1 - Associação Instituto de Tecnologia de Pernambuco ITEP/OS, Recife, Brasil, Laboratório de Química Analítica-LQA.

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1 VALIDAÇÃO DE 11 METAIS PELO MÉTODO ESPECTRÔMETRO DE EMISSÃO ÓTICA EM PLASMA INDUTIVAMENTE ACOPLADO, PARA ATENDER A PORTARIA 2.914, DO MINISTÉRIO DA SAÚDE, DE 12 DE DEZEMBRO DE Silva Filho, S.M.F (1) ; Oliveira (1), A. M. M; Silva, H. K. P (1,2). 1 - Associação Instituto de Tecnologia de Pernambuco ITEP/OS, Recife, Brasil, Laboratório de Química Analítica-LQA. silviomario@itep.br 2 - Associação Instituto de Tecnologia de Pernambuco ITEP/OS, Recife, Brasil, Programa de Pós-graduação do Mestrado em Tecnologia Ambiental. helida@itep.br RESUMO Para garantir que um método analítico gere informações confiáveis sobre amostra, ele deve passar uma avaliação denominada validação. As validações seguiram o DOQ-CGCRE-008. Foi realizado o limite de detecção e quantificação e testes de precisão e exatidão. Os Resultados obtidos na validação indicaram que o método atende ao uso pretendido. Palavras-chave: Validação; Metais; Água 1. INTRODUÇÃO A água é um elemento essencial à vida, porém pode trazer riscos à saúde em face de sua má qualidade, servindo de veículo para vários agentes biológicos e químicos (Soares et al., 2002; Heller et al., 2003). Por tal motivo, muitos métodos analíticos têm sido desenvolvidos para a determinação de resíduos de contaminantes inorgânicos em água como ferramenta principal para assegurar que os produtos estejam enquadrados nas determinações legais (Paschoal et al., 2008). Dentre estes contaminantes inorgânicos pode-se citar os metais. Estes são oriundos de fontes naturais ou antrópicas possuem baixa degradabilidade e alto poder de bioacumulação e potenciais tóxicos. Segundo Esteves (1988), alguns metais são essenciais aos seres vivos, atuando como cofatores em rotas metabólicas de organismos aquáticos, porém indesejáveis e tóxicos quando presentes em altas concentrações. Para a população humana, os metais podem causar intoxicações agudas ou crônicas, pois tendem a acumular-se no organismo, muitas vezes manifestando-se apenas anos mais tarde. A exposição pode ocorrer por inalação, ingestão de alimento ou água contaminada. A portaria do ministério da saúde de 2011, dispõe sobre os procedimentos de controle e de vigilância da qualidade da água para consumo humano e seu padrão de potabilidade. Onde, limites muito baixos de quantificação dos metais são exigidos. Para tanto, existe a necessidade de confirmar a qualidade de medições químicas, através de sua comparabilidade, rastreabilidade e confiabilidade (Ribani et al., 2004). Para garantir que um método analítico gere informações confiáveis e interpretáveis sobre a amostra, ele deve sofrer uma avaliação denominada validação. A validação de um método é um processo de verificação na qual os requisitos especificados são adequados para um uso pretendido (VIM, 2012). Visa demonstrar que um método analítico, nas condições em que é praticado, tem as características necessárias para a obtenção de resultados com a qualidade exigida (INMETRO, 2011).

2 2. OBJETIVO Este trabalho tem por objetivo demonstrar a qualidade dos resultados obtidos para 11 metais (cádmio, alumínio, cromo, cobre, manganês, zinco, bário, ferro, níquel, cálcio e magnésio) da portaria 2.914/2011, através do processo de validação analítica, como garantia da qualidade das medições químicas, através da sua comparabilidade, rastreabilidade e confiabilidade. 3. MÉTODOS E MATERIAIS 3.1 Técnica utilizada na análise dos metais O Laboratório de Química Analítica (LQA) da Associação Instituto de Tecnologia de Pernambuco (ITEP/OS), possui um Espectrômetro de Emissão Ótica em Plasma Indutivamente Acoplado ICP-OES, de marca Thermo Scientific, modelo ICAP 6300, com sistema de nebulização concêntrica e um detector CID (Charge Injection Device). O método segue as recomendações da United States Environmental Protection Agency US-EPA descritas no Method Determination of Metals and Trace Elements in Water and Wastes by Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry e do Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater (22 nd Edition), 2012, Part metais. Em todos os parâmetros da validação foram utilizados materiais de referência certificado segundo o ISO GUIDE Faixa de concentração Os pontos P1, P3 e P5 referem-se às concentrações no primeiro, ponto intermediário e último ponto da faixa de trabalho, respectivamente. E serão utilizados nos testes para avaliação de desempenho do método (TABELA 01). 3.3 Parâmetros realizados na validação Metais Faixa de trabalho: P1 a P5 (mg/l) Ponto 01 Ponto 03 Ponto 05 Cálcio 0,5 5,0 10,0 Magnésio 0,5 5,0 10,0 Alumínio 0,05 0,5 2,0 Cádmio 0,003 0,05 0,5 Cromo 0,03 0,5 2,0 Cobre 0,05 0,5 2,0 Manganês 0,03 0,5 2,0 Zinco 0,05 0,5 2,0 Bário 0,05 0,5 2,0 Ferro 0,05 0,5 2,0 Níquel 0,03 0,5 2,0 Tabela 01 Pontos utilizados na avaliação de desempenho para os metais. As validações foram guiadas pelo documento do Inmetro DOQ-CGCRE 008 de Por ser um método oficial alguns parâmetros são dispensados, sendo realizados o limite de detecção, limite de quantificação, exatidão sob as condições de Recuperação e tendência e a precisão sob as condições de repetibilidade e precisão intermediária, utilizando dois operadores Teste de dispersão Foi realizado o teste de Grubb s, indicado para ensaios químicos, que tem por objetivo avaliar se o conjunto das medidas dos grupos está com uma dispersão com 95,45% de confiança em torno da média, descartando valores aberrantes. Foi obtido o G calculado e comparado com o G Critico (1,94) para n = 7 replicatas. X 1 G X Hp Z (1) S Considerando os valores aceitos, as médias e desvios padrão foram obtidos pela fórmula abaixo, respectivamente: X i MÉDIA X (2) n

3 2 S ( X X ) n 1 i (3) Limite de Detecção (LD) e Quantificação (LQ) O LD e o LQ dos metais em estudo foram calculados de acordo com as formulas abaixo, respectivamente: LD = X + t(n-1,1-α).s (4) Onde: t(n-1) para 95,45% de confiança = valor de t de Student com n-1 graus de liberdade. LQ = X + 10.s (5) Precisão sob condições de repetibilidade e precisão intermediária e exatidão sob condições de recuperação/tendência e erro reativo Para o estudo de repetibilidade, foram realizadas sete replicatas independentes, fortificadas amostras em três níveis diferentes, em curto espaço de tempo, nas mesmas condições. Para o estudo de precisão intermediaria, recuperação/tendência e erro relativo, foram fortificadas amostras em três níveis diferentes, com 7 replicatas independente, variando espaço de tempo e operadores. As três concentrações contemplaram os pontos P1, P3 e P5, os quais referem-se as concentrações no primeiro, ponto intermediário e último ponto da faixa de trabalho, respectivamente, conforme descrito na tabela 01. Em seguida foram calculados os coeficientes de variação (CV), o erro relativo e a recuperação (Rec) de cada metal. CV(%) = S.100 (6) X Rec (%) = Conc. determinada da amostra. 