TÍTULO: Discriminação de Corpos Aquáticos por Análise Multivariada Através de Parâmetros Ambientais Avaliados em Aulas Práticas de Química Analítica Ambiental

AUTORES: ARRUDA, N.P. (IFRJ) ; ARRUDA, A.L.P. (CEFET-RJ) ; VIEIRA, F.A. (PUC-RJ) ; ALMEIDA, J.C.M. (IFRJ)

RESUMO: A utilização da quimiometria no tratamento de dados em Química Analítica é imperativa, sendo importante, portanto, integrar o programa da disciplina nos cursos de Química. Existem softwares amigáveis, de baixa complexidade de manipulação de dados, com resposta bem elucidativa quando à discriminação ou agrupamento de amostras. Foi montado um programa de monitoramento de corpos aquáticos historicamente impactados na região metropolitano do Rio de Janeiro, através de avaliações corriqueiras de parâmetros ambientais. Aos resultados foi aplicada a análise por componentes principais (ACP), durante um semestre de aulas práticas, tendo sido obtida discriminação entre as amostras, com visualização em um único plano, com 78% da variância total explicada.

PALAVRAS CHAVES: química analítica, análise multivariada, parâmetros ambientais

INTRODUÇÃO: A “quimiometria” é uma disciplina da química que emprega métodos matemáticos e estatísticos para planejar experimentos ou analisar resultados de experimentos de forma otimizada, fornecendo o máximo de informação que, por conseguinte, leva a uma melhor interpretação dos dados obtidos experimentalmente via análise química. Na análise multivariada são utilizadas, simultaneamente, as informações de um grande número de variáveis visando à interpretação de um problema sob investigação, num conjunto determinado de amostras. Baseando-se nas semelhanças e diferenças dos dados obtidos pelas amostras pode ser possível inferir comportamentos futuros. A análise multivariada tem sido empregada na avaliação da qualidade ambiental. A análise por componentes principais (ACP) é uma técnica multivariada não supervisionada, pertencente ao ramo da análise fatorial, usada para reduzir a dimensionalidade de dados para um pequeno número de fatores ortogonais, de interpretação mais fácil (VANDEGINSTE et al., 1998). Por esta técnica não são requeridas informações prévias para que as amostras sejam classificadas, já que o agrupamento tem como base a similaridade dos dados extraídos pelo método físico–químico de análise. Na ACP, as informações ou variações contidas nos dados (variáveis) originais são reduzidas para um número menor de dados, com perda insignificante de informação. A redução de variáveis é obtida pela combinação linear das variáveis originais, que irão produzir os componentes principais (CP). Estes componentes principais são não-correlacionados entre si, ou seja, fazem a medição de diferentes dimensões no conjunto de dados e são ordenados decrescentemente em relação à variação total do sistema de dados. Desta forma, a variação dos dados pode ser descrita somente por alguns CPs.

MATERIAL E MÉTODOS: Em um semestre letivo da disciplina Química Analítica Ambiental do curso técnico de Meio Ambiente do IFRJ, foram coletadas amostras de águas em corpos aquáticos vizinhos a localidades de intenso impacto quanto a lançamento de efluentes industriais. A escolha dos locais de coleta foi feita pela proximidade de moradia dos alunos, em três diferentes. Foram avaliados, em sistema de rodízio de grupos de alunos, os seguintes parâmetros ambientais: DQO, nitrogênio amoniacal, nitrogênio orgânico, nitrato, nitrato, fosfato total, oxigênio dissolvido. A partir dos resultados foi construída uma planilha a ser importada para o programa de análise por componentes principais do Software Unscrambler®.



RESULTADOS E DISCUSSÃO: A aplicação da análise por componentes principais propiciou a discriminação dos locais, com 78% da variância total explicada nos dois primeiros componentes principais, ou seja num só plano (resultados na figura 1). O biplot de scores e loadings permitiu avaliar quais os principais parâmetros responsáveis pelo agrupamento dos corpos aquáticos. A partir dos gráficos foi possível inferir interpretações quanto freqüência, idade e quantitativo de lançamento de efluentes e a própria qualidade do corpo receptor. Como o programa utilizado é de fácil manuseio, os alunos realizaram todo o trabalho de tratamento de dados e elaboração de relatórios. É possível e plenamente recomendável, portanto, num semestre letivo associar avaliação analítica e tratamento de dados, em nível científico. Este modelo é extensível a outros tipos de avaliações, desde que o número de amostras e replicatas confira robustez para a análise multivariada. É importante que os programas aplicados sejam objetivos e não representem entrave na compreensão dos resultados.



CONCLUSÕES: É possível utilizar a quimiometria para tratamento de dados ambientais obtidos em aulas práticas de química analítica, desde que respeitados alguns requisitos de rigor quanto à amostragem, número de replicatas e princípios analíticos. É importante que os programas aplicados sejam objetivos e não representem entrave na compreensão dos resultados.

AGRADECIMENTOS: À Direção do IFRJ.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: VANDEGINSTE, B. M. G., D. L., MASSART, L. M. C.; BUYDENS, S.; DE JONG, P. J.; LEWI, J.; SMEYERS-VERBEKE. J. 1998. Data handling in science and technology. in Handbook of Chemometrics and Qualimetrics. Part 20B. Elsevier, Amsterdam, the Netherlands. p. 145–198.