Analise Agua

ISSN 1980-3958Dezembro, 2011 232

Manual de procedimentos de amostragem e anlise fsico-qumica de gua

Documentos 232

Embrapa Florestas

Colombo, PR

2011

ISSN 1980-3958

Agosto, 2011

Empresa Brasileira de Pesquisa AgropecuriaEmbrapa FlorestasMinistrio da Agricultura, Pecuria e Abastecimento

Lucilia Maria Parron Daphne Heloisa de Freitas Muniz Claudia Mara Pereira

Manual de procedimentos de amostragem e anlise fsico-qumica de gua

Embrapa 2011

Exemplares desta publicao podem ser adquiridos na:

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Comit Local de PublicaesPresidente: Patrcia Pvoa de MattosSecretria-Executiva: Elisabete Marques Oaida Membros: lvaro Figueredo dos Santos, Antonio Aparecido Carpanezzi, Claudia Maria Branco de Freitas Maia, Dalva Luiz de Queiroz, Guilherme Schnell e Schuhli, Lus Cludio Maranho Froufe, Marilice Cordeiro Garrastazu, Srgio Gaiad

Superviso editorial: Patrcia Pvoa de MattosReviso de texto: Mauro Marcelo BertNormalizao bibliogrfica: Francisca RascheEditorao eletrnica: Mauro Marcelo BertIlustraes da capa: Lucilia Maria Parron 1a edioVerso digital (2011)

Todos os direitos reservadosA reproduo no-autorizada desta publicao, no todo ou em parte, constitui violao dos direitos autorais (Lei no 9.610).

Dados Internacionais de Catalogao na Publicao (CIP)Embrapa Florestas

Parron, Lucilia Maria.Manual de procedimentos de amostragem e anlise fsico-qumica de

gua [recurso eletrnico] / Lucilia Maria Parron; Daphne Heloisa de Freitas Muniz; Claudia Mara Pereira. - Dados eletrnicos. - Colombo : Embrapa Florestas, 2011.

(Documentos / Embrapa Florestas, ISSN 1980-3958; 219)

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Ttulo da pgina da web (acesso em 22 ago. 2011).

1. Qumica da gua. 2. Anlise fsico-qumica. 3. Mtodo. 4. gua. I. Muniz, Daphe Heloisa de Freitas. II. Pereira, Mara Claudia. III. Ttulo. IV. Srie.

CDD 546.22(21. ed.)

Autoras

Lucilia Maria ParronBiloga, DoutoraPesquisadora da Embrapa [email protected]

Daphne Heloisa de Freitas MunizQumica, EspecialistaBolsista do [email protected]

Claudia Mara Pereira Qumica, MestreAnalista da Embrapa [email protected]

Apresentao

A informao sobre a qualidade da gua essencial para a compreenso dos processos ambientais e, em particular, dos corpos hdricos com relao aos impactos antrpicos na bacia hidrogrfica. Tambm essencial para o planejamento da sua ocupao e para o controle dos impactos.

Esse trabalho apresenta uma descrio de mtodos de amostragem e conservao da gua, e de tcnicas analticas utilizadas na determinao de parmetros fsico-qumicos em guas naturais ou residuais. So descritos, de forma detalhada, os parmetros de avaliao, os mtodos de amostragem, protocolos laboratoriais e, para cada parmetro, os mtodos analticos mais utilizados na pesquisa. Mantendo um estilo acessvel e didtico, a publicao se destina a estudantes e profissionais que se dedicam ao estudo da qumica analtica de componentes inorgnicos e orgnicos da gua.

Ivar WendlingChefe de Pesquisa e Desenvolvimento

Sumrio

Introduo ...................................................................9Qualidade da gua ................................................................. 10Constituintes naturais da gua ................................................. 11Padres de qualidade de gua .................................................. 11

Parmetros de avaliao ..............................................13Seleo dos parmetros de avaliao ....................................... 13pH ....................................................................................... 13Alcalinidade total .................................................................. 14Oxignio Dissolvido (OD) ........................................................ 15Condutividade eltrica (CE)...................................................... 15Slidos totais dissolvidos (STD) ............................................... 16Turbidez ............................................................................... 16Carbono Orgnico Total (COT) ................................................. 17Demanda Biolgica e Demanda Qumica de Oxignio (DBO e DQO) 18Fsforo total (Ptotal) e fosfatos (P-PO4

-) ....................................... 19Srie nitrogenada ................................................................... 20

Nitrognio molecular (N2) ...............................................................20Nitrognio orgnico (Norg) ...............................................................20Nitrato (N-NO3

-) ............................................................................21Nitrito (N-NO2

-) .............................................................................21Amnio (N-NH4

+) ..........................................................................21Nitrognio total .............................................................................22

Dureza total .......................................................................... 22Clcio (Ca+2) e magnsio (Mg+2) ............................................. 23

Sdio (Na+) e potssio (K+) ..................................................... 23Sulfato (SO4

-) ........................................................................ 24Cloreto (Cl-) ........................................................................... 25Fluoreto (F-) ........................................................................... 25Ferro (Fe+2) e Mangans (Mn+2) ............................................... 26Contaminantes orgnicos ....................................................... 26

Amostragem para anlises fsico-qumicas ....................28Plano de trabalho .................................................................. 28Coletores ............................................................................. 32

Coletores de gua superficial ..........................................................32Coletores de gua subterrnea ........................................................33

Coletores de gua de escoamento superficial ............................. 34Coletores de precipitao atmosfrica ....................................... 35Acondicionamento, filtrao e preservao de amostras ............. 37

Acondicionamento ........................................................................37Filtrao ......................................................................................37Preservao ...............................................................................39

Extrao e concentrao ......................................................... 40Anlise de dados ................................................................... 41Protocolos laboratoriais ........................................................... 42

Consideraes sobre segurana .....................................................42Descarte de resduos .....................................................................43

Soluo-padro ..................................................................... 44gua utilizada nas anlises ..................................................... 44Balana analtica .................................................................... 45Procedimentos metodolgicos .................................................. 45

Mtodos analticos .....................................................45Seleo de mtodos analticos ................................................. 45Espectrofotometria UV-Visvel ................................................. 47Turbidimetria ......................................................................... 51Volumetria ............................................................................ 52Potenciometria ...................................................................... 54Condutividade eltrica ............................................................ 55Cromatografia ...................................................................... 57

Cromatografia inica .....................................................................57Cromatografia gasosa ....................................................................61

Combusto ........................................................................... 62

Consideraes finais ...................................................63Referncias ...............................................................63

Manual de procedimentos de amostragem e anlise fsico-qumica de guaLucilia Maria Parron Daphne Heloisa de Freitas Muniz Claudia Mara Pereira

Introduo

As caracterizaes fsico-qumicas da gua e de solues aquosas tm como objetivo identificar e quantificar os elementos e espcies inicas presentes nesses compostos e associar os efeitos de suas propriedades s questes ambientais, permitindo a compreenso dos processos naturais ou alteraes no meio ambiente. O conhecimento das propriedades fsicas e qumicas de tomos e molculas, e de suas interaes, permitem responder a questes como, quais e em que nveis eles podem ser adversos aos ecossistemas e sade humana. Os teores determinados nas amostras analisadas so comparados aos padres conhecidos, os quais so especificados em portarias e resolues legais, que do subsdios aos laboratrios na expedio de seus laudos. Para que essas determinaes sejam realizadas, h uma srie de tcnicas analticas que so capazes de identificar os componentes presentes em determinada amostra e quantificar suas concentraes com grande sensibilidade.

Os ciclos dos principais elementos qumicos (C, H, O, N, P, S) e de outros 25 sustentam a vida na terra. O movimento destes

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elementos na natureza em formas orgnicas, ou em formas inorgnicas, permite a sua interao de vrias maneiras. Muitas dessas interaes tm consequncias para processos bsicos nos ecossistemas, como a produo de matria orgnica pelas plantas e sua decomposio por microrganismos. Atividades humanas como agricultura, urbanizao, industrializao e minerao alteram a interao entre os elementos.

O entendimento destas interaes envolve os componentes biticos (plantas, animais, decompositores) e abiticos (rochas, solo mineral, gua, atmosfera) o que torna esses estudos interdisciplinares e congregam, principalmente, especialistas em biologia, qumica, geologia, engenharias, planejamento e sade pblica. O estudo em conjunto permite o entendimento do funcionamento dos ecossistemas, de seus problemas ambientais e a proposio de solues viveis para a resoluo dos mesmos. Nesse trabalho pretendemos apresentar, de forma simples e didtica, os mtodos de amostragem e de anlise utilizados nos estudos de gua e de solues em pesquisas ambientais. Para a realizao segura dos procedimentos, faremos algumas consideraes sobre protocolos de campo e protocolos laboratoriais.

Entre as diversas nomenclaturas encontradas para gua, aqui vamos utilizar o termo guas naturais para as guas superficiais, subterrneas, de chuva e soluo do solo. O termo guas residuais ser utilizado para guas que transportam materiais poluentes como efluentes de origem domstica, agrcola ou industrial, esgotos sanitrios ou despejos industriais. O termo gua ser usado de uma forma genrica para guas naturais e guas residuais.