100 (7) Conc. adicionada da amostra Erro relativo (%) = Conc. determinada da amostram - Conc. adicionada da amostra. 100 (8) Precisão intermediário entre operadores Conc. adicionada da amostra Foram utilizados dois operadores em cada metal (Al, Zn, Ni, Mn, Fe, Cd, Cu, Cr, Ba, Mg, Ca), nos três níveis estudados. Foram obtidas médias dos dois operadores a partir de sete replicatas, em cinco níveis de concentração. Para comparação das variâncias foi utilizado o Teste F e para a comparação das médias realizado o teste t Student. F cal s s (9) Cálculo t Student para variâncias iguais:

4 (10) Onde: S x1x2 - calcula-se pela fórmula: (11) 4. RESULTADOS 4.1 Limite de Detecção (LD) e Quantificação (LQ) O limite de detecção (LD) representa a menor concentração da substância em exame que pode ser detectada, mas não necessária mente quantificada, enquanto que o limite de quantificação (LQ) representa a menor concentração da substância em exame que pode ser medida e/ou quantificada. O metal que possui menor limite de detecção é o cádmio com 0,0003 mg/l, enquanto que o maior é o ferro com 0,0043 mg/l. Os limites de quantificação de todos os metais atendem a portaria de Os resultados dos limites de detecção e quantificação encontram-se na tabela 02. Metais LD LQ Limite exigido pela portaria Cálcio 0,012 0,037 - Magnésio 0,01 0,03 - Alumínio 0,0045 0,014 0,2 Cádmio 0,0001 0,0003 0,005 Cromo 0,001 0,002 0,05 Cobre 0,001 0,002 2,0 Manganês 0,0005 0,002 0,1 Zinco 0,0004 0,0011 5,0 Bário 0,001 0,002 0,7 Ferro 0,0014 0,0043 0,3 Níquel 0,0004 0,0012 0,07 Tabela 02 Resultados dos limites de detecção e quantificação em mg/l. Miranda e Miyashiro, 2008, fizeram um estudo sobre os processos de validação e avaliação dos níveis de cromo e cádmio em água para diálise de clinicas no estado de Goiás. Os autores fizeram o estudo utilizando a técnica de absorção atômica e obtiveram um limite de quantificação de 0,0069 mg/l para o cromo e 0,0015 mg/l para o cádmio. Este limite é bem superior ao encontrado neste estudo para esses dois metais, fato que pode ser explicado pela técnica utilizada entre um estudo e outro, visto que a técnica de emissão ótica é mais sensível que a técnica de absorção atômica. 4.2 Precisão sob condições de repetibilidade e precisão intermediária e exatidão sob condições de recuperação/tendência e erro reativo Como critério de aceitação para as concentrações estudadas, o CV tanto para as analises sob as mesmas condições (análises do mesmo dia - repetibilidade), como para as analises em condições diferentes (análises em dias diferentes precisão intermediária), devem ser menor ou igual que 20%, enquanto que, a recuperação/tendência das amostras devem estar compreendidas entre 80 a 120 % e o erro relativo menor que 20%, conforme a resolução nº 899 da Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA). Nos resultados de exatidão sob as condições de erro relativo, todos os metais tiveram coeficiente de variação menor que 20% nos três pontos de análise. O maior erro relativo foi no metal alumínio, com erros de 13,7% (operador a) e 16,0% (operador b), no ponto 01. Seguido pelos metais cádmio com erros de 10,0% (operador a) e 10,52% (operador b) e cálcio com erros 8,2% (operador a) e 10,8%(operador b). Nos estudos de recuperação todos metais ficaram dentro da faixa estipulada entre 80% a 120%. O alumínio foi o metal com a maior recuperação acima de 100%, com 113% e 116% no ponto de estudo 01, 107,7% e 107,1% no ponto 03 e 105,6% e

5 106% no ponto 05. Esta maior recuperação acima de 100% pode ser explicada pelo baixo comprimento de onda do aluminio (167nm), o que implica em uma purga mais lenta deste comprimento de onda, aumentando o sinal gradativamente. No estudo de precisão sob as condições de repetibilidade, onde o critério de aceitação para este estudo foi um coeficiente de variação entre as replicas de 20%, a maior variação não passou de 5% nos dois operadores, o que caracteriza que a técnica utilizada é precisa. No estudo da precisão intermediaria, com a variação do tempo das replicatas, o coeficiente de variação não foi maior que 10%, indicando que o método utilizado é estável. 4.3 Precisão intermediário entre operadores Os resultados obtidos pela análise de variância, para os dois operadores, demonstraram ser equivalentes como pode ser observado na tabela 14. Metais Fcalculado Fcalculado Fcalculado Ponto 01 Ponto 03 Ponto 05 Fcrítico Alumínio 2,31 2,18 1,22 Zinco 2,44 1,27 1,54 Níquel 3,35 1,02 3,18 Manganês 1,82 1,77 2,52 Ferro 1,23 3,76 2,17 Cádmio 2,35 1,18 1,6 4,28 Cobre 2,12 1,01 1,68 Cromo 1,09 1,33 2,42 Bário 1,98 3,41 1,43 Magnésio 1,25 1,05 2,06 Cálcio 1,24 1,10 1,14 Tabela 14 Resultados dos testes F realizados nos metais em estudo Situação Variâncias iguais O teste t Student que avalia o grau de significância desse efeito através das médias, mostrou que as médias dos dois operadores não tiveram diferenças significativas (TABELA 15). Metais Tcalculado Tcalculado Tcalculado Ponto 01 Ponto 03 Ponto 05 Tcrítico Alumínio 0,77 0,13 0,17 Zinco 0,23 0,03 0,37 Níquel 1,22 1,35 0,68 Manganês 0,29 1,09 0,96 Ferro 1,02 1,31 0,32 Cádmio 0,19 1,5 1,47 1,66 Cobre 0,59 0,93 1,32 Cromo 0,41 1,25 0,16 Bário ,89 Magnésio 0,25 0,3 0,01 Cálcio 0,46 0,45 0,53 Tabela 15 Resultados dos testes t realizados nos metais em estudo Situação Diferença não significativa 5. CONCLUSÕES Os resultados obtidos na validação indicaram que o método é satisfatório para atender ao escopo do laboratório, pois comprovam que o mesmo é adequado para a análise de água para consumo humano, já que atende aos critérios estudados, nas condições acima descritas. 6. REFERENCIAS APHA. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater: Part 3000 METALS. 22 nd Edition, 2012.

6 ANVISA - Agência Nacional de Vigilância Sanitária. Resolução RE nº 899, de 29 de maio de 2003 ESTEVES, F. de A. Fundamentos de Limnologia. Rio de Janeiro. 2º edição: Interciência p. HELLER, L.; COLOSIMO, A.E.; ANTUNES, C.M.F. Environmental sanitation conditions and health: impacta case-control study. Rev Soc Bras Med Trop 2003; 36:41-50p. INMETRO. Orientações sobre validação de métodos de ensaios químicos. [Apostila]. DOQ-CGCRE-008, p. INMETRO. Vocabulário internacional de termos fundamentais e gerais de metrologia (VIM). 1ª.Ed. Luso brasileira p. MINISTÉRIO DA SAÚDE. Dispõe sobre os procedimentos de controle e de vigilância da qualidade da água para consumo humano e seu padrão de potabilidade. Portaria de 12/12/2011. MIRANDA, W, D; MIYASHIRO, G. Processos de validação e avaliação dos níveis de cromo e cádmio em água para diálise de clinicas no estado de Goiás. GLOBAL SCIENCE AND TECHNOLOGY (ISSN ). v. 01, n p PASCHOAL, J. A. R.; RATH, S.; AIROLDI, F. P. da S.; REYES, F. G. R. Validação de métodos cromatográficos para a determinação de resíduos de medicamentos veterinários em alimentos. Quimica Nova, Vol. 31, No. 5, p. RIBANI, M.; BOTTOLI, C. B. G.; COLLINS, C. H.; JARDIM, I. C. S. F. Validação em métodos cromatográficos e eletroforéticos. Química nova,vol. 27, No. 5, p. SOARES, S.R.; BERNARDES, R.S.; NETTO, O.M. Relações entre saneamento, saúde pública e meio ambiente: elementos para formulação de um modelo de planejamento em saneamento. Cad Saúde Pública 2002; 18: p. USEPA. United States Environmental Protection Agency. Method Determination of Metals and Trace Elements in Water and Wastes by Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry. Office of Research and Development. EMMC Version. Cincinnati, Ohio. Revision