Será que a água que chega na sua torneira é apenas H2O? A resposta não é tão simples: a água pode conter materiais dissolvidos que são invisíveis a olho nu. Instrumentos portáteis de fluorescência de Raios X (pXRF), como o analisador portátil por XRF Vanta™ da Olympus, podem ajudar a identificar minerais e contaminantes ocultos em sua água potável.
Como identificar minerais e contaminantes na água
Embora possamos acreditar que nossa água potável é apenas H2O, normalmente há muitos materiais dissolvidos em nosso copo. Alguns deles são benéficos, como o flúor, que ajuda a prevenir cáries. Outros minerais comuns incluem cloreto de cálcio (CaCl2), um composto com eletrólitos que, quando presente na água, pode ajudar a prevenir a desidratação. O cloreto de cálcio, assim como outros cloretos comuns, como cloreto de magnésio, sódio e potássio, pode estar presente na água potável devido a processos geológicos relacionados a rochas. O gráfico abaixo (Figura 1) mostra a precisão do analisador por pXRF Vanta na medição do cálcio dissolvido de 1.000 ppm a 20 ppm.
Figura 1. Desempenho analítico do pXRF Vanta com cálcio dissolvido em relação a uma amostra de referência ICP (inserção mostrando concentrações mais baixas)
No entanto, a água pode conter materiais que podem ser prejudiciais, incluindo nitratos (NO3-), manganês (Mn), ferro (Fe) e bicarbonato (HCO3-), entre outros. Esses elementos e compostos podem causar vários problemas de saúde e infraestrutura, incluindo danos a canos e aquecedores de água, formação de incrustações e crescimento bacteriano.
Técnicas de análise elementar, como a análise de fluorescência por Raios X portátil (pXRF) usando a série Vanta™, podem ser usadas para identificar e quantificar alguns desses materiais prejudiciais. O pXRF também pode ajudar a identificar metais pesados, um dos maiores e mais perigosos grupos de contaminantes na água potável.
Contaminação de metais pesados na água potável
Metais pesados, que geralmente incluem cromo (Cr), níquel (Ni), cobre (Cu), arsênio (As), cádmio (Cd), mercúrio (Hg) e chumbo (Pb), podem causar diversos problemas quando presentes na água potável. Esses metais podem penetrar na água por meio de atividades humanas e geológicas, como o desgaste natural de rochas, usinas de energia a carvão e minas. Quando esses metais alcançam as águas subterrâneas, podem tornar a água mais ácida ou alcalina. Como resultado, a água se torna potencialmente tóxica para beber e destrutiva para encanamentos e outras infraestruturas hídricas. Ao alterar o pH da água, esses metais também podem estimular o crescimento de vários tipos de bactérias nocivas.
Vários tipos de água potável
Felizmente, a maior parte da água potável passa por algum processo de filtragem ou outros processos de purificação. Temos vários tipos de água potável prontamente disponíveis:
- Da torneira
- Destilada
- Filtrada
- De nascente
- Purificada
Normalmente a mais fácil de obter, a água da torneira passa por alguns processos. Desde a água subterrânea, alguns produtos químicos são adicionados para remover a sujeira e a maioria das outras partículas dissolvidas. Depois, a água limpa é filtrada e desinfetada com cloro, com adição de flúor em algumas regiões. A água destilada é fervida, criando vapor ou vapor d'água, e então condensada até se tornar novamente água potável, removendo quase todos os contaminantes. A água filtrada é semelhante à água da torneira, embora algumas águas filtradas sejam tratadas com ozônio para eliminar as bactérias antes do engarrafamento com a etapa final de purificação. De forma semelhante à água filtrada, a água de nascente passa pela mesma etapa de purificação que a água da torneira, além de um tratamento de ozônio. Por fim, a água purificada inclui muitas técnicas de purificação, como osmose reversa, destilação e deionização. Cada uma dessas técnicas remove e deixa determinados materiais dissolvidos e contaminantes. Com analisadores por pXRF Vanta, conseguimos identificar quais materiais dissolvidos não foram removidos desses vários tipos de águas.
Como analisar água com analisadores por pXRF Vanta
Para mostrar como o pXRF funciona, testamos os cinco tipos de água mencionados acima com um pouco de água pluvial em um analisador Vanta. Em seguida, analisamos os resultados quantitativamente. O teste durou um minuto e permitiu identificar rapidamente os contaminantes e minerais na água (Figura 2).
| Amostra | Fósforo (P) | Enxofre (S) | Cloro (Cl) | Cálcio (Ca) | Ferro (Fe) | Zinco (Zn) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Destilada | ||||||
| Purificada | ||||||
| De nascente | 14 ppm | 22 ppm | 256 ppm | 88 ppm | ||
| Filtrada | 27 ppm | 220 ppm | ||||
| Da torneira | 17 ppm | 285 ppm | 55 ppm | 16 ppm | 1 ppm |
Figura 2. A análise por pXRF do Vanta de cinco tipos de água mostra uma série de materiais dissolvidos
Embora todos os tipos de água pareçam o mesmo em uma inspeção visual, as amostram contêm diferentes materiais dissolvidos. As águas que passam por muitas etapas de purificação, como água destilada ou purificada, não contêm níveis detectáveis de minerais, sais ou metais dissolvidos. As águas mais próximas da nascente, como a de nascente e a filtrada, contêm alguns elementos de materiais orgânicos, como fósforo e enxofre, além de sais provenientes de processos geológicos, como cálcio e cloro. A água da torneira, além de conter esses materiais orgânicos e sais, tem vestígios (ainda seguros) de ferro e zinco de alguns canos que transportam a água. Esse ferro pode ser aproveitado pelo corpo como um mineral necessário, mas também pode deixar manchas avermelhadas nas torneiras. Felizmente, nenhum desses tipos de água testados demonstra níveis detectáveis de metais pesados.
Além de calcular concentrações elementares, o analisar por pXRF Vanta™ consegue calcular a concentração de vários sais. Usando nossa água de nascente e de torneira como exemplo, o analisador Vanta consegue determinar a concentração de cloreto de cálcio em tempo real (Figura 3).
Figura 3. Cálculo alinhado feito pelo analisador por pXRF Vanta de cloreto de cálcio (CaCl2) em água de nascente (esquerda) e água da torneira (direita)
Como identificar contaminantes de metais pesados em águas servidas
O analisador por pXRF Vanta™ também consegue identificar contaminação por metais pesados em águas servidas ou água utilizada para fins industriais e agrícolas. Embora alguns desses metais pesados possam ser detectados diretamente pelo analisador Vanta a 1 ppm (1 mg/l) ou acima, há alguns contaminantes abaixo desse nível. Progressos na preparação da amostra, como os cartuchos de resina de troca iônica com lapso de tempo (TIERS) 1, permitem que o analisador Vanta detecte concentrações de metais pesados e sais até o nível de parte por bilhão (ppb) ou frações de 1 mg/l. Essa técnica de preparação de amostra simples e acessível pode amplificar as concentrações na água de 100 a 1.000 vezes, permitindo limites de detecção que rivalizam com técnicas mais caras.
O uso do TIERS ou de outras resinas de troca iônica demonstrou auxiliar na detecção de descartes ilegais em águas industriais e agrícolas1, na avaliação da poluição por metais pesados em terras agrícolas2 e na identificação de poluentes em corpos d'água maiores3. Essas técnicas levaram ao desenvolvimento de impressões digitais de águas residuais, permitindo que os pesquisadores identificassem de onde vêm determinados poluentes ou contaminantes. A capacidade do pXRF de atingir limites de detecção de ppb faz dele uma ferramenta útil para análise de águas residuais e identificação de contaminantes.
Contaminantes em alimentos e bebidas
A água não é o único alimento ou bebida que pode conter contaminação por metais pesados. Outros itens consumidos com frequência, como grãos e açúcar, também podem estar contaminados com metais pesados. Além de partes inteiras de metal nos alimentos, traços de metais provenientes de atividades humanas e ambientais também podem estar presentes nos alimentos. Metais, como ferro e zinco, podem ser adicionados por acidente aos alimentos devido à avaria de equipamentos, a poluentes em fertilizantes e a várias técnicas de moagem e processamento. Os contaminantes podem ser adicionados ao açúcar por meio da água contaminada usada no processamento e pelos contaminantes presentes no solo. De forma semelhante ao teste de água, testamos farinha, arroz e açúcar para consumo com um instrumento por pXRF Vanta™ e analisamos quantitativamente os resultados. O teste levou um minuto, indicando rapidamente a contaminação nesses alimentos comuns (Figura 4).
Figura 4. Leituras do analisador por pXRF Vanta de alimentos comuns, incluindo açúcar (esquerda), farinha (meio) e arroz (direita).
Embora nenhum dos materiais dissolvidos seja visível a olho nu, eles estão claramente presentes nesses alimentos. Todos os elementos detectados ocorrem naturalmente nesses materiais, provenientes de minerais, sais e nutrientes de ocorrência natural. O analisador Vanta pode ser usado até mesmo para testar produtos tão diversos quanto proteínas em pó ou cannabis.
Essas análises elementares revelam de forma clara a contaminação em alimentos e bebidas, demonstrando o desempenho analítico dos analisadores portáteis por XRF Vanta.