Qualidade da guaA gua o lquido mais abundante do planeta e essencial para a sobrevivncia das plantas, animais e microorganismos. insubstituvel para essa funo, servindo como meio de

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transporte para substncias vitais aos organismos e como ambiente para os habitantes de oceanos e lagos.

A hidrosfera ocupa 73% da superfcie terrestre, mas a gua tambm um importante componente da atmosfera e do ambiente terrestre. Nos oceanos esto 97% da massa total de gua do planeta. A gua doce representa somente 3% dos recursos hdricos da Terra, embora sua importncia seja, de longe, muito maior que sua contribuio quantitativa (GEO BRASIL, 2007). Trs quartos da gua doce so localizados nas camadas de gelo polar e geleiras sobre montanhas, com 90% na superfcie do gelo continental da Antrtica. A gua subterrnea representa 20% da gua doce e largamente utilizada pela indstria, pela irrigao e uso domstico. Somente 1% da gua doce ocorre na forma superficial (rios, crregos e lagos). Isto representa 0,03% da gua presente no globo terrestre (VANLOON; DUFFY, 2000).

Constituintes naturais da guaH uma grande variedade de elementos e substncias qumicas dissolvidas na gua e a sua fonte predominante o intemperismo natural das rochas, resultante do fluxo de gua que dissolve os minerais e transporta os ons dissolvidos para os rios e oceanos, onde, eventualmente, so incorporados aos sedimentos. Contribuies humanas aos corpos dgua incluem ons e substncias solveis de atividades industriais, de minerao, despejos de esgotos e outros resduos. Menores quantidades podem vir da precipitao de partculas atmosfricas como cido ntrico (HNO3) e cido sulfrico (H2SO4) da emisso de gases, cloreto de sdio (NaCl) dos oceanos, e concentraes mnimas de outras substncias.

Padres de qualidade de guaAlguns constituintes da gua como clcio, magnsio, ferro e iodo so nutrientes fundamentais na constituio dos seres vivos. Por outro lado, elementos e compostos como ferro, mangans


e sulfato podem dar um sabor desagradvel gua. Sdio em combinao com cloro resultar num sabor salgado. Clcio e magnsio em combinao com carbonato, bicarbonato e sulfato formam precipitados que interferem com certos usos da gua. Flor, nitrato e sdio so os contaminantes mais importantes em termos de efeitos negativos sade humana. Concentraes de flor entre 0,6 e 0,8 mg L-1 conferem proteo aos dentes das crianas, mas em nveis maiores que 1,5 mg L-1 considerado txico (BRASIL, 2004). Concentraes de sdio maiores que 20 mg L-1 podem ser prejudiciais sade de hipertensos. Excesso de nitrato (>10 mg L-1) e nitrito (>1,0 mg L-1) na gua pode causar metahemoglobinemia em crianas, que ocorre quando o nitrato reage com o oxignio do sangue e reduz a capacidade da hemoglobina de transport-lo. Nas Tabelas 1 e 2 so apresentados os padres de potabilidade e de aceitao para consumo humano (aparncia, sabor e cheiro) definidos pela Resoluo Conama n 357/2005 (BRASIL, 2005), para as principais substncias qumicas inorgnicas.

Tabela 1. Padro de potabilidade (em VMP1) para substncias qumicas inorgnicas que representam risco sade.

Parmetro Unidade (mg L-1)

Antimnio 0,005

Arsnio 0,01

Brio 0,7

Cdmio 0,005

Cianeto 0,07

Chumbo 0,01

Cobre 2

Cromo 0,05

Fluoreto 1,5

Mercrio 0,001

Nitrato (como N) 10

Nitrito (como N) 1

Selnio 0,011 Valor mximo permitido. Fonte: Brasil (2005).


Tabela 2. Padro de aceitao para consumo humano (em VMP1) para substncias qumicas inorgnicas.

Parmetro Unidade

Alumnio 0,2 mg L-1

Amnia (NH3) 1,5 mg L-1

Cloreto 250 mg L-1

Cor aparente 15 uH

Dureza 500 mg L-1

Ferro 0,3 mg L-1

Mangans 0,1 mg L-1

pH 6,5-9,5

Sdio 200 mg L-1

Slidos dissolvidos totais 1.000 mg L-1

Sulfato 250 mg L-1

Sulfeto de hidrognio 0,05 mg L-1

Turbidez 5 UT

Zinco 5 mg L-1 1 Valor mximo permitido. Fonte: Brasil (2005).

Parmetros de avaliao

Seleo dos parmetros de avaliao Aqui so apresentadas definies e importncia de cada um dos parmetros mais comumente utilizados na determinao de elementos e compostos orgnicos e inorgnicos presentes em guas naturais e residuais. Os mtodos para determinao desses parmetros so apresentados detalhadamente no item Mtodos analticos desse trabalho.

pHO termo pH (potencial hidrogeninico) uma grandeza que varia de 0 a 14 e indica a intensidade da acidez (pH7,0) de uma soluo aquosa. uma das ferramentas mais importantes e frequentes utilizadas na anlise da gua. A influncia direta do pH nos ecossistemas aquticos exercida por seus efeitos sobre a


fisiologia das diversas espcies. O efeito indireto tambm ocorre, pois determinadas condies de pH podem contribuir para a precipitao de elementos qumicos txicos como metais pesados (PIVELI; KATO, 2005). Praticamente todas as fases do tratamento de gua e de efluentes, processos de neutralizao, precipitao, coagulao, desinfeco e controle de corroso dependem do valor do pH, que utilizado na determinao de alcalinidade e do CO2 e tambm no equilbrio cido-base. As guas naturais, frequentemente, possuem pH na faixa de 4 a 9, e a maioria ligeiramente bsica, devido presena de bicarbonatos e carbonatos dos metais alcalinos e alcalinos terrosos (CLESCERI et al, 1999). O mtodo potenciomtrico o mais utilizado na determinao de pH (ver Mtodos analiticos).

Alcalinidade total A alcalinidade a medida da capacidade que a gua tem de neutralizar cidos, isto , a quantidade de substncias na gua que atuam como tampo (AMERICAN PUBLIC HEALTH ASSOCIATION, 1998). a soma de todas as bases titulveis. Esta capacidade devido presena de bases fortes, de bases fracas e de sais de cidos fracos. Os compostos responsveis pela alcalinidade total so sais que contm carbonatos (CO3

-2), bicarbonatos (HCO3

-), hidrxidos (OH-) e, secundariamente, aos ons hidrxidos, como clcio e magnsio, silicatos, boratos, fosfatos e amnia. Os minerais com capacidade tampo mais comuns so calcita (CaCO3), magnesita (MgCO3), dolomita (CaCO3.MgCO3) e brucita (Mg(OH))2.

A alcalinidade total em amostras de gua determinada por volumetria (ver Mtodos analiticos) e expressa em mg L-1 de CaCO3. Em guas naturais, as medidas de pH e da alcalinidade tm grande importncia para o estudo de produtividade biolgica, pois condicionam basicamente os demais processos fsico-qumicos em um corpo dgua, afetando a atividade biolgica dos organismos aquticos. Em guas de abastecimento e


guas residurias, as medidas de alcalinidade so utilizadas na interpretao e no controle de processos de tratamento.

Oxignio Dissolvido (OD)O oxignio dissolvido (OD) um componente essencial para o metabolismo dos microrganismos aerbicos presentes em guas naturais, sendo indispensvel para os seres vivos, especialmente os peixes, os quais geralmente no resistem a concentraes de OD na gua inferiores a 4,0 mg L-1 (KEGLEY; ANDREWS, 1998). Em temperatura ambiente, a gua em contato com o ar fica geralmente saturada com oxignio. O OD pode ser acrescido pelo O2 produzido pelas plantas aquticas durante a fotossntese. Um decrscimo no OD da gua superficial pode ocorrer quando a temperatura das guas se eleva ou quando ocorre eutrofizao do corpo hdrico (CLESCERI et al, 1999).

Para a determinao da concentrao de OD em gua, so utilizados mtodos volumtricos ou potenciomtricos (ver Mtodos analiticos), e a escolha por um deles depende de fatores como interferentes presentes na gua e/ou da preciso desejada. O mtodo iodomtrico de Winkler (e suas modificaes) um procedimento volumtrico baseado na propriedade oxidante do OD. Tambm existem equipamentos que fazem medida direta da concentrao de OD.

Condutividade eltrica (CE)A condutividade eltrica se refere capacidade que uma soluo aquosa possui em conduzir corrente eltrica. Esta capacidade depende basicamente da presena de ons, da concentrao total, mobilidade, valncia, concentraes relativas e medidas de temperatura. Solues da maior parte dos cidos, bases e sais inorgnicos so relativamente boas condutoras. J as molculas de compostos orgnicos que no dissociam em soluo aquosa, em sua maioria, conduzem pouca corrente eltrica. A condutividade medida por condutivmetro e expressa em S cm-1 ou mS cm-1. As aplicaes prticas para a tomada da


medida da condutividade so: indicao do grau de mineralizao da gua e indicao rpida de variaes nas concentraes de minerais dissolvidos (CLESCERI et al, 1999).

