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Objetivos: O objetivo deste estudo foi investigar a prevalência da exposição ao chumbo no sangue (CS) de pré-escolares da cidade de São Paulo, Brasil, e analisar as fontes de exposição associadas levantadas primeiramente por questionário. Métodos: O estudo foi conduzido em 3 projetos durante os anos de 2013 e 2015, totalizando a participação de 2.616 crianças com 1-4 anos de idade de 50 Centros de Educação Infantil (CEI) de São Paulo, Brasil. Foram coletas amostras de sangue venoso (n=2.616), dieta duplicada de 24h (n=64) e realizado rastreamento ambiental para investigação de chumbo em paredes, estruturas, brinquedos e utensílios de cozinha, em ambiente doméstico (n=72) e escolar (n=4) O sangue foi analisado por ICP-MS e GF-AAS, a dieta por GF-AAS e o ambiente com analisador portátil com fluorescência de Raio-X. O nível de significância adotado foi de 5%. Resultados: A média geométrica para CS foi de 2.16 µg/dL (IC95%: 2,10-2,22 µg/dL) e o percentil 97,5 foi de 13.9 µg/dL (IC95%: 10,0-17,3 µg/dL). O chumbo na dieta não foi associado ao CS (p>0,05). A presença de chumbo em itens dos CEIs e domicílios foram associados com CS (p<0,001). Conclusão: CS de pré-escolares brasileiros são quase três vezes maiores do que os resultados apresentados para mesma idade nos Estados Unidos, em 2013. É importante haver reforço da vigilância das tintas vendidas para pintura de paredes e dos objetos oferecidos para as crianças, tanto em ambiente domiciliar quanto escolar. Campanhas de orientação quanto à prevenção da exposição a chumbo deveriam ser realizadas no Brasil.