre 10 e 15m que estão localizados próximo ao local de

plantio, equipados com bombas e mangueiras que levam a água para todas as partes da

propriedade através de sistemas de irrigação, além de abastecer a caixa d’água das

residências. As águas avaliadas são utilizadas na irrigação das hortaliças e no abastecimento

das residências para o consumo. A Figura 5 mostra o sistema de irrigação e o modelo de

poços encontrados na área em estudo.

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Figura 4. Imagem de satélite do bairro Lagoa das Flores em Vitória da Conquista – BA indicando os pontos de

coletas. Fonte: (GOOGLE, 2011) modificado.

Figura 5. Poços localizados nas propriedades rurais estudadas em Lagoa das Flores.

As amostras de vegetais foram acondicionadas em sacos plásticos apropriados para

alimentos e as amostras de água em frascos de polietileno (1000 mL), levadas para o

laboratório e analisadas em um período de, no máximo, 48 horas após a coleta, sendo

conservadas em refrigerador.

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As coletas foram realizadas na parte da manhã, com plantas que apresentassem

tamanhos maiores e estágios de maturação mais viáveis para a colheita, visando se assemelhar

aos vegetais consumidos pela população.

4.3 Materiais

4.3.1 Vidrarias e materiais

- Balão volumétrico: 10, 25, 50, 100 e 1000 mL;

- Pipeta volumétrica: 2, 5, 10, 20, 25, 50 e 100 mL;

- Micropipetas: 0 – 10 mL;

- Ponteiras para micropipetas: 10 mL;

- Béqueres: 40, 50, 80, 100 e 250 mL;

- Provetas: 50 e 100 mL;

- Pissetes: 1000 mL;

- Bastão de vidro;

- Funil de vidro;

- Papel filtro qualitativo Whatman;

- Suporte para funil;

- Suporte universal;

- Frascos de Polietileno com tampa: 100 mL;

- Garrafas plásticas de água mineral: 500 mL;

- Sacos plásticos;

- Bandejas plásticas;

- Filtro com membrana 0,45 µm;

- Seringa – 5 e 10 mL;

- Tubo de silicone: diâmetro interno 1,02mm e externo 2,16 mm;

- Coluna redutora de cádmio;

- Etiquetas adesivas a prova d’água;

- Caneta (marcador) permanente;

- Espátulas de Inox (1 x 10 cm);

- Pinça de inox (aprox. 15 cm.);

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4.3.2 Reagentes e Soluções

- Ácido clorídrico 37% (HCl) PA marca Qimex;

- Ácido Sulfúrico 98% (H2SO4) PA marca Synth;

- Hidróxido de sódio (NaOH) PA marca Synth;

- Cloreto de amônia (NH4Cl) PA marca Vetec;

- Reagente Sulfanilamida (C6H8N2O2S) PA marca Vetec;

- Naftiletilenodiamino bicloridrato (C12H14N2.2HCl) marca Vetec;

- Nitrato de potássio (KNO3) PA marca Cinética;

- Nitrito de sódio (NaNO2) PA marca Isofar;

- Sulfato de alumínio Al2(SO4)3 PA marca Reagen;

- Sulfato de prata (Ag2SO4) marca Cennabras;

- Ácido bórico (H3BO3) PA marca Reagen;

- Ácido sulfônico (NH2SO4H) PA marca Vetec;

- Sulfato de amônia (NH4)2SO4 – PA marca Reagen;

- Carbonato de sódio (Na2CO3) PA marca Nuclear;

- Bicarbonato de sódio (NaHCO3) PA marca Reagen;

- Solução Eletrólito de Referência: (NH4)2SO4 a 0,5 mol L-1;

- Solução estoque de nitrato, 1000 mg L-1 NO3- como N;

- Solução estoque de nitrito, 1000 mg L-1 NO2- como N;

- Solução de Na2CO3 (1,8 mM);

- Solução de NaHCO3 (1,7 mM);

- Água ultrapura;

Para a determinação de nitrato, as soluções estoque foram preparadas a partir de

soluções padrão e água deionizada PE purificada através do sistema Milli-Q (Millipore) até

alta pureza (resistividade 18 MΩcm-1) e acondicionadas em frascos de vidro pré-lavados.

Uma solução estoque de nitrato (1000 mg L-1) foi preparada dissolvendo 0,7220 g de

nitrato de potássio em água e diluindo para 100 mL. As soluções de trabalho foram

preparadas pela diluição apropriada das soluções estoque (Apha, 2005).

Uma solução estoque de nitrito (1000 mg L-1) foi preparada dissolvendo 0,1500 g de

nitrito de sódio em água e diluindo para 100 mL com água ultrapura (esta solução foi utilizada

apenas no procedimento espectrofotométrico) (Apha, 2005).

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Uma solução estoque de cloreto (1000 mg L-1) foi preparada dissolvendo 1,6480 g de

cloreto de sódio em água e diluindo para 100 mL com água ultrapura (esta solução foi

utilizada apenas no procedimento Cromatografia Iônica) (Apha, 2005).

Para o método espectrofotométrico com coluna redutora de Cd, foram utilizados os

seguintes reagentes específicos: solução 1,0% m/v de sulfanilamida (C6H8N2O2S), diluída em

uma solução 9:1 de água milipura e HCl concentrado, solução 0,1% m/v de N-naftil-

etilenodimina (C12H14N2.2HCl) e uma solução 1 mol L-1 de NH4Cl, utilizada na regeneração

da coluna (Apha, 2005).

No método do Eletrodo seletivo de nitrato foram utilizados os seguintes reagentes

específicos: solução Silver ISA composta por Al2(SO4)3 e Ag2SO4 (0,01 mol L-1) e por H3BO3

e NH2SO4H (0,02 mol L-1), com o pH ajustado para 3 e o eletrólito de referência (NH4)2SO4 a

0,5 mol L-1 (Apha, 2005).

O método da Cromatografia Iônica utilizou os seguintes reagentes específicos: solução

de Na2CO3 (1,8 mM) e NaHCO3 (1,7 mM), solução de H2SO4 a 100 (mM) e água ultrapura.

4.3.3 Equipamentos

- pHmetro de Bancada, Digimed modelo DM 20;

- Balança Analítica, Monobloc modelo PB 303;

- Agitadores Magnéticos: com aquecimento, Fisatom, modelo 752 A;

- Estufa;

- Refrigerador, Cônsul modelo 280;

- Sistema Ultrapurificador de Água, Millipore modelo Milli-Q Gradient A10;

- Bomba peristáltica (Milan BP-204 de 4 canais);

- Espectrofotômetro CELM (São Paulo, Brasil) modelo E-225 D equipado com uma

cela de 15 mm e filtro para comprimento de onda de 543 nm;

- Eletrodo íon seletivo de nitrato HANNA, modelo HI4113;

- Cromatógrafo de íons METROHM (Herisau, Suíça), modelo 883 Basic IC plus, com

bomba de alta pressão inteligente (Ipump), detector de condutividade com estabilizador de

detecção controlado por um software MagIC Net Basic e um sistema de supressão química do

tipo "packed bed";

- Coluna METROSEP A Supp4 – 250/4.0 e uma pré-coluna Supp A modelos;

- Liquidificador doméstico;

- Lavadora Ultra-sônica UNIQUE, modelo USC 1800.

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4.4 Preparo das amostras

4.4.1 Amostras de água

As amostras de água foram filtradas em filtro com membrana 0,45 µm para o método

da Cromatografia iônica. Para os outros dois métodos, as amostras foram filtradas em papel

de filtro qualitativo Whatman.

4.4.2 Amostras de hotaliças

Inicialmente as partes comestíveis das hortaliças (alface e espinafre) foram lavadas em

água corrente, a seguir foram secas com papel absorvente e por fim trituradas em

liquidificador com água na proporção de 1:1 (p/p) até a obtenção de uma massa homogênea.

As amostras processadas foram mantidas em refrigerador até a realização das análises.

A extração do nitrato da matriz vegetal foi realizada em meio aquoso a 70 oC. Em 5,00

g da amostra processada foram adicionados 40 mL de água deionizada a 70 ºC e mantida por

15 minutos em banho-maria. O extrato foi transferido para um balão volumétrico de 100 mL,

seu volume completado com água deionizada. Em seguida a suspensão foi filtrada em papel

de filtro qualitativo Whatman e armazenadas para análise em frascos de polietileno com

tampa (100 mL). A Figura 6 apresenta a imagem do procedimento de filtração.

Figura 6. Extração do nitrato das amostras de hortaliças.

4.5 Procedimentos analíticos

Para a determinação de nitrato foram comparadas três metodologias analíticas

utilizadas nessa determinação: cromatografia de íons com detecção condutométrica; coluna

PPGGBC


redutora de cádmio com determinação espectrofotométrica; e a determinação eletroanalítica

utilizando um eletrodo íon seletivo para nitrato.

4.5.1 Coluna redutora de cádmio

O nitrato foi reduzido a nitrito utilizando uma coluna redutora de cádmio, cujas

amostras foram bombeados a uma vazão de 10 mL min-1, utilizando uma bomba peristáltica

(Milan BP-204 de 4 canais). Essa coluna de cádmio foi desenvolvida e otimizada no

Laboratório de Química Analítica da UESB (Santos et al, 2010; Santos et al, 2009). A

determinação colorimétrica do nitrito foi realizada com base na reação de Griess, onde o NO2-

oriundo da redução de todo o NO3- presente na amostra forma um diazóico com a adição de

sulfanilamida em meio ácido (pH menor que 2) e a seguir ao diazóico é adicionado o N–

naftil-etilenodiamina formando um complexo colorido. A leitura foi feita com

espectrofotômetro CELM (São Paulo, Brasil) modelo E-225 D equipado com uma cela de 15

mm e filtro para comprimento de onda de 543 nm (Andrade, 2004).

A leitura referente à concentração que se obtém com o espectrofotômetro é o

somatório dos íons nitrito e nitrato na amostra, portanto para calcular a concentração do

nitrato (que foi reduzido), foi descontado o valor do nitrito obtido pela análise feita na

amostra antes de passar na coluna redutora.

A Figura 7 apresenta os equipamentos utilizados no método Coluna redutora de

cádmio.

Figura 7. Coluna redutora de Cádmio com bomba peristáltica e espectrofotômetro, utilizados no método da

Coluna redutora de cádmio.

Nesse procedimento, colocou-se a amostra em um balão de 100 mL e passou-a pela

coluna de cádmio com o auxílio da bomba peristáltica numa vazão de 10 mL min-1.

PPGGBC


Descartou-se os primeiros 5 mL, depois coletou-se 25 mL da amostra e colocou-se em um

frasco com tampa e etiquetado. Adicionou-se 0,5 mL da solução de Sulfanilamida, tampou-se

e agitou-se. Após 5 minutos, adicionou-se 0,5 mL de N-naftiletilenodianimo. Tampou-se e

agitou-se. Foi dado um tempo de espera de 30 minutos para a reação e depois foi feita a

leitura da absorbância corrigida em 543 nm de comprimento de onda usando-se um

espectrofotômetro. Anotou-se o valor e calculou-se a concentração do nitrato em forma de

nitrito a partir da equação da curva de calibração (reta padrão) preparada anteriormente

(Andrade, 2004; Apha, 2005; Jackson, 1980).

O mesmo procedimento foi realizado com a amostra sem passar pela coluna de cádmio

e o valor encontrado foi descontado da concentração encontrada anteriormente para

determinar o valor do nitrito da amostra formado pela redução do nitrato na coluna de cádmio.

Dessa forma, o valor encontrado de nitrito foi considerado como concentração de nitrato

presente na amostra. Cada amostra foi analisada em triplicata.

Foi realizada a prova em branco, procedendo exatamente como descrito anteriormente,

apenas substituindo os 25 mL da amostra por água deionizada. Esta prova foi feita antes de

cada bateria de amostras para calibrar o aparelho.

Para a preparação da curva de calibração também foi realizado o mesmo

procedimento, apenas substituindo os 25 mL da amostra por cada padrão estabelecido.

Antes de iniciar os procedimentos e depois de cada série de análises, foi feita a

regeneração da coluna de cádmio passando-se cerca de 500 mL de cloreto de amônia diluído.

A curva de calibração foi preparada com uma bateria de concentrações (0; 0,5; 1,0;

1,5; 2,0; 2,5 e 3,0 mg L-1) produzidos com a solução estoque de nitrato (1000 mg L-1) e a

solução estoque de nitrito (1000 mg L-1).

4.5.2. Eletrodo seletivo de nitrato

Previamente, foram adicionados 20 mL da solução Silver ISA em 100 mL de amostra

de água de poço, com a finalidade de controlar interferentes e manter a força iônica média

constante. Agitou-se a amostra por três minutos em um agitador magnético (FISATOM -

752), e a seguir efetuou leitura do potencial elétrico com auxílio de um pHmetro de bancada

Digimed (São Paulo, Brasil), modelo DM 20, com precisão de 0,01 mV, equipado com um

eletrodo íon seletivo de nitrato HANNA, modelo HI4113. A Figura 8 mostra os equipamentos

utilizados no método Eletrodo seletivo de nitrato (Apha, 2005; Jackson, 1980).

PPGGBC


Figura 8. Agitador magnético, eletrodo íon seletivo de nitrato e pHmetro de bancada, usados no método

Eletrodo seletivo de nitrato.

Anotou-se o valor e calculou-se a concentração do nitrato a partir da equação da curva

de calibração (reta padrão) preparada anteriormente. Cada amostra foi analisada em triplicata.

Para a preparação da curva de calibração também foi realizado o mesmo

procedimento, apenas substituindo os 100 mL da amostra por cada padrão estabelecido.

A curva de calibração foi preparada com uma bateria de concentrações (2,0; 4,0; 6,0;

8,0 e 10,0 mg L-1) produzidos com a solução estoque de nitrato (1000 mg L-1).

Antes de iniciar os procedimentos, trocou-se a solução do eletrólito de referência do

eletrodo e aguardou-se um tempo de aproximadamente 30 minutos para a calibração do

aparelho.

4.5.3 Cromatografia Iônica

Foi utilizado um cromatógrafo de íons METROHM (Herisau, Suíça), modelo 883

Basic IC plus, composto de uma bomba de alta pressão inteligente (Ipump), um detector de

condutividade com estabilizador de detecção controlado por um software MagIC Net Basic e

um sistema de supressão química do tipo "packed bed". Foi utilizada uma coluna

METROSEP A Supp4 – 250/4.0 e uma pré-coluna Supp A modelos. A fase móvel utilizada é

composta de Na2CO3 (1,8 mM) e NaHCO3 (1,7 mM). Uma solução de H2SO4 (100 mM) foi

empregada como regenerante da resina de troca catiônica do sistema de supressão química de

condutividade (Apha, 2005).

A análise dos dados foi feita com ajuda do Software MagIC Net. A Figura 9 mostra os

equipamentos utilizados no método Cromatografia iônica.

PPGGBC


Figura 9. Cromatógrafo de íons utilizado no método Cromatografia iônica.

Coletou-se cerca de 10 mL da amostra de água de poço ou de vegetais, filtrou-se em

membrana 0,45 µm e injetou-se no cromatógrafo de íons para realização da leitura. Cada

amostra foi analisada em triplicata. A curva de calibração foi preparada anteriormente com

uma bateria de concentrações (0,5; 1,0; 2,5; 5,0 e 10,0 mg L-1) produzidos com a solução

estoque de nitrato (1000 mg L-1).

4.6 Avaliação da performance dos métodos

A Interpretação e classificação dos resultados foram realizadas com base na aplicação

dos procedimentos estatísticos multivariados, utilizando-se matrizes de similaridade

(correlação de Pearson e Teste t). Os dados foram processados com auxílio dos programas

Excel 2007 e Microcal Origin Pro 7.0 2002.

Os parâmetros avaliados foram íons nitrato em água e hortaliças, sendo que nesses

últimos a determinação foi apenas por Cromatografia iônica.

A avaliação do desempenho e das características analíticas dos três métodos foi

realizada com base na análise dos seguintes parâmetros: linearidade, limites de detecção e

quantificação, exatidão (recuperação) e precisão (repetibilidade).

Para calcular o limite de quantificação e o limite de detecção foram utilizados 7

brancos fortificados com padrão NaNO3 (água destilada deionizada adicionada de cerca de

0,03 mg NO3- L-1 e 1,0 mg NO3

- L-1 do padrão).

As amostras foram lidas e calculadas as concentrações através de uma curva de

calibração pré-construída. Com as concentrações dos brancos calculados, foram obtidos a

PPGGBC


média ( ) e o desvio padrão (δ) e calculados o limite de quantificação (LQ = 10 x δ) e o

limite de detecção (LD = 3 x δ).

Para calcular a porcentagem de recuperação (% rec.) e o coeficiente de variação

(%CV), foram selecionadas três concentrações do padrão de nitrato (Branco 0,0 mg NO3- L-1;

1,0 mg NO3- L-1; 2,5 mg NO3

- L-1 e 4,0 mg NO3- L-1) e realizadas três replicatas para cada

concentração. Após as leituras, foram calculadas as concentrações de todas replicatas, as

médias ( ) e os desvios padrão (δ) para cada concentração. O coeficiente de variação e a

porcentagem de recuperação foram calculados através das fórmulas:

% CV = (δ/ ) x 100 e % rec. = ( A - B)/Pa x 100

Onde A = concentração da amostra fortificada, B = concentração da amostra e Pa =

concentração do padrão.

PPGGBC

42 RESULTADOS E DISCUSSÕES


5.1 Validação e otimização da metodologia

Um método de ensaio deve ser validado para verificar se as características de

desempenho estão adequadas ao propósito da análise. A validação deve ser feita quando uma

nova metodologia analítica é desenvolvida, quando uma metodologia já empregada é revisada

e ajustada a novos analitos, quando esta sofre mudanças nos seus resultados com o passar do

tempo, quando a metodologia analítica já utilizada vai ser realizada por um novo analista ou

um novo equipamento e para demonstrar a igualdade entre dois métodos (Reis, 2006; Bruce et

al., 1998; Apha, 2005; Oliveira, 2007). Os estudos de validação devem ser representativos, ou

seja, devem ser conduzidos em condições próximas às de uso normal do método, cobrir as

faixas de concentração e os tipos de amostras rotineiras (Thompson, 2002).

5.1.1 Linearidade

A curva analítica foi construída utilizando a padronização externa, a partir de cinco

pontos das soluções padrão de NO3- nas concentrações de 0,5 a 10,0 (cromatografia iônica),

2,0 a 10,0 mg L-1 (eletrodo seletivo) e 0,5 a 3,0 mg L-1 (coluna de cádmio), preparadas no

mesmo dia em que se realizou as análises. Os padrões foram preparados em triplicatas. A

linearidade foi obtida pela análise de regressão linear através do método dos mínimos

quadrados.

Os resultados da regressão linear e do coeficiente de correlação dos métodos avaliados

no presente estudo são apresentados na Tabela 2. Através desse resultado foi possível avaliar

a linearidade e a sensibilidade dos métodos estudados. A linearidade foi determinada pelo

coeficiente de correlação (r) e a sensibilidade pelo coeficiente angular (“a”) da curva de

calibração do método. A linearidade demonstra a habilidade de um método analítico em

produzir resultados que sejam diretamente proporcionais à concentração do analito na amostra

e uma dada faixa de concentração (Bruce et al., 1998; Thompson, 2002; Moorcroft et al.,

2001; Apha, 2005; Oliveira, 2007). O coeficiente de correlação mede a intensidade com que

se manifesta uma associação linear entre duas variáveis (x e y), variando entre -1 e 1.

Os resultados obtidos dos coeficientes de correlação das três curvas padrão estão

próximos da unidade positiva (0,99901; 0,99945 e 0,9877), indicando que os pontos estão

próximos da reta imaginária e que existe proporcionalidade entre as duas variáveis (se x

aumenta, y também aumenta e vice-versa).

PPGGBC


Tabela 2. Regressão linear, coeficiente de correlação (r), Limite de quantificação (LQ) e

Limite de detecção (LD) dos métodos avaliados.

Métodos Regressão linear r LQ (mg L-1) LD (mg L-1 )

Cromatografia Iônica

y = 0,06715x - 0,00538 0,9990 0,02 0,006

Coluna de Cádmio

y = 0,39782x + 0,02631 0,9994 0,06 0,018

Eletrodo Seletivo y = – 3,15x + 203 0,9877 2,51 0,753

5.1.2 Limite de detecção e de quantificação

Os termos limite de quantificação e limite de detecção são utilizados para demonstrar

a habilidade do método em quantificar/detectar baixas concentrações de um analito.

O limite de detecção é definido como a menor concentração de um analito que o

método é capaz de diferenciar do sinal ruído. O limite de quantificação é definido como a

menor concentração do analito de interesse em uma amostra, que pode ser quantitativamente

determinado com valores aceitáveis de precisão e exatidão (Bruce et al., 1998; Apha, 2005;

Oliveira, 2007; Thompson, 2002; Moorcroft et al., 2001).

A Tabela 2 apresenta também, os limites de quantificação (LQ) e os limites de

detecção (LD) determinados a partir dos valores das concentrações dos brancos fortificados.

A precisão de um método analítico pode ser expressa usualmente pelo desvio padrão.

Verificou-se através dos resultados obtidos na Tabela 3 que a Cromatografia Iônica foi o

procedimento analítico que apresentou maior precisão em relação aos demais métodos. Este

método apresentou também, o menor limite de quantificação e de detecção, (0,02 e 0,006 mg

L-1, respectivamente).

O procedimento espectrofotométrico com coluna redutora de cádmio apresentou o

limite de detecção e de quantificação três vezes maior que o método da Cromatografia Iônica

(0,018 e 0,06 mg L-1, respectivamente). Já o procedimento potenciométrico com eletrodo

seletivo apresentou os maiores limites de detecção e quantificação quando comparado com os

outros dois procedimentos (0,753 e 2,51 mg L-1, respectivamente). Entretanto, os três

procedimentos apresentam os LDs e LQs abaixo dos valores máximos estabelecidos pela

legislação nos recursos hídricos que é de 50 mg L-1 ( Apha, 2005; Brasil, 2005; Brasil, 2004).

PPGGBC


5.1.3 Precisão e Exatidão

Os resultados da precisão dos três métodos encontram-se na Tabela 3, como desvio

padrão relativo (DPR). Pode-se observar que os valores do desvio padrão relativo obtidos das

medidas foram 0,08 a 4,46, indicando uma precisão aceitável para a validação de um método

analítico, uma vez que valores em torno de 15% são considerados admissíveis de acordo com

a literatura (Bruce et al., 1998; Apha, 2005; Oliveira, 2007; Thompson, 2002; Moorcroft et

al., 2001).

A exatidão foi avaliada em termos da recuperação. A recuperação avalia a eficiência

do método expressa como a porcentagem da quantidade conhecida de um analito. A

porcentagem de recuperação foi obtida pelo valor da relação entre a concentração média

determinada experimentalmente e a concentração teórica correspondente após a adição do

analito, multiplicado por 100.

O método de adição padrão foi utilizado, pois não é possível obter a matriz isenta do

analito. Para isso, quantidades conhecidas de NO3- foram adicionadas em triplicata nas

amostras de água de poço em três níveis de concentração: 1,0; 2,5 e 4,0 mg L-1, em seguida

manipuladas conforme procedimento de preparo da amostra. As amostras fortificadas e não

fortificadas foram analisadas simultaneamente, e a recuperação expressa em porcentagem da

quantidade medida da substância em relação à quantidade adicionada na matriz.

A Tabela 3 apresenta os resultados das três replicatas realizadas para cada

concentração dos padrões selecionados para o cálculo do coeficiente de variação e

porcentagem de recuperação dos três métodos utilizados no estudo, usando amostras com

água de poço coletada na região da Lagoa das Flores em Vitória da Conquista-BA. O grau de

recuperação para os métodos avaliados variou entre 71,2 a 215%, o que está fora das

especificações esperadas para matrizes complexas (Bruce et al., 1998; Apha, 2005).

Por outro lado, a Tabela 4 apresenta os resultados das três replicatas realizadas para

cada concentração dos padrões selecionados para o cálculo do coeficiente de variação e

porcentagem de recuperação dos três métodos utilizados no estudo, usando água milipura.

Observou-se que o grau de recuperação para os métodos avaliados variou entre 85 a 106,8%,

quando utilizou-se água milipura, o que está dentro das especificações esperadas para

matrizes complexas.

PPGGBC


Tabela 3. Precisão e exatidão obtidas nos três métodos de determinação de nitrato em água

usando água de poço.

Método Concentração

(mg L-1)

Precisão

(%DPR)

Exatidão/

Recuperação (%)

Cromatografia 1,0 1,11 109,0

Iônica 2,5 0,08 71,2

4,0 0,09 72,0

Coluna redutora 1,0 0,35 215,0

2,5 0.61 135,0

4,0 0.70 94,0

Eletrodo íon 1,0 4,46 159,0

Seletivo 2,5 3,92 169,2

4,0 3,41 198,5

Tabela 4. Precisão e exatidão obtidas nos três métodos de determinação de nitrato em água

milipura.

Método Concentração

(mg L-1)

Precisão

(%DPR)

Exatidão/

Recuperação (%)

Cromatografia 1,0 1,40 101,0

Iônica 2,5 0,17 97,6

4,0 0,12 97,5

Coluna redutora 1,0 7,66 85,0

2,5 0,57 106,8

4,0 0,38 99,0

Eletrodo íon 1,0 8,58 106,0

Seletivo 2,5 27,95 96,0

4,0 11,90 103,5

Comparando com os resultados obtidos, verificou-se que as porcentagens de

recuperação encontradas com amostras de água de poço foram inferiores as apresentadas

quando utilizou-se água milipura. Os resultados da água de poço mostraram uma maior

PPGGBC


variação entre as porcentagens de recuperação comparadas com as amostras com água

milipura. Isto ocorreu devido à presença de interferentes na água do poço que pode ter

influenciado nos resultados das análises.

Uma das espécies químicas que apresentou elevadas concentrações nas amostras de

água de poço foi o cloreto (Tabela 5). De acordo com a literatura, a presença de cloreto na

amostra não causa interferência significativa nos métodos analíticos avaliados, mas pode

indicar presença de outros íons interferentes que podem estar alterando os resultados das

porcentagens de recuperação nos três métodos como apresentado na Figura 10 (Monser et al.,

2002).

Figura 10. Comparação das recuperações (%) obtidas nos três métodos de determinação de nitrato em água:

Cromatografia iônica (a), Coluna redutora (b) e Eletrodo íon seletivo (c).

5.2 Estudo comparativo dos três métodos utilizados na análise de nitrato em águas

naturais

Na Tabela 5 são apresentados os resultados do nitrato nas amostras de água coletada

em poços que abastecem as lavouras de hortaliças na região de Lagoa das Flores em Vitória

da Conquista-BA, analisadas pelos três métodos do estudo. As coletas foram realizadas em

setembro de 2011.

PPGGBC


Segundo a análise dos resultados do teste t apresentado na Tabela 6, não foi verificado

diferença significativa (p > 0,05) entre os três métodos avaliados (Cromatografia iônica,

Coluna redutora e Eletrodo íon seletivo), indicando que os três são adequados para utilização

na determinação de nitrato em uma rotina laboratorial.

Tabela 5. Concentrações de nitrato e cloreto em amostras de água de poço coletada na região

de Lagoa das Flores em Vitória da Conquista – BA em setembro/2011.

Amostra Cloreto (mg L-1)

Nitrato (mg L-1)

Nº Método Cromatografia

Iônica

Método Cromatografia

Iônica

Método Coluna de Cádmio

Método Eletrodo Seletivo

P1 22,51 14,19 ± 0,02 13,85 ± 0,37 14.93 ± 0,62

P2 14,34 42,35 ± 0,07 37,24±0,94 42,40 ± 1,80

P3 65,42 199,52 ± 0,04 206,72 ± 1,90 196,35 ± 9,02

P4 124,66 54,09 ± 0,02 47,18 ± 2,38 58,01 ± 1,80

P5 86,07 57,08 ± 0,01 38,38 ± 0,55 60,10 ± 1,80

P6 11,37 12,07 ± 0,06 11,50 ± 1,47 14,10 ± 0,36

P7 32,00 49,09 ± 0,06 32,41 ± 2,43 53,85 ± 1,80

P8 20,30 29,15 ± 0,03 29,47 ± 0,15 32,24 ± 1,71

P9 115,74 158,90 ± 0,03 154,35 ± 5,08 163,95 ± 3,60

P10 94,34 46,12 ± 0,06 44,63 ± 0,35 55,93 ± 3,12

Tabela 6. Teste de significância (teste t) dos resultados obtidos na determinação de nitrato em

água pelos três métodos estudados: IC (Cromatografia iônica), CRC (Coluna redutora de

Cádmio) e SE (Eletrodo seletivo de nitrato).

Métodos t (experimental) t (crítico)

IC x CRC 1,88 2,821

IC x SE 2,68 2,821

CRC x SE 2,49 2,821

PPGGBC


5.3 Resultado das concentrações de nitrato nas águas analisadas

Na Tabela 7 são apresentados os resultados dos teores de nitrato nas amostras de água

coletadas em poços que abastecem as lavouras de hortaliças na região de Lagoa das Flores em

Vitória da Conquista-BA. As coletas foram realizadas em dezembro de 2011.

Do total de amostras analisadas, 07 (70%) apresentaram concentração de nitrato

superior a 50 mg L-1, estando acima do limite indicado para água potável pela Resolução

RDC nº 274 da ANVISA de 22 de setembro de 2005 (Brasil, 2005) Verificou-se que, devido

ao risco de exposição prolongada a valores elevados de nitrato, as águas da maioria desses

poços são impróprias para o consumo humano.

Tabela 7. Concentrações de nitrato na água de poços na região de horticultura em Lagoa das

Flores, coletadas em dezembro de 2011e analisadas pelo método da cromatografia iônica.

Propriedade Nitrato (mg L-1)

P1 27,79 ± 0,08

P2 228,53 ± 0,10

P3 237,97 ± 0,15

P4 50,31 ± 0,03

P5 57,76 ± 0,07

P6 32,30 ± 0,03

P7 34,31 ± 0,25

P8 163,88 ± 0,04

P9 184,71 ± 0,24

P10 85,16 ± 0,13

Na maioria das propriedades estudadas, a água desses poços é utilizada para consumo

humano, o que proporciona grande risco à saúde da população local, pela possibilidade de

manifestação de efeitos tóxicos agudos e crônicos, já que o acúmulo de nitrato no organismo

pode provocar metaemoglobinemia e câncer gástrico. Muitas residências localizadas no

bairro, mesmo localizando-se fora da área de horticultura, também utilizam água de poço, o

que aumenta o problema de contaminação por esse íon, já que o manejo agrícola, baseado em

uma forte irrigação, mostrado nas Figuras 11 e 12, podem contaminar o lençol freático da

PPGGBC


localidade de Lagoa das Flores, fazendo com que a água dos poços esteja com alta

concentração de nitrato.

Figura 11. Utilização da água dos poços na irrigação das hortaliças.

Figura 12. Intenso processo de irrigação usado nas propriedades rurais de Lagoa das Flores.

O gráfico da Figura 13 apresenta a comparação dos resultados das concentrações de

nitrato nas amostras de água coletadas em setembro e em dezembro de 2011 nas propriedades

estudadas. O resultado mostra que na maioria das amostras ocorreu uma grande variação na

concentração de nitrato encontrada nos dois períodos de coleta. Nos pontos P1, P2, P6, P8 e

P10 a concentração de nitrato foi muito superior na coleta do período chuvoso (dezembro

2011). Essa variação pode ter sido causada pelo volume de chuvas que ocorreram no período

entre as coletas. Entre os meses de outubro e dezembro, a região apresentou os maiores

índices pluviométricos do ano, o que facilitou na lixiviação desses íons presentes nos solos

agrícolas em grande quantidade, já que a área de cultivo das hortaliças utiliza grande

quantidade de adubos nitrogenados.

PPGGBC


Figura 13. Comparação da concentração de nitrato presente na água coletada em poços na região de horticultura

em Lagoa das Flores entre setembro e dezembro de 2011, analisadas pelo método da cromatografia iônica.

A Tabela 8 apresenta os resultados de íons nitrato das amostras de água coletada em

poços que abastecem propriedades que ficam localizadas na região de Lagoa das Flores fora

da área de horticultura (P11 e P12). Esses pontos estão apresentados na Figura 14.

Tabela 8. Concentração de nitrato (mg L-1) na água de poços na região estritamente residencial de Lagoa das Flores, analisadas pelo método da cromatografia iônica.


P11 43,65 ± 0,20

P12 180,57 ± 0,15

Os resultados mostram que mesmo fora da área de horticultura, os poços dessa região

ainda apresentam uma concentração alta de nitrato, sendo as águas impróprias para o

consumo humano, mas que ainda são utilizadas por muitas pessoas que moram nessa região.

Essa alta concentração de nitrato na água desses poços pode ser causada pela contaminação

do lençol freático que abastece esses poços, já que a região é cercada de propriedades que

cultivam hortaliças e utilizam grande quantidade de adubos nitrogenados.

PPGGBC


Figura 14. Imagem de satélite do bairro Lagoa das Flores em Vitória da Conquista – BA, indicando os pontos

11 e 12 de coletas. Fonte: (GOOGLE, 2011) modificado.

A Tabela 9 apresenta os resultados da concentração de nitrato das amostras de água

coletada em poços que ficam localizadas a aproximadamente dois quilômetros de distância da

região de horticultura do bairro Lagoa das Flores (P13 a P16). As coletas foram realizadas

entre setembro e dezembro de 2011 em propriedades rurais e no Centro Industrial dos

Emborés. Esses pontos estão apresentados na Figura 15.

Os resultados mostram que a água que abastece esses poços não apresenta influência

considerável da atividade agrícola praticada na região de horticultura em Lagoa das Flores já

que a concentração de nitrato encontrada na água desses poços foi baixa.

Tabela 9. Concentração de nitrato (mg L-1) na água de poços distantes cerca de 2Km da

região de horticultura em Lagoa das Flores, analisadas pelo método da cromatografia iônica.


P13 1,80 ± 0,35

P14 7,46 ± 0,12

P15 3,68 ± 0,11

P16 8,20 ± 0,13

PPGGBC


Figura 15. Imagem de satélite do bairro Lagoa das Flores em Vitória da Conquista – BA, indicando a área

estudada e os pontos de coletas distantes da área de horticultura. Fonte: (GOOGLE, 2011) modificado.

5.4 Resultado dos níveis de concentração de nitrato nas hortaliças

As concentrações de nitrato encontradas nas amostras de alface e espinafre

procedentes das dez propriedades estudadas estão na Tabela 10. A escolha dessas duas

hortaliças foi devido a sua disponibilidade na região em estudo.

Os teores de nitrato nas espécies analisadas variaram de 86,16 a 742,78 mg kg-1 para o

alface e 61,34 a 4835,23 mg kg-1 para o espinafre. Os teores de nitrato presentes nas amostras

de alface, apesar de elevado, estão abaixo dos limites estabelecidos pela Comunidade

Européia (Maff, 1999; Ohse et al., 2009). Já os teores desse íon presente nas amostras de

espinafre, apresentaram valores acima dos limites estabelecidos pela Comunidade Européia

em quatro propriedades estudadas (P3, P8, P9 e P10), não sendo indicadas para o consumo

humano naquele continente.

Analisando os teores de nitrato em alface, Guadagnin (2004) encontrou valores que

variaram de 667 a 2179 mg kg-1 e Mondin (1996) encontrou teores médios de 1129,9 mg kg-1,

valores que estão acima dos encontrados na região em estudo. Para o espinafre, Lara et al

(1980) encontrou teores de nitrato que variaram de 1099 a 2629 mg kg-1, valores que estão

abaixo dos encontrados no presente estudo.

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Tabela 10. Concentração de nitrato (mg kg-1) em hortaliças produzidas na região de Lagoa

das Flores coletados entre setembro e dezembro/2011.

Propriedade Alface Espinafre

P1 145,88 ± 0,65 316,62 ± 0,46

P2 267,63 ± 0,55 1634,73 ± 0,39

P3 742,78 ± 0,30 4835,23 ± 0,34

P4 98,77 ± 0,52 61,34 ± 0,24

P5 105,25 ± 0,43 756,61 ± 0,22

P6 89,40 ± 0,16 712,03 ± 0,29

P7 215,26 ± 0,22 2298,15 ± 0,27

P8 91,27 ± 0,35 3861,22 ± 0,32

P9 108,88 ± 0,29 4007,11 ± 0,33

P10 86,16 ± 0,23 4551,06 ± 0,28

Muitos fatores influenciam o conteúdo de nitrato nos vegetais como: espécie,

variedade, parte da planta e estágio de maturação. Os fatores ambientais incluem a seca, altas

temperaturas, nebulosidade, deficiência de certos nutrientes no solo e principalmente o uso

abusivo de fertilizantes ou adubos nitrogenados (Andrade, 2004; Reis et al., 1987).

As propriedades estudadas apresentavam um manejo agrícola que utilizava grande

quantidade de fertilizantes e principalmente adubos nitrogenados. As leiras eram cobertas

com uma camada de adubo a base de esterco bovino, que apresenta grande concentração de

compostos nitrogenados que são oxidados formando nitrato e são rapidamente assimilados

pelas plantas. Além disso, a utilização de uma forte irrigação facilita a absorção desses

compostos por parte da planta.

A utilização desse adubo nitrogenado acaba contaminando o solo e com a irrigação,

esses compostos são lixiviados para o lençol freático que abastece os poços dessa região. Isto

proporciona uma alta concentração de nitrato na água dos poços que são usadas para irrigar as

hortas, aumentando a concentração desse íon nos vegetais que vão absorver essa água. A

Figura 16 mostra a utilização de adubação nitrogenada no cultivo das hortaliças nas

propriedades estudadas.

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Figura 16. Adubação nitrogenada usada nas horticulturas de Lagoa das Flores.

O gráfico da Figura 17 apresenta a comparação da concentração de nitrato encontrada

na água e nos vegetais estudados. Comparando-se os resultados, percebeu-se que há uma

correlação significativa (p < 0,05) entre os teores de nitrato nas águas utilizadas para irrigação

e no vegetal cultivado. Os resultados apresentados na Tabela 11, mostram que ocorreu

correlação significativa entre a água e o espinafre (r = 0,637) e entre a água e o alface (r =

0,589), enquanto que não houve correlação significativa entre o alface e o espinafre (r =

0,416). Desta forma, as elevadas concentrações de nitrato encontradas em algumas hortaliças

podem ser influenciadas pela concentração deste íon nas águas utilizadas na irrigação. Mas,

provavelmente, a utilização de adubação nitrogenada em grande escala, pode ser um dos

principais fatores que estão influenciando o conteúdo de nitrato nos vegetais estudados.

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Figura 17. Comparação da concentração de nitrato presente na água coletada em poços na região de horticultura

em Lagoa das Flores e nas hortaliças estudadas.

Tabela 11. Matriz de correlação Pearson (r) entre os teores de nitrato na água dos poços e nas

hortaliças coletadas na região Lagoa das Flores em dezembro/2011.

Água Alface Espinafre

Água 1,000

Alface 0,589 1,000

Espinafre 0,637 0,416 1,000

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55 CONSIDERAÇÕES FINAIS


Devido às fontes de água potável com elevadas concentrações de nitrato apresentarem

grande risco a saúde pública, faz-se necessário o desenvolvimento de métodos analíticos

eficientes e de baixo custo para a determinação desse íon nos corpos d’água. Os três métodos

avaliados nesse trabalho demonstraram resultados satisfatórios podendo ser utilizados na

análise de nitrato em águas destinadas ao consumo humano e a atividades agrícolas.

Entre os métodos estudados, o método da coluna redutora de cádmio poderia ser

indicado por apresentar grande precisão e baixo limite de detecção. Mas, no seu

desenvolvimento esse método apresenta várias etapas de reação, tornando-se um método

trabalhoso e lento, além de utilizar no seu desenvolvimento, coluna redutora de cádmio um

metal tóxico e cumulativo, que pode contaminar o operador e o ambiente durante o descarte.

O método que utiliza eletrodo seletivo como recurso analítico apresenta vantagens

principalmente pelo baixo custo do equipamento e pela rapidez de obtenção dos resultados.

Entretanto, este método apresenta muitos problemas de interferência de outros íons presentes

naturalmente nas amostras de água e vegetais.

Por outro lado, a cromatografia iônica demonstrou ser o método mais adequado,

mesmo tendo um elevado custo de equipamento, apresenta um baixo consumo de reagentes e

de analitos. Além disso, é um método que pode ser utilizado para determinar simultaneamente

muitos íons com elevada precisão, bem como separar espécies químicas do mesmo elemento

em uma mesma corrida da amostra na análise o que reduz a quantidade de amostra e reagentes

(eluentes) utilizados.

Vale destacar que o conhecimento prévio da origem da água a ser analisada é

importante para definir qual o método analítico a ser utilizado, em função dos interferentes

que possam estar presentes.

Devido ao resultado de correlação obtido no presente estudo os três métodos podem

ser implantados na análise de água, porém cromatografia iônica deve ser preferido devido as

suas vantagens apresentadas.

A região estudada apresenta grandes problemas em relação aos níveis de nitrato

presentes na água utilizada para irrigação e consumo da população, pois não atendem ao

limite estabelecido na legislação em vigor e as hortaliças estudadas estavam com nível

elevado de nitrato, onde o espinafre apresentou valores acima dos limites estabelecidos para o

consumo humano. Os resultados obtidos mostraram que a utilização de fertilizantes e adubos

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nitrogenados em grande escala no cultivo das hortaliças tem contaminado a água da região e

aumentado o nível de nitrato nas hortaliças ali produzidas.

Como este foi o primeiro estudo proposto para a disponibilização de nitrato na água e

nas hortaliças na região de Lagoa das Flores em Vitória da Conquista, onde continuará sendo

aplicado este modelo de agricultura e irrigação, com tendência ao aumento, serão necessários

estudos adicionais considerando a contaminação do lençol freático da região e um trabalho de

educação dos produtores rurais dessa região quanto à utilização de adubos e fertilizantes, bem

como o apoio de órgãos competentes no manejo dessa horticultura e na purificação dessa água

para o consumo humano.

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