Slidos totais dissolvidos (STD)Slidos totais dissolvidos (STD) a soma de todos os constituintes qumicos dissolvidos na gua. Mede a concentrao de substncias inicas e expressa em mg L-1. A principal aplicao da determinao dos STD de qualidade esttica da gua potvel e como um indicador agregado da presena de produtos qumicos contaminantes. As fontes primrias de STD em guas receptoras so agrcolas e residenciais, de lixiviados de contaminao do solo e de fontes pontuais de descarga de poluio das guas industriais ou estaes de tratamento de esgoto. As substncias dissolvidas podem conter ons orgnicos e ons inorgnicos (como o carbonato, bicarbonato, cloreto, sulfato, fosfato, nitrato, clcio, magnsio e sdio) que em concentraes elevadas podem ser prejudiciais vida aqutica.

Uma das formas de estimar a STD atravs da converso da medida de condutividade eltrica. Para converter a condutividade eltrica da amostra em concentrao aproximada de slidos totais dissolvidos, o valor de CE multiplicado por um fator de converso, que depende da composio qumica da STD e pode variar entre 0,54 e 0,96. A maioria dos instrumentos multiparmetros que possuem medidor de condutividade fazem essa converso. Uma vez que a condutividade varia com a temperatura, os instrumentos contm circuitos que a compensam automaticamente para corrigir as leituras com um padro de 25 C. O limite mximo permitido de STD na gua para consumo humano de 1.000 mg L-1 (BRASIL, 2004).

TurbidezA turbidez uma expresso da propriedade ptica que faz com que a luz seja espalhada e absorvida e no transmitida em linha reta atravs da amostra. A turbidez na gua causada por


materiais em suspenso, tais como: argila, silte, matria orgnica e inorgnica finamente dividida, compostos orgnicos solveis coloridos, plncton e outros organismos microscpicos. A clareza de um corpo dgua natural um dos principais determinantes da sua condio e produtividade. A turbidez tambm um parmetro que indica a qualidade esttica das guas para abastecimento pblico (CLESCERI et al, 1999). medida por turbidmetro e expressa em NTU (unidade nefelomtrica).

Carbono Orgnico Total (COT) O carbono da matria orgnica presente na gua pode ser quantificado diretamente como carbono orgnico total (COT) ou indiretamente como demanda biolgica de oxignio (DBO), demanda qumica de oxignio (DQO), turbidez e cor. O COT obtido pela oxidao do carbono, portanto, uma medida direta da diversidade de compostos orgnicos em vrios estados de oxidao em uma amostra de gua. Por isso, um bom indicador de qualidade de gua. O COT pode ser dividido nas seguintes fraes:

Carbono orgnico dissolvido (COD) frao do COT que atravessa um filtro com dimetro de poro de 0,45 m.

Carbono orgnico no dissolvido (COND) tambm conhecido como carbono orgnico em suspenso, refere-se frao do COT retida em um filtro de 0,45 m.

Carbono orgnico voltil (COV) a frao do COT extrado de uma soluo aquosa por eliminao de gases sob condies especficas.

Carbono orgnico no voltil (CONV) a frao do COT no extrado por eliminao de gases.

Os mtodos de determinao do COT mais empregados so: 1) oxidao qumica (demanda qumica de oxignio); 2) oxidao


com luz ultravioleta; 3) combusto de amostra seca; e 4) oxidao cataltica a alta temperatura (ver Mtodos Analticos). Todos os mtodos tm em comum o fato de que o carbono convertido a CO2, e, ento, medido direta ou indiretamente por procedimentos diferentes, como por exemplo, espectrofotometria do infravermelho, titulao de oxidorreduo, condutividade trmica e condutometria. O carbono inorgnico removido por acidificao e purga, ou determinado separadamente. Alguns dos compostos de carbono listados acima podem ser submetidos a uma oxidao posterior por processos qumicos ou biolgicos, onde a DBO e a DQO podem ser utilizadas para caracterizar essas fraes. A determinao de COT pode ser um grande aliado s determinaes de DBO e DQO (ver abaixo), mas no substitui essas anlises.

Demanda Biolgica e Demanda Qumica de Oxignio (DBO e DQO)A demanda biolgica de oxignio (DBO) e a demanda qumica de oxignio (DQO) so parmetros utilizados para identificar a presena de matria orgnica na gua. Ambos indicam o consumo ou a demanda de oxignio necessria para estabilizar a matria orgnica presente na gua, sendo a DBO definida como a quantidade de oxignio necessria para a oxidao bioqumica enquanto a DQO corresponde oxidao qumica. Ambos so expressos em mg L-1.

A DBO um bioensaio que indica o consumo de oxignio por organismos vivos (principalmente bactrias) enquanto utilizam a matria orgnica, em condies similares quelas que ocorrem na natureza. A amostra preparada em garrafas especficas para DBO, as quais so incubadas por 5 dias a 20 C, na ausncia da luz. A concentrao de oxignio determinada atravs de tcnica qumica ou eltro-qumica no incio e no final do perodo de incubao. A diferena utilizada para o clculo da DBO considerando o fator de diluio (CLESCERI et al, 1999).


Causar DQO a amostra que contiver compostos orgnicos e/ou inorgnicos passveis de oxidao por um oxidante forte, como o dicromato de potssio (K2Cr2O7) em meio cido (H2SO4), em refluxo por duas horas. Orgnicos na gua so oxidados para CO2, e o on dicromato (Cr2O7

-) reduzido a Cr-3, um on com forte absoro a 585 nanmetros. O mtodo capaz de medir nveis de DQO entre 10 e 100 mg L-1.

A oxidao da matria orgnica determinada pela DQO e pela DBO difere qualitativamente e quantitativamente, ento, no possvel estabelecer relaes fixas entre ambos os processos. Se a amostra constituda de compostos que so oxidados por ambos, a DQO pode substituir a DBO ou a DQO pode indicar a diluio necessria para anlise da DBO. Se a amostra caracterizada pela predominncia de material oxidvel quimicamente, porm no bioquimicamente, a DQO ser maior que a DBO. Por outro lado, guas residuais de destilarias e refinarias tm alta DBO e baixa DQO.

Fsforo total (Ptotal) e fosfatos (P-PO4-)

O fsforo essencial para o crescimento dos organismos, podendo ser o nutriente que limita a produtividade de um corpo dgua (PIVELI; KATO, 2005). A presena do fsforo na gua pode estar relacionada a processos naturais, como dissoluo de rochas, carreamento de solo, decomposio de matria orgnica, e tambm a processos antropognicos, como lanamento de esgotos, detergentes, fertilizantes e pesticidas. O fsforo pode ser encontrado na forma orgnica (matria orgnica dissolvida e particulada na biomassa) e inorgnica (frao solvel representada pelos sais dissolvidos de fsforo e frao insolvel formada por minerais de difcil solubilizao, como o fosfato de clcio). A forma mais comum so os fosfatos solveis, classificados em ortofosfatos, fosfatos orgnicos e fosfatos condensados (pirometafosfatos e outros polifosfatos).


Os ortofosfatos representados pelos radicais PO43-, HPO4

2-, H2PO4

- se combinam com ctions formando sais inorgnicos nas guas. Os fosfatos condensados no so importantes no controle de qualidade das guas naturais, porque sofrem hidrlise, convertendo-se rapidamente em ortofosfatos. A principal fonte de fsforo em guas residuais so os detergentes fosfatados empregados no uso domstico em larga escala (15,5% de P2O5). A descarga de fosfatos provenientes de esgoto bruto ou tratado, drenagem agrcola, ou de determinados resduos industriais podem estimular o crescimento de micro e macro organismos aquticos fotossintticos em grandes quantidades, desencadeando processos de eutrofizao.

Srie nitrogenadaO ciclo do nitrognio conta com a intensa participao de bactrias no processo de nitrificao, oxidao de amnio a nitrito e de nitrito a nitrato, e de denitrificao, reduo de nitrato a xido nitroso (N2O) e nitrognio molecular. No meio aqutico o nitrognio pode ser encontrado sob diferentes formas: nitrognio molecular, nitrognio orgnico, nitrato, nitrito e amnio.

Nitrognio molecular (N2)O nitrognio molecular N2 um gs biologicamente no-utilizvel pela maioria dos seres vivos. Sua transferncia da atmosfera para os organismos ocorre pela atividade de microrganismos fixadores que o transformam em on amnio.

Nitrognio orgnico (Norg)Representado principalmente pela frao protena e suas combinaes, que pode estar na forma dissolvida (compostos nitrogenados orgnicos) ou particulada (biomassa de microorganismos). A anlise qumica do nitrognio orgnico feita por combusto.


Nitrato (N-NO3-)

O nitrato geralmente ocorre em quantidades traos em guas superficiais, mas pode atingir concentraes elevadas em algumas guas subterrneas (at 5 mg L-1). A gua potvel no deve ter mais do que 10 mg L-1 de NO3

- (BRASIL, 2005). encontrado em esgotos domsticos em pequenas quantidades, porm em efluentes de estaes de tratamento biolgico nitrificante, pode ser encontrado em concentraes acima de 30 mg NO3

- L-1 (CLESCERI et al, 1999).

A maior parte do nitrognio absorvida pelas plantas na forma inorgnica, como amnio e, principalmente, nitrato. O excesso de nitrognio acrescentado s culturas agrcolas via fertilizao tambm pode ser fonte de contaminao de gua superficial e subterrnea, resultado da perda de nitrato por lixiviao em solos. A anlise qumica do nitrato pode ser feita por espectrometria UV-Visvel ou cromatografia inica.

Nitrito (N-NO2-)

O nitrito um estado de oxidao intermedirio de nitrognio, e ocorre tanto pela oxidao do amnio, como pela reduo do nitrato. Ambos os processos (oxidao e reduo) ocorrem em estaes de tratamento de esgoto, em sistemas de distribuio de gua e em guas naturais. Raramente o nitrito encontrado em guas potveis em nveis superiores a 0,1 mg L-1. O valor mximo permitido de nitrito em gua potvel de 1,0 mg de NO2 (BRASIL, 2004). A anlise qumica do nitrito pode ser feita por espectrometria UV-Visvel ou cromatografia inica (coluna catinica).

Amnio (N-NH4+)

O on amnio (NH4+), tambm conhecido como amnia ionizada,

devido sua carga eltrica, um ction formado pela protonao da amnia (NH3

-) e ocorre em baixos teores em guas naturais, devido ao processo de degradao biolgica da matria orgnica. O processo pelo qual o nitrognio molecular (N2) convertido em amnio denominado fixao de nitrognio. Concentraes mais


altas podem ser encontradas em esgotos e efluentes industriais. Altas concentraes de amnio em guas superficiais podem ser indicao de contaminao por esgoto bruto, efluentes industriais, ou afluxo de fertilizantes. Em guas muito alcalinas e com a presena de compostos amoniacais tambm ocorre a formao de altos nveis de NH4

+. A determinao do amnio pode ser feita por espectrofotometria UV-Visvel (mtodo Nessler) ou cromatografia inica.

Nitrognio totalO termo nitrognio total (Ntotal) refere-se combinao de ons amnio e do nitrognio orgnico. O mtodo Kjeldahl de determinao de Ntotal um mtodo desenvolvido em 1883 por Johan Kjeldahl, e que se tornou referncia para determinao de nitrognio (LABCONCQ, 2005). O mtodo consiste na digesto completa das amostras em cido sulfrico concentrado com catalisadores tais como sais de cobre e titnio em alta temperatura (UNITED STATES ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY, 2001). Outros aditivos podem ser introduzidos durante a digesto de maneira a aumentar o ponto de ebulio do cido sulfrico. Misturas preparadas na forma de comprimidos so disponveis comercialmente. Embora o termo Ntotal refira-se a combinao de nitrognio na forma orgnica e ons amnio, somente os compostos de nitrognio orgnico que aparecem como nitrognio ligado organicamente no estado tri-negativo so analisados. Nitrognio nessa forma convertido em sais de amnio pela ao de cido sulfrico e perxido de hidrognio. O amnio , ento, determinado pelo mtodo Nessler em espectrofotometria UV-Visvel.

Dureza totalA dureza da gua a soma dos ctions bivalentes presentes na sua constituio e expressa em termos da quantidade equivalente de CaCO3. Os principais ons metlicos que garantem dureza gua so alcalino-terrosos, como clcio e mangans, que quase sempre esto associados a ons sulfato


(DI BERNARDO; DANTAS, 2005). Outros ctions como ferro, mangans, estrncio, zinco e alumnio tambm podem conferir dureza gua. Em menor frequncia, os ctions esto associados a nitritos e a cloretos. A dureza da gua pode ser obtida pela soma das durezas de carbonatos (dureza temporria) e de no-carbonatos (dureza permanente). obtida por titulometria.

Clcio (Ca+2) e magnsio (Mg+2) A presena de clcio na gua resulta do contato do corpo hdrico com depsitos de calcita (CaCO3), dolomita (CaMg(CO3)2) e gipsita (CaSO4 2H2O). A solubilidade dos carbonatos controlada pelo pH e CO2 dissolvido. O clcio pode ser encontrado em corpos dgua em concentraes em torno de 15 mg L-1 e, em guas subterrneas, em concentraes que variam de 10 a >100 mg L-1.

O magnsio ocorre geralmente nos minerais magnesita (MgCO3) e dolomita (AMERICAN PUBLIC HEALTH ASSOCIATION, 1998), e encontrado em guas naturais em concentraes prximas dos 4 mg L-1 e em guas subterrneas em concentraes em torno de 5 mg L-1. As reaes de equilbrio do carbonato para o magnsio so mais complicadas do que para o clcio, e as condies para precipitao direta da dolomita em guas naturais no so comuns. Ca+2 e Mg+2 so os ctions que mais contribuem para a dureza total da gua, seguidos de Ba+2 e Sr+2 (CLESCERI et al, 1999). A determinao de Ca+2 e Mg+2 em gua, assim como a dos demais metais alcalinos terrosos, metais alcalinos e metais de transio, pode ser feita por espectrometria de emisso e de massa, ambas com plasma indutivamente acoplado ou cromatografia inica, em coluna para ctions.

Sdio (Na+) e potssio (K+)As guas naturais contm sdio devido sua abundncia e alta solubilidade de seus sais em gua, encontrados na forma inica (Na+). Concentraes de sdio em corpos dgua variam consideravelmente, dependendo das condies geolgicas do


local e das descargas de efluentes. A concentrao de sdio na gua potvel geralmente no ultrapassa os 20 mg L-1 e o valor mximo recomendvel de sdio na gua para potabilidade 200 mg L-1 (BRASIL, 2005). Em guas superficiais, incluindo aquelas que recebem efluentes, ocorrem em concentraes abaixo de 50 mg L-1, em guas subterrneas, frequentemente, excedem esse valor.

O potssio um elemento essencial tanto na nutrio das plantas quanto na dos humanos, e ocorre em guas subterrneas como resultado da dissoluo mineral de material vegetal em decomposio, e escoamento agrcola. Diferentemente de outros ons, como o sdio, o potssio no permanece em soluo, pois rapidamente assimilado pelas plantas, e facilmente incorporado em argilas (CLESCERI et al, 1999). Concentraes de potssio em guas superficiais variam de 1 a 3 mg L-1. guas subterrneas apresentam valores inferiores a 10 mg L-1, sendo mais frequente entre 0,5 e 5 mg L-1.

Sulfato (SO4-)

O enxofre pode se apresentar de diversas formas, tais como sulfato (SO4

-2), sulfito (SO3-2), sulfeto (S-2), sulfeto de hidrognio

(H2S), dixido de enxofre (SO2), cido sulfrico (H2SO4-2), enxofre

molecular (S0) e associado a metais (como FeS). Dentre essas vrias formas, o sulfato e o sulfeto de hidrognio so as mais frequentes. As fontes de enxofre para os ambientes aquticos so principalmente decomposio de rochas, chuvas (lavagem da atmosfera) e agricultura (atravs da aplicao de adubos contendo enxofre). Os sulfatos podem ser dissolvidos dos minerais gipsita (CaSO4 2H2O), anidrita (CaSO4), barita (BaSO4) entre outros. Altas concentraes de sulfato em guas naturais so mais comuns associadas presena desses minerais. O processo biolgico envolve microrganismos com funes especficas de reduo e oxidao. Em condies anaerbias, ocorre a reduo a sulfetos, como o sulfeto de hidrognio.


Tanto no solo como na gua, em condies aerbias, ocorre a oxidao, passando da forma de enxofre elementar sulfato. Na presena de ferro, em meio anaerbico, forma sulfetos frricos e ferrosos, permitindo que o fsforo converta-se de insolvel para solvel, tornando-se mais utilizvel. Gases e materiais particulados na atmosfera contendo enxofre reagem com o vapor dgua na atmosfera, transformam-se em cido sulfrico (H2SO4

-2) diludo, e juntamente com o cido ntrico (HNO3-)

precipitam-se como chuva cida. Na atmosfera, esses cidos tambm reagem com outras substncias qumicas formando poluentes secundrios, como o oznio. A chuva cida tem sido a principal causa para o aumento da concentrao de enxofre em corpos dgua (CLAIR; HINDAR, 2005). As descargas diretas ou indiretas de guas residuais contendo sulfato, em corpos receptores, tambm podem prejudicar a qualidade das guas e interferir no ciclo natural do enxofre (SARTI et al., 2008). A anlise qumica do sulfato, assim como a dos demais nions (F-, Cl-, NO2-, NO3-, Br-, HPO4-, CO3-, HCO3-) pode ser feita em cromatografia inica, utilizando coluna aninica com mdulo supressor.

Cloreto (Cl-)O cloreto um dos principais nions inorgnicos presentes na gua e sua concentrao maior em guas residuais do que em gua bruta, pois o cloreto de sdio (NaCl-) um sal comumente usado na dieta humana e passa inalterado atravs do sistema digestivo (CLESCERI et al, 1999). Em guas residuais que contm esgotos sanitrios, as concentraes ultrapassam 15 mg Cl L-1. (COMPANHIA AMBIENTAL DO ESTADO DE SO PAULO, 2001).

Fluoreto (F-)O fluoreto pode ocorrer naturalmente em guas naturais ou pode ser adicionado em quantidades controladas nas estaes de tratamento de gua. Em casos raros, a concentrao de fluoreto natural pode aproximar-se dos 10 mg L-1, devendo essas guas


serem desfluoretadas. A determinao exata de flor extremamente importante devido ao crescimento da prtica de fluoretao da gua como uma medida preventiva de sade pblica.

Ferro (Fe+2) e Mangans (Mn+2)Ferro e mangans so elementos que apresentam comportamento qumico muito parecido na natureza, e em virtude de afinidades geoqumicas quase sempre ocorrem juntos. As fontes de ferro so minerais escuros (mficos) portadores de Fe: magnetita, biotita, pirita, piroxnios e anfiblios. No estado ferroso (Fe+) forma compostos solveis, principalmente hidrxidos. Em ambientes oxidantes o Fe+ passa a Fe+ dando origem ao hidrxido frrico, que insolvel e se precipita, tingindo fortemente a gua. No apresentam inconveniente sade nas concentraes normalmente encontradas, mas guas com altas concentraes desses metais lhe conferem colorao amarelada, acarretando sabor amargo e adstringente. Apesar de o organismo humano necessitar de at 9 mg Fe dia-1, os padres de potabilidade exigem que a gua de abastecimento pblico no ultrapasse 0,3 mg L-1. Este limite estabelecido em funo dos problemas estticos relacionados presena do ferro na gua e do sabor que este lhe confere. Nas guas subterrneas podem ocorrer concentraes abaixo de 0,3 mg L-1.

Mangans ocorre em concentraes abaixo de 0,2 mg L-1, quase sempre como xido de mangans bivalente, que se oxida em presena do ar, dando origem a precipitados negros.

Para controle ou remoo desses metais da gua so utilizados processos de aerao, sedimentao e filtrao conjugados ao uso de oxidantes (DI BERNARDI; DANTAS, 2005).

Contaminantes orgnicos Todos os compostos ou contaminantes orgnicos contem carbono em combinao com um ou mais elementos, compreendendo o grupo dos hidrocarbonetos. Compostos


orgnicos sintticos podem conter halognios, por exemplo, cloro ou flor, e metais inorgnicos. Esta categoria inclui detergentes, pesticidas, solventes industriais e produtos qumicos, a maioria dos quais so txicos para a vida aqutica. Os pesticidas aplicados na agricultura, eventualmente, so transportados para a gua por vrios mecanismos e seus resduos geralmente permanecem no ambiente, devido a sua persistncia e carter apolar.

Os compostos orgnicos podem entrar na gua sob incontveis formas. Formas no-biodegradveis incluem pesticidas halogenados, solventes aromticos, derivados de petrleo e detergentes como alquilbenzeno sulfonado, e possuem tempo de permanncia muito longo. Poluentes orgnicos biodegradveis, como resduos derivados de esgotos, descargas industriais e gua de escoamento de agricultura, tm tempo de permanncia relativamente curto, e em muitos casos, so identificados somente em amostras isoladas ou em concentraes extremamente baixas (em ppb). Contribuem para a alterao dos nveis de oxignio dissolvido da gua, assim como, fornecem nutrientes para o crescimento excessivo de organismos aquticos. J os efeitos da maioria dos poluentes orgnicos no-biodegradveis sobre o balano ecolgico da gua so evidentes, cobrindo uma gama de toxicidade direta para formao de espumas que podem inibir o transporte de oxignio e carbono na interface ar-gua.

A lista de compostos orgnicos presentes em amostras de gua cresceu de aproximadamente 200, em 1975, para a ordem de milhes, atualmente, e est constantemente aumentando. A determinao desses compostos pode ser feita em cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massa, cromatografia lquida por deteco do UV-Visvel, ou cromatografia inica com deteco de condutividade quando os compostos esto sob forma de ons.


Amostragem para anlises fsico-qumicas

Plano de trabalho O plano de trabalho de pesquisas ambientais em gua e em solues aquosas deve ser definido em funo das questes a serem abordadas. O objetivo da amostragem, por exemplo, coletar um volume pequeno o bastante para ser transportado convenientemente, manuseado em laboratrio e que represente, o mais acuradamente possvel, o material coletado. Na Figura 1 apresentado um plano de trabalho que mostra a seqncia do planejamento, implementao e avaliao dos procedimentos de amostragem, anlise laboratorial e anlise de dados ambientais.

Na execuo do planejamento, as propores relativas ou as concentraes de todos os componentes das amostras devem corresponder quelas dos materiais que esto sendo amostrados, e a amostra deve ser manuseada de tal forma que nenhuma mudana significativa na sua composio ocorra antes das determinaes serem realizadas (MACHADO et al., 1998). No trabalho de anlise ambiental, devem ser considerados elementos como topografia, fontes de contaminao e precipitao atmosfrica e as coletas de amostras devem fornecer dados representativos sobre o ambiente estudado. Para uma melhor caracterizao da qualidade da gua, as amostras devem ser coletadas sob uma variedade de condies durante um longo perodo de tempo. Na maioria das vezes, o nmero de amostras que podem ser coletadas e analisadas inferior ao nmero de amostras necessrias para caracterizar um ambiente. Quando o nmero de amostras necessrias limitado pelo tempo ou custo, utilizada a amostragem composta, onde quantidades iguais de amostras coletadas em diferentes locais so combinadas e analisadas como uma amostra simples. A utilizao de replicatas tambm recomendvel, considerando que podem ocorrer resultados irreais das anlises em funo da contaminao de amostras nas etapas de coleta e preparao. A incluso de


Figura 1. Consideraes sobre planejamento e execuo de procedimentos de

amostragem, anlise laboratorial, e anlise de dados ambientais.


amostras controle ou branco (frasco contendo gua deionizada) nas anlises recomendada para se ter certeza de que as amostras coletadas so realmente representativas da rea de estudo. Se, por exemplo, alguns frascos de coleta no esto completamente limpos, alguma contaminao pode ser introduzida na amostra. Se reagentes ou vidrarias utilizadas nos procedimentos contm quantidades de trao do parmetro avaliado, essa informao aparecer no resultado da anlise.

A seguir, so listadas algumas recomendaes para coleta de amostras de gua:

- Antes da utilizao, certificar-se de que todos os equipamentos e materiais estejam devidamente limpos e com a qualidade assegurada;

- As amostras coletadas no devem incluir partculas ou materiais estranhos coletados acidentalmente;

- As determinaes de campo utilizando-se os medidores portteis ou multiparmetros devem ser feitas tomando-se alquotas separadas das que sero enviadas ao laboratrio, sendo que os equipamentos devem estar devidamente calibrados com as respectivas solues padres;

- Imediatamente aps a coleta, as amostras devero ser identificadas e acondicionadas em caixa trmica, com bolsas trmicas gel (no utilizar gelo), at a chegada ao laboratrio;

- Utilizar frascos para amostragem limpos e livres de contaminantes;

- A escolha dos frascos e do volume a ser coletado deve ser feita de acordo com o conjunto de determinaes a serem realizadas na amostra coletada (Tabela 3).


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Coletores A coleta de amostras de gua uma das etapas mais importantes no monitoramento da qualidade de um corpo hdrico. A confiabilidade dos resultados e sua interpretao adequada dependem da sua correta execuo. A seguir, so descritos alguns coletores.

Coletores de gua superficialColetas de amostras de gua em rios, lagos, reservatrios ou crregos, geralmente, utilizam coletores denominados garrafas de Van Dorn, confeccionadas em tubos em PVC, lacrados nas extremidades por tampas de borracha fortes e flexveis. As amostras so coletadas interrompendo o fluxo livre de gua em seu interior atravs do fechamento das aberturas das extremidades (Figura 2). A capacidade de armazenamento do amostrador pode variar de 1 L a 30 L (MUDROCH; MACKNIGHT, 1994). O suporte de fixao dos cabos de descida permite que a garrafa seja usada na posio vertical ou horizontal. As amostras podem ser coletadas em qualquer profundidade e utilizadas para anlises qumicas e biolgicas.

Figura 2. Esquema de uma garrafa de Van Dorn


Quando a coleta de amostras feita diretamente de um corpo hdrico, so recomendados os seguintes procedimentos:

- Evitar a coleta de amostras em reas estagnadas ou em locais prximos s margens;

- Remover a tampa do frasco, segur-lo pela base, mergulhar rapidamente com a boca para baixo, de 15 cm a 30 cm abaixo da superfcie da gua, para evitar a introduo de contaminantes superficiais;

- Direcionar o frasco de modo que a boca fique em sentido contrrio correnteza;

- Se o corpo de gua for esttico, dever ser criada uma corrente superficial, atravs da movimentao do frasco na direo horizontal (sempre para frente);

- Inclinar o frasco lentamente para cima, a fim de permitir a sada de ar e seu subsequente enchimento;

- Fechar o frasco e acondicion-lo sob refrigerao.

Coletores de gua subterrneaEm poos subterrneos de monitoramento (piezmetros), os coletores utilizados para o purgeamento e a amostragem da gua so tubos plsticos denominados bailers. Os bailers podem ser descartveis (confeccionados em polietileno) ou reutilizveis (confeccionados em policarbonato ou ao inoxidvel) e apresentam variedade de dimetros e comprimentos. Para evitar agitao e oxigenao da amostra e da gua dentro do poo, assim como o aumento de turbidez, os movimentos de introduo e retirada do bailer dentro do poo devem ser lentos.


Coletores de gua de escoamento superficialA quantidade e a qualidade da gua de escoamento superficial podem ser monitoradas utilizando amostradores confeccionados com materiais de baixo custo. Podem ser manuais ou automatizados. Basicamente, um coletor constitudo por uma pea de plstico rgido de, aproximadamente, 3,5 m de comprimento com bordas de aproximadamente 3 cm acima do solo (Figura 3), enterrada na superfcie do terreno em uma rea uniforme com declividade de aproximadamente 7% (PAULA-LIMA, 1988). O local de sua instalao deve representar as condies ambientais da rea total. Quando o coletor est em funcionamento, a gua de escoamento superficial deve fluir para o centro do coletor, e deste para um tubo de dreno central acoplado a um balde de depsito (GRACZYK et al., 2003). Esse balde de depsito deve ser calibrado antes da sua implantao no campo, para que o volume de gua possa ser determinado em cada amostragem. A gua depositada nele drenada para outro, de aproximadamente 20 L, enterrado no solo. Parte da gua desviada para outro coletor, para retirada de alquotas para anlises fsico-qumicas. Os coletores devem ser verificados semanalmente e, mais frequentemente, aps eventos de chuvas.

Figura 3. Esquema de funcionamento de um amostrador automatizado de gua de escoamento

superficial, vista de cima.


Coletores de precipitao atmosfricaA precipitao atmosfrica (chuva) ou deposio atmosfrica (chuva, poeira e cinzas) para anlises qumicas comumente coletada por pluvimetro, equipamento coletor que consiste de um funil acoplado a garrafas de polipropileno ou de vidro (GALLOWAY; LIKENS, 1978) (Figura 4). No funil colocado filtro de acetato de celulose 0,45 m para reteno de slidos. O coletor acoplado a um poste de, no mnimo, 2 m acima do cho para evitar contaminao por poeira. A gua escoa para dentro do funil e atravessa um tubo, depositando-se na primeira garrafa. Se a garrafa encher, o tubo escoa o contedo para uma segunda garrafa. Este procedimento previne a evapotranspirao da amostra, mantendo a concentrao original de ons da precipitao. Os coletores devem ser instalados em pontos estratgicos e as amostras coletadas aps um perodo de precipitao. Alguns modelos so capazes de se manterem fechados, abrindo apenas com as primeiras gotas de chuva.

Figura 4. Esquema de funcionamento de um

coletor de deposio atmosfrica.


Extratores de soluo do soloOs lismetros de suco so tubos utilizados para extrair a soluo de solo em diferentes profundidades. O monitoramento abaixo da zona radicular das plantas permite avaliar a lixiviao de nutrientes no perfil do solo. Uma bomba de suco a vcuo utilizada para colocar o tubo sob vcuo e permitir a coleta de amostras (Figura 5).

Figura 5. Esquema de funcionamento de um extrator de soluo do solo (lismetro)

acoplado a bomba de vcuo.


Acondicionamento, filtrao e preservao de amostras AcondicionamentoO procedimento de acondicionamento fundamental para garantir a manuteno das caractersticas das amostras. Os frascos de coleta devem ser resistentes, quimicamente inertes, permitirem uma perfeita vedao e serem preferencialmente de boca larga, para facilitar a coleta e sua limpeza. Os frascos mais comumente utilizados so os de vidro borossilicato (V), vidro borossilicato mbar (VB) ou de polietileno (PE). Frascos de cor mbar so utilizados para evitar a fotodegradao. Frascos de vidro borosilicato so recomendados quando se quer identificar contaminantes orgnicos. Para anlises de ons, os frascos recomendados so os de polipropileno de alta densidade (PP), que so inertes e no apresentam contaminao por ons. Tampas rosqueveis de polipropileno so as que apresentam melhor vedao. Para determinao de oxignio dissolvido, os frascos do tipo DBO so os recomendados para o mtodo de Winkler (CLESCERI et al, 1999). Os frascos devem estar rigorosamente limpos e sempre vedados. Para limpeza, utilizar detergentes especficos para lavagem de vidrarias (ex. Extran), deixar de molho por 24 horas em soluo de cido ntrico a 10% (ou cido clordrico para anlise de ons nitrogenados) e, por fim, enxaguar com gua deionizada ou de osmose reversa. Para determinao de formas de fsforo, no devem ser utilizados detergentes que contenham fsforo em sua frmula.

FiltraoAmostras e todas as fases mveis (a seguir) devem ser filtradas antes dos procedimentos analticos. Os principais fatores que influenciam a concentrao dos elementos na frao dissolvida da amostra so o tipo de filtro, o dimetro do filtro, o mtodo de filtrao, a concentrao de sedimentos suspensos, a distribuio de tamanho dos sedimentos suspensos e a concentrao de colides e o volume de gua processada (HALL et al., 1996). O termo frao dissolvida refere-se frao de gua e seus


constituintes que passam atravs de um filtro de membrana de 0,45 m (CLESCERI et al, 1999). H muitas opes de materiais para filtro. Para grandes volumes de amostras aquosas so utilizadoas filtros de membranas hidroflicas constitudas por misturas de steres de celulose, com porosidade de 0,45 m. Para solventes orgnicos aquosos e solventes no aquosos e suas solues, so utilizadas membranas de politetrafluoretileno (PTFE), tambm com porosidade de 0,45 m. Para grande volume de amostras e fases mveis o sistema de filtrao deve ser associado a uma bomba de vcuo (Figura 6). Quando h um pequeno nmero de amostras (ou solues padro), utilizam-se unidades de um pequeno filtro tipo seringa, cuja composio pode ser misturas de steres de celulose ou PTFE. Nos procedimentos de filtrao a vcuo, importante usar pinas para colocar o filtro de membrana no sistema de filtrao e umedecer o filtro com gua deionizada para garantir a adeso a esse sistema.

Figura 6. Esquema de funcionamento de um sistema de filtrao.


Preservao Assim como a escolha apropriada de frascos de coleta e armazenamento, a utilizao adequada de tcnicas de preservao pode retardar as alteraes qumicas e biolgicas que ocorrem aps a retirada da amostra do ambiente. O tempo entre a coleta de uma amostra e sua anlise depende do parmetro a ser determinado, da caracterstica da amostra e das condies de acondicionamento e armazenamento (COMPANHIA AMBIENTAL DO ESTADO DE SO PAULO, 1987). Quanto menor o tempo, menor o risco de alteraes. Alguns parmetros como temperatura, pH, condutividade, teor de slidos dissolvidos (TDS) e oxignio dissolvido (OD), cujas caractersticas no so mantidas com a preservao, devem ser medidos no local de coleta utilizando medidores portteis. Para os demais parmetros, o ideal que as amostras sejam analisadas logo aps a chegada ao laboratrio para minimizar a volatilizao ou biodegradao entre a amostragem e a anlise. Como isso nem sempre possvel, imprescindvel que sejam refrigeradas a 4 C, pois o armazenamento de amostras no escuro e a baixas temperaturas previne a ao de microorganismos. O uso de preservantes qumicos deve ser usado somente quando no h interferncias nas anlises. Para preservao de amostras so utilizados mtodos para retardar a ao biolgica, retardar a hidrlise de compostos qumicos e reduzir a volatilidade dos constituintes (MACHADO et al., 1998), contudo, esses mtodos esto limitados filtrao, controle de pH, adio qumica, refrigerao e congelamento (CLESCERI et al, 1999). A preservao deve ser feita de acordo com o conjunto de anlises a serem realizadas (Tabela 3). A acidificao da amostra com cido ntrico, at pH < 2,0 (1,0 mL HNO3, P.A. L

-1 de gua) utilizada para prevenir a precipitao, oxidao ou adsoro de ons metlicos (Fe+2, Mg+2) nas paredes dos frascos. Para determinao de compostos nitrogenados e de fsforo dissolvido, a acidificao pode interferir nas determinaes analticas desses compostos, por isso utilizado somente o congelamento, imediatamente aps a


filtragem. Para anlise desses compostos em amostras coletadas em locais onde no possvel o congelamento, recomenda-se o uso de 100 mg de thymol por litro de amostra. Neste caso, o thymol usado como agente desinfetante ou esterilizante, com o objetivo de evitar a proliferao de microorganismos que possam consumir ou produzir algum desses compostos, alterando os resultados das anlises. Para amostras contendo contaminantes orgnicos a preservao feita com adio de gotas de soluo 0,008% de tiossulfato de sdio (para reduo de resduos de cloreto) e pH ajustado para a faixa de 6-9 com NaOH. As amostras podem ser armazenadas por at 7 dias antes da extrao e 40 dias aps a extrao. Quando as amostras forem extradas no perodo de at 72 horas aps a coleta, o ajuste de pH no necessrio (DUNCAN et al., 2007).

Extrao e concentraoOs trs passos fundamentais para a anlise de compostos orgnicos so: 1) extrao e concentrao de compostos orgnicos nas amostras 2) separao de compostos orgnicos por cromatografia gasosa e 3) deteco de compostos individuais. Na extrao pode ser utilizado o processo de extrao lquido-lquido, que se baseia na partio de diferentes analitos entre a fase aquosa e o solvente orgnico (RITTER, 2010). Outro mtodo, a extrao em fase slida utiliza uma coluna contendo um adsorvente apropriado para reter o analito. H uma variedade de adsorventes como resinas polimricas, polmeros como C-8 e C-18, e grupos amino ou ciano ligados ao suporte de slica ou ao carbono grafitizado ou alumina (RITTER, 2010).

Na fase de separao e deteco, a soluo deve ser separada em componentes orgnicos individuais na temperatura em que eles so volatilizados. Este processo deve ser realizado em cromatografia gasosa (CG) ou cromatografia lquida de alta performance (CLAE).


Anlise de dados O aspecto mais importante do uso da qumica analtica assegurar que os dados e resultados obtidos tenham a melhor qualidade possvel. Isto significa que o analista deve ser capaz de reconhecer quando h um defeito no equipamento utilizado e quando h um erro humano e deve estar seguro de que a leitura de amostras em um equipamento a mais real possvel. Erros em laboratrios analticos podem ser de dois tipos: sistemticos e estatsticos (ou aleatrios). Os erros sistemticos podem ser provenientes de contaminao de amostras e reagentes, erros na calibrao de instrumentos, impurezas de reagentes ou da gua de diluio, mau funcionamento de equipamentos, erros nos mtodos de amostragem, dissoluo incompleta de amostras, erros nos clculos, entre outros (KENKEL, 1994). Erros aleatrios podem ser humanos ou inerentes s medidas, como a maneira com que instrumentos so operados, e na leitura de um menisco ou de uma medida. Esses erros podem ser minimizados pela repetio de uma medida vrias vezes. H dois tipos de incerteza que devem ser consideradas, acurcia e preciso. Acurcia refere-se exatido de uma medida ou srie de medidas, de quanto ela est prxima do valor real. Preciso no est necessariamente relacionada acurcia, mas em como as medidas esto relacionadas entre si, isto , a sua capacidade de repetir o mesmo resultado (Figura 7). Quanto maior a preciso das medidas, menor o erro estatstico.


Protocolos LaboratoriaisProtocolos laboratoriaisConsideraes sobre segurana A maioria das atividades laboratoriais apresenta riscos de acidentes associados a ela. Todavia, se observadas certas precaues, as chances de acidentes ocorrerem sero mnimas. No ambiente de laboratrio convivem equipamentos, reagentes, solues, amostras, pessoas, papis, entre outros. Essa miscelnea de agentes de risco necessita de uma organizao para que os resultados obtidos sejam confiveis. A manipulao de certos materiais sem a observncia das normas de segurana uma das causas que contribui efetivamente para a ocorrncia de acidentes (MULLER; MASTROENI, 2004). Por isso, so essenciais cuidados bsicos como a utilizao de equipamentos de proteo para olhos, conhecer sadas de emergncia, usar luvas quando trabalhar com cidos e bases fortes, quando

Figura 7. Ilustrao dos conceitos de preciso e acuracidade.


misturar cidos concentrados com gua, sempre acrescentar o cido na gua para minimizar o calor gerado, trabalhar em capela de exausto e utilizar mscara de proteo para gases, nunca pipetar pela boca, nunca utilizar refrigeradores de laboratrio para armazenar alimentos, bebidas ou materiais inflamveis, nunca comer ou beber no laboratrio, identificar os reagentes e amostras, transportar materiais com segurana, sempre limpar a rea de trabalho aps concluir os procedimentos e lavar as mos para remover os traos de substncias qumicas ao deixar o laboratrio. Cuidados bsicos como esses reduziro muito as chances de ocorrerem acidentes associados s atividades laboratoriais.

Descarte de resduosUm Programa de Gerenciamento de Resduos Qumicos (PGRQ) deve contemplar dois tipos de resduos: o ativo, gerado continuamente nas atividades rotineiras dentro da unidade geradora, e o passivo, que compreende todo o resduo estocado, comumente no caracterizado, aguardando destinao final (restos reacionais, resduos slidos, frascos de reagentes sem rtulos). Independentemente da unidade geradora, importante praticar a seguinte hierarquia de atividades: 1) Preveno na gerao de resduos (perigosos ou no); 2) Minimizar a proporo de resduos perigosos que so inevitavelmente gerados; 3) Segregar e concentrar os resduos de modo a tornar vivel e economicamente possvel a atividade gerenciadora; 4) Reuso interno e externo; 5) Reciclar o componente material ou energtico do resduo; 6) Manter todo resduo produzido na sua forma mais passvel de tratamento; 7) Tratar e dispor o resduo de maneira segura (JARDIM, 1998).

Mesmo sob um rgido PGRQ, um laboratrio pode descartar vrios tipos de resduos na pia, contanto que este efluente esteja atendendo Resoluo Conama 20 (ou qualquer outra Legislao Estadual mais restritiva, se houver). As demais solues podem ser enviadas para incinerao, ou mesmo para alguma estao


de tratamento de efluentes de indstrias de grande porte, uma vez que estas foram concebidas para tratar cargas orgnicas altas e normalmente txicas.

Soluo-padro A soluo padro formada por um composto estvel, de massa conhecida, o qual pesado utilizando-se balana analtica (preciso de 0,0001 g). Este composto, aps a pesagem, dissolvido em volume conhecido de solvente, atravs de bales volumtricos, devidamente calibrados. Sua concentrao , ento, determinada de forma precisa, atravs da titulao com padro primrio. Este procedimento chamado de padronizao. Os padres primrios so compostos com alto grau de pureza (superior a 99,95%), de fcil secagem, estveis, no higroscpicos nem fotossensveis, de elevado peso molecular, no volteis, de baixo custo e de fcil acesso. Alm disso, a deteco do ponto de equivalncia na titulao do padro primrio deve ser de fcil visualizao. Aps a padronizao, obtm-se o fator de correo, dividindo-se o volume gasto pelo terico. Multiplicando-se este fator pela concentrao terica, obtm-se a concentrao final da soluo padro. A padronizao deve ser realizada todas as vezes que se realizar novas anlises com a soluo padro. Solues-padro comerciais, denominadas padres analticos, so fornecidas em ampolas hermeticamente fechadas e que se diluem num balo volumtrico. Deve-se ter o cuidado de levar em considerao o volume do balo calibrado. Tambm, h necessidade de realizar a padronizao desta soluo nas anlises subsequentes, pois pode haver mudana de concentrao, com o passar do tempo, aps a diluio inicial da soluo-padro.

gua utilizada nas anlises A gua utilizada para preparo de solues, limpeza e enxgue deve possuir a mais alta qualidade, devendo ser deionizada ou passar por processo de osmose reversa. Para o uso laboratorial, a classificao da gua tipo II, com condutividade menor que


1,30 S cm-1, pois isso garantir que no ir ocorrer interferncia nas determinaes dos ons analisados.

Balana analticaUma balana analtica utilizada para determinaes de massas em anlises qumicas que necessitem de alta preciso. destinada especialmente anlise de determinada grandeza sob certas condies ambientais. As balanas analticas podem ser classificadas conforme suas capacidades e precises de medida, nas condies de capacidade mxima. Para as pesagens necessrias nas anlises fsico-qumicas de gua, h necessidade do uso de balana analtica eletrnica com capacidade para pesagem em torno de at 200 g e preciso de 0,1 mg (0,0001 g).

Procedimentos metodolgicosAs determinaes de parmetros fsico-qumicos em gua, como temperatura, pH, oxignio dissolvido (OD), condutividade eltrica (CE) e slidos dissolvidos totais (SDT) devem ser, preferencialmente, realizadas em campo, imediatamente aps a coleta, para prevenir alteraes em suas propriedades. Existem hoje no mercado medidores multiparmetros portteis que realizam medies precisas e simultneas desses parmetros. Os demais parmetros so medidos em laboratrio, em alquotas diferentes das utilizadas para medidas em campo. A seguir, so descritos alguns deles e a metodologia mais comumente utilizada para sua determinao.

Mtodos analticos

Seleo de mtodos analticosQualquer discusso sobre anlises ambientais seria incompleta sem mencionar os critrios utilizados para seleo dos mtodos analticos. Na qumica analtica, assim como nas demais reas de estudo, h vrias maneiras de realizar um procedimento, mas h sempre um procedimento mais adequado que o outro, em funo dos objetivos das anlises, considerando fatores como preciso,


acuracidade, sensibilidade, repetibilidade, segurana e custo do mtodo. Por isso, a seleo do mtodo de anlise vital para a soluo de um problema analtico. Os mtodos analticos podem ser divididos em:

Fsicos - fazem uso de uma ou mais propriedades fsicas dos analitos para separao e/ou quantificao (espectroscopia, espectrometria, turbidimetria, etc.);

Qumicos - fazem uso de transformaes qumicas como base primria de separao e quantificao (titulometria, volumetria, gravimetria, combusto, etc.);

Eletroqumicos - so baseados em medidas de voltagens ou fluxos de correntes que so associadas com transformaes qumicas (potenciometria, condutometria, etc.);

Cromatografia gasosa e lquida - tcnica de separao que usa mtodos qumicos e fsicos para deteco e quantificao.

Muitas vezes, tcnicas diferentes podem ser utilizadas para obter resultados para determinado parmetro. Para a anlise de ctions e nions, por exemplo, so disponveis tcnicas analticas como a espectrometria de emisso atmica (ICP-OES) e a cromatografia inica.

A seguir, descrevemos os mtodos mais comumente utilizados em qumica analtica de gua e solues: espectrofotometria UV/Visvel, espectrometria de emisso (ICP), titulometria, e cromatografia inica.

Esses mtodos atendem s especificaes das normas internacionais de anlise de gua, tais como Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater (CLESCERI et al. 2005) e das normas publicadas pela International Standartization Organization (ISO).


Espectrofotometria UV-VisvelA espectroscopia de absoro molecular uma das tcnicas espectroscpicas mais utilizadas em qumica analtica. A espectrofotometria faz parte da classe dos mtodos analticos que se baseiam na interao da matria com a energia radiante. A tcnica baseia-se na absoro de luz por compostos presentes em soluo. A absoro ocorre em molculas que apresentam eltrons que podem ser promovidos a nveis de energia mais elevados mediante a absoro de energia. Esse processo chamado de transio eletrnica, onde nveis discretos de energia so absorvidos devido s vibraes e rotaes das molculas. Por este motivo, no se observa uma linha de absoro ntida, mas sim uma banda de absoro, que chamada de espectro ultravioleta-visvel (UV-VIS). Essas anlises usam o espectrofotmetro UV-VIS, instrumento que mede a quantidade de luz (dos comprimentos de luz do visvel, do ultravioleta prximo e infravermelho prximo) que atravessa a amostra. Os componentes bsicos de um espectrofotmetro so uma fonte de luz, um suporte para a amostra, uma grade de difrao do monocromador para separar os diferentes comprimentos de onda da luz, e um detector (Figura 8). Amostras destinadas leitura em espectrofotmetro geralmente esto em soluo. Se a substncia de interesse a ser analisada for colorida, a leitura ser realizada na faixa visvel. Porm, se o composto de interesse presente na soluo no for colorido, mas apresentar absoro, a leitura poder ser realizada na faixa ultravioleta prximo (200 nm a 380 nm) ou infravermelho prximo (800 nm a 1100 nm).

Para efetuar as anlises, a amostra colocada em uma cela transparente, conhecida como cubeta, geralmente retangular, e com 1 cm de caminho tico. As cubetas podem ser de vidro (para solues aquosas e orgnicas) ou plstico transparente (somente para solues aquosas), quando se trabalha na faixa do visvel. Para leituras no ultravioleta, h necessidade de se utilizar cubetas de quartzo. A energia que absorvida da luz incidente


transforma a molcula de um estado de repouso para um estado excitado. O resultado que nem toda a luz dirigida amostra ser transmitida para o outro lado. A leitura, no equipamento, pode ser em transmitncia (T), que se refere taxa de luz transmitida pela luz incidente: T=It/I0, onde I0 a intensidade de luz incidente e It a intensidade de luz que foi transmitida atravs da amostra.

possvel medir a absorbncia (A) ou a transmitncia (T) de uma amostra onde a relao entre elas A=-logT. A absorbncia linearmente relacionada concentrao, pela lei de Beer: A= bc, onde A a absorbncia, b o comprimento de luz atravs da amostra, c a concentrao da substncia em uma soluo, e a absortividade molar, que uma constante de proporcionalidade especfica para uma substncia em particular e determinada experimentalmente para cada espcie analisada. A construo de uma curva padro necessria para identificar solues de concentraes conhecidas, medir suas absorbncias e plotar os resultados em um grfico onde a inclinao da linha b. A concentrao da espcie de interesse em uma soluo desconhecida pode ser calculada pela lei de Beer, usando os valores da inclinao e da absorbncia da amostra. Nas metodologias apresentadas nesta publicao, anlises colorimtricas so usadas para determinar as concentraes de: a) nitrognio, pela formao do azul de indofenol, o qual lido em comprimento de onda de 660 nm; b) fsforo total: pela complexao do on ortofosfato (PO4

+3), em presena de cido

Figura 8. Esquema de funcionamento de um espectrofotmetro UV-Visvel.


molbdico, que em meio fortemente cido e, com uso de redutor (cido ascrbico), converte o Mo(VI) ao Mo(III), produzindo cido fosfomolbdico, de colorao azul que absorve em 660 nm; c) DQO: medindo-se indiretamente a carga de matria orgnica, isto , os equivalentes redutores (elementos com baixo nmero de oxidao) presentes no corpo dgua.

Espectrometria de Emisso Atmica (ICP-OES)O ICP-OES, abreviao do ingls Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry, isto , Espectrometria de Emisso Atmica por Plasma Acoplado Indutivamente, uma das tcnicas mais versteis para determinao quantitativa de metais em amostras geolgicas, solos e gua, inclusive em quantidades trao. Nos sistemas naturais, a maioria dos metais existe como espcies catinicas, ou como ctions livres ou como ctions que so associados com nions especficos. O princpio fundamental do ICP-OES consiste na ionizao dos elementos a serem analisados pelo plasma indutivo de argnio. Um plasma pode ser definido como uma nuvem de gs parcialmente ionizado e com elevada temperatura. No plasma de argnio utilizado para espectroscopia atmica, os ons argnio e eltrons so as espcies condutoras principais, embora os ctions da amostra tambm possam conduzir. Os ons argnio, uma vez formados no plasma, so capazes de absorver potncia suficiente de uma fonte externa para manter a temperatura em um dado nvel, de forma que a ionizao adicional sustenta o plasma indefinidamente. Desta forma, obtm-se temperaturas que atingem at 10.000 K. Para a formao do plasma necessrio um fonte de potncia. Das fontes existentes, a de radio-frequncia ou ICP oferece as maiores vantagens em termos de sensibilidade e menor efeito de interferncias (SKOOG et al., 2006).

As amostras transportadas em forma de aerosol (plasma) sofrem uma sequncia de processos fsico-qumicos: dessolvatao, fuso, vaporizao, dissociao, ionizao e excitao. Os


componentes das amostras so convertidos em tomos e ons pelos atomizadores. Uma fraco destas espcies excitada para estados eletrnicos superiores. O plasma possui energia suficiente para promover a excitao da maioria dos elementos qumicos, proporcionando alta sensibilidade com ampla faixa linear de trabalho. Aps alguns nanossegundos, os tomos excitados voltam para o estado fundamental, fornecendo suas energias como ftons de radiao visvel ou ultravioleta. A transio para (ou de) um estado fundamental denominada transio de ressonncia e a linha espectral resultante chamada linha de ressonncia (SKOOG et al., 2006). A radiao de comprimento de onda de interesse separada da radiao emitida remanescente e sua intensidade medida. A medida de intensidade pode ser relacionada diretamente com a concentrao do elemento de interesse, comparando-se a intensidade medida com uma curva de calibrao. So componentes de um ICP-OES (Figura 9): 1) sistema de introduo de amostras, geralmente formado por uma cmara de nebulizao, tocha de quartzo (gerao do plasma) e gerador de radio-frequncia; 2) monocromador (ou sistema ptico), que permite a separao dos diferentes comprimentos de onda; 3) sistema de deteco, os mais usados so fotomultiplicadores e detectores de estado slido; 4) unidade de processamento de dados. Entre as vantagens da tcnica, se destaca a alta sensibilidade (o limite de deteco para a maioria dos elementos varia de 0,1 a 1.000 g mL-1) e a capacidade de anlise simultnea e sequencial de mltiplos elementos, o nmero de elementos mensurveis, isto , elementos que geralmente so difceis de analisar, tais como Zr, Ta, terras raras, P e B podem ser facilmente analisados no ICP.


TurbidimetriaO mtodo para determinao da turbidez da gua consiste na utilizao de um turbidmetro, equipamento dotado com fonte de luz (filamento de tungstnio), que incide na amostra, e um detector fotoeltrico capaz de medir a luz que dispersada em um ngulo de 90 em relao luz incidente. A luz dispersada, quando passa atravs da gua, d a medida em unidades nefelomtricas de turbidez (NTU) (Figura 10). O turbidmetro deve ser calibrado com suspenses de turbidez (0, 10 e 500 NTU) antes de ser utilizado. A amostra destinada leitura de turbidez deve ser mantida ao abrigo da luz e sob refrigerao at o momento da anlise. A amostra deve estar em temperatura ambiente e ser agitada vigorosamente antes de ser transferida para a cubeta de medio.

Figura 9. Esquema de funcionamento de um espectrmetro de emisso atmica (ICP).

Figura 10. Esquema de funcionamento de um turbidmetro.


VolumetriaEm uma reao qumica, quando o volume do reagente monitorado, o procedimento analtico chamado de titulao volumtrica ou volumetria, no qual a quantidade desconhecida de um composto (titulado) determinada atravs da reao deste com um reagente (titulante) padro ou padronizado. