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https://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/13496
Tipo: | Tese |
Data do documento: | 15-Dez-2020 |
Autor(es): | BORDALO, Adriana Oliveira |
Primeiro(a) Orientador(a): | MOURA, Candido Augusto Veloso |
Título: | Investigação da aplicabilidade da composição isotópica de oxigênio, hidrogênio e estrôncio na autenticação de águas naturais engarrafadas e/ou comercializadas no Estado do Pará – Brasil |
Citar como: | BORDALO, Adriana Oliveira. Investigação da aplicabilidade da composição isotópica de oxigênio, hidrogênio e estrôncio na autenticação de águas naturais engarrafadas e/ou comercializadas no Estado do Pará – Brasil. Orientador: Candido Augusto Veloso Moura. 2020. 151f. Tese (Doutorado em Geologia e Geoquímica) - Instituto de Geociências, Universidade Federal do Pará, Belém, 2020. Disponível em: http://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/13496. Acesso em:. |
Resumo: | Águas envasadas obtidas diretamente de fontes naturais ou por extração de águas subterrâneas, em tese, são consideradas como águas de boa qualidade, naturalmente puras, captadas em ambientes isentos de poluição ou contaminação, portanto, consideradas um alimento seguro. Porém, além da vulnerabilidade a que os aquíferos podem estar sujeitos, o produto final pode ser manipulado ou até mesmo fraudado, quando consideramos o mercado cada vez mais competitivo e em expansão de águas envasadas. Diante disso, é recomendável que os fabricantes desse segmento procurem estratégias que destaquem, diferenciem ou que adicionem qualidades de águas envasadas. A garantia da procedência de sua fonte, determinada por métodos analíticos, pode assegurar a sua qualidade e agregar informações importantes ao consumidor e ao produtor. Análises isotópicas combinadas com análises químicas têm sido utilizadas em pesquisas de diversos produtos alimentícios como ferramentas para identificar e autenticar a origem geográfica, certificar e ainda controlar a qualidade, visando a segurança desses alimentos. Ademais, as análises isotópicas podem ser empregadas como excelentes traçadores auxiliando na ciência forense. As composições isotópicas de hidrogênio, oxigênio e estrôncio de águas engarrafadas refletem, em média, a composição isotópica da água da nascente indicando que preservam informações sobre a fonte de água da qual foram envasadas. Neste contexto, este trabalho propôs investigar a aplicabilidade da composição isotópica de estrôncio, oxigênio e hidrogênio como ferramenta para caracterizar, autenticar e certificar águas envasadas. Para isso, amostras de diversas marcas de águas engarrafadas comercializadas no estado do Pará foram obtidas entre os anos 2017 e 2019 nos supermercados da cidade de Belém- PA. Essas águas foram selecionadas observando-se as unidades litoestratigráficas da fonte da água, localizações geográficas, as datas de envase e a validade das mesmas. O trabalho foi realizado em duas vertentes. Na primeira, sete amostras foram adquiridas periodicamente considerando a data de envase correspondentes aos períodos, estiagem e chuvoso, completando dois ciclos das estações. A segunda buscou avaliar eventuais modificações químicas e isotópicas ao longo de um ano. Neste caso, amostras de quatro diferentes marcas foram adquiridas em um mesmo momento e analisadas trimestralmente, a partir da data de envase, incluindo uma amostra de água procedente da Itália (amostra IT). As águas amostradas neste estudo, envasadas no Brasil, em geral, têm mineralização considerada baixa (média de 87,2 mg L-1 de STD). Do ponto de vista hidrogeoquímico, a maioria das águas foi classificada como cloretada ou bicarbonatada. Os valores obtidos nas análises dos constituintes menores e traço foram significativamente inferiores aos limites recomendados pela legislação pertinente. A partir dos valores da razão 87Sr/86Sr e da concentração de estrôncio, foi possível caracterizar três grupos distintos de água. O grupo 1 é formado por águas envasadas no estado do Pará com valores de δ87Sr mais baixos (amostras PV = 4,74‰, PSI = 10,5‰ e PB = 5,87‰), e concentrações do Sr2+ também mais baixas (média de 2,76 μg L-1). Essas águas são provenientes do aquífero Barreiras, constituído por rochas sedimentares do Mioceno. Trata-se de um aquífero raso com influência direta da água da chuva. O grupo 2 se caracteriza por apresentar valores intermediários de δ87Sr e concentrações mais elevadas de íon estrôncio (média de 110,3 μg L-1). Ele é formado por águas envasadas nos estados do Ceará (amostra CH = 13,5‰), São Paulo (amostra SPL = 11,9‰) e Paraná (amostra PRCL = 18,8‰). A primeira (CH) é oriunda do aquífero Barreiras onde as rochas sedimentares da Formação Barreiras estão assentadas sobre o embasamento Cristalino predominantemente paleoproterozóico. Nas outras duas o aquífero está alojado em ortognaisses (SPL) e rochas metassedimentares (PRCL) do Proterozóico. O terceiro grupo é composto pela água envasada no estado da Bahia (amostra BA) cujo aquífero está alojado na Formação São Sebastião do Cretáceo Inferior. Este poço é o mais profundo entre as águas estudadas. Apresenta valores bem mais elevados de δ87Sr (média de 43,12‰) e valores intermediários da concentração Sr2+(média de 12,75 μg L-1). Os valores médios de δD e δ18O para estas águas foram os seguintes: PV (-15,4‰ e -3,26‰), PSI (16,6‰ e -3,42‰), PB (-15,4‰ e -3,23‰), CH (-13,6‰ e -2,95‰) BA (-2,07‰ e -1,79‰), SPL (-41,7‰ e -6,59‰) e PRCL (-32,4‰ e -5,66‰). Os valores de δD e δ18O se agruparam ao longo da reta de água meteórica global, e se apresentaram mais enriquecidos nos isótopos pesados nas regiões norte e nordeste do País. A amplitude de variação dos dados isotópicos bem como os parâmetros analíticos analisados dentro da mesma amostra foi pequena, não evidenciando uma dependência ou influência sazonal. Os dados geoquímicos obtidos foram consistentes com as informações contidas nos rótulos. O estudo referente a vida de prateleira das águas envasadas (amostras PB, SPL, SPCJ e IT) indicou que não há variações significativas na composição química e isotópica dos elementos analisados ao longo dos doze meses. Considerando esta informação, a composição isotópica das águas envasadas deve preservar aquela de suas fontes. Sendo assim, foi possível caracterizar algumas das fontes, individualmente, com os dados isotópicos obtidos. CH (δ87Sr = 13,5‰, δD = -13,6‰ e δ18O = -2,95‰); BA (δ87Sr = 43,1‰, δD = -2,07‰ e δ18O = -1,79‰); SPL (δ87Sr = 11,9‰, δD = -41,7‰ e δ18O = -6,59‰) e PRCL (δ87Sr = 18,8‰, δD = -32,4‰ e δ18O = -5,66‰). Porém, nas águas provenientes de aquíferos mais rasos situados em áreas com alto índice pluviométrico e com intensa recarga (por exemplo as fontes das águas PV, PSI e PB) essa caracterização pode se tornar mais difícil. Os dados isotópicos garantem a impressão digital e asseguram a aplicabilidade como uma ferramenta para autenticar a origem do produto "água engarrafada", porém são mais indicados para aquíferos onde essas águas têm maior e mais duradoura interação com as rochas. |
Abstract: | Bottled water obtained directly from natural sources or by extracting groundwater, in theory, is considered as good quality water, naturally pure, captured in environments free from pollution or contamination, therefore, considered a safe food. However, in addition to the vulnerability to which aquifers may be subject, the final product can be manipulated or even defrauded when considering the increasingly competitive and expanding market in bottled water. Therefore, it is recommended that the manufacturers of this segment look for strategies that highlight, differentiate, or add qualities of bottled water. The guarantee of the origin of its source, determined by analytical methods, can guarantee its quality and add important information to the consumer and their producers. Isotopic analyzes combined with chemical analyzes have been used in research on food products as a tool to identify and authenticate the geographical origin, certify and still control the quality, aiming at the safety of these foods. Also, isotopic analyzes can be used as excellent tracers assisting in forensic science. The isotopic compositions of hydrogen, oxygen, and strontium from bottled waters reflect, on average, the isotopic composition of the spring water, indicating that they preserve information about the water source from which they were bottled. In this context, this work proposed investigating the applicability of the isotopic composition of strontium, oxygen, and hydrogen as a tool to characterize, authenticate, and certify bottled waters. Between 2017 and 2019, several brand bottled waters were sampled in supermarkets of Belém, state of Pará. This sampling was conducted by observing the lithostratigraphic units of the water source, geographical locations, filling dates, and the bottle's validity. The work was carried out in two ways. In the first, seven samples were acquired periodically considering the filling date corresponding to the periods, drought and rainy, completing two seasons cycles. The second sought to assess any chemical and isotopic changes over the course of a year. In this case, samples of four different brands were acquired simultaneously and analyzed quarterly, from the filing date, including a water sample from Italy (sample IT). The waters bottled in Brazil used in this study, in general, have low mineralization (average of 87.2 mg L-1 STD). From a hydrogeochemical point of view, most waters were classified as chlorinated or bicarbonated. The minor and trace constituents contents were significantly lower than the limits recommended by the relevant legislation. The 87Sr/86Sr ratio and strontium concentration permitted to characterize three distinct groups of water. Group 1 is formed by bottled waters in the state of Pará with lower values of δ87Sr (water samples PV = 4.74 ‰, PSI = 10.5 ‰ and PB = 5.87 ‰), and lower concentrations of Sr2 + (2.76 μg L-1). These waters come from the Barreiras Aquifer, which consists of Miocene sedimentary rocks. It is a shallow aquifer with the direct influence of the rainwater. Group 2 is characterized by presenting intermediate values of δ87Sr and higher strontium ion concentrations (average of 110.3 μg L-1). It is formed by bottled waters in the states of Ceará (sample CH = 13.5 ‰), São Paulo (sample SPL = 11.9 ‰) and Paraná (sample PRCL = 18.8 ‰). The first one (CH) comes from the Barreiras aquifer, where the sedimentary rocks of the Barreiras Formation lie on the Paleoproterozoic crystalline basement. The aquifers of the other two water samples are in Proterozoic orthogneisses (SPL) and metasedimentary rocks (PRCL). The third group consists of bottled water in the state of Bahia (sample BA), whose aquifer is in the Lower Cretaceous São Sebastião Formation. This well is the deepest among the studied waters. It presents much higher values of δ87Sr (mean of 43.12 ‰) and intermediate values of Sr2+ concentration (mean of 12.75 μg L-1). The average values of δD and δ18O for these waters were as follows: PV (-15.4 ‰ and -3.26 ‰), PSI (16.6 ‰ and -3.42 ‰), PB (-15.4 ‰ and -3.23 ‰), CH (-13.6 ‰ and -2.95 ‰) BA (-2.07 ‰ and -1.79 ‰), SPL (-41.7‰ and -6.59 ‰) and PRCL (-32.4 ‰ and -5.66 ‰). The values of δD and δ18O were aligned along the global meteoric water line and were more enriched in the heavy isotopes in the north and northeast regions of the country. The range of variation of the isotopic data and the analytical parameters analyzed within the same sample was small, showing no dependence on seasonal influence. The geochemical data obtained were consistent with the information contained on the labels. The study regarding the shelf life of bottled waters (samples PB, SPL, SPCJ, and IT) indicated no significant variations in the chemical and isotopic composition of the elements analyzed over the twelve months period. Considering this information, the isotopic composition of bottled waters must preserve that of their sources. Thus, it was possible to characterize some of the sources individually using the obtained isotopic data. CH (δ87Sr = 13.5‰, δD = -13.6 ‰ and δ18O = -2.95 ‰); BA (δ87Sr = 43.1 ‰, δD = -2.07 ‰ and δ18O = -1.79 ‰); SPL (δ87Sr = 11.9 ‰, δD = -41.7 ‰ and δ18O = -6.59 ‰) and PRCL (δ87Sr = 18.8‰, δD = -32.4 ‰ and δ18O = -5.66 ‰). However, in waters from shallower aquifers located in areas with high rainfall and intense recharge (PV, PSI, and PB water sources), this characterization may become more difficult. Isotopic data guarantee digital printing and ensure its applicability as a tool to authenticate the origin of the product "bottled water" however; they are more suitable for aquifers where these waters have greater and more lasting interaction with the percolating rocks. |
Palavras-chave: | Isótopos de estrôncio Isótopos de hidrogênio e oxigênio Água engarrafada Hidrogeoquímica Strontium isotopes Hydrogen and oxygen isotopes Bottled water Hydrogeochemistry |
Área de Concentração: | GEOQUÍMICA E PETROLOGIA |
Linha de Pesquisa: | GEOCRONOLOGIA E GEOQUÍMICA ISOTÓPICA |
CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::GEOCIENCIAS CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::GEOCIENCIAS::GEOLOGIA::GEOQUIMICA |
País: | Brasil |
Instituição: | Universidade Federal do Pará |
Sigla da Instituição: | UFPA |
Instituto: | Instituto de Geociências |
Programa: | Programa de Pós-Graduação em Geologia e Geoquímica |
Tipo de Acesso: | Acesso Aberto Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil |
Fonte: | 1 CD-ROM |
Aparece nas coleções: | Teses em Geologia e Geoquímica (Doutorado) - PPGG/IG |
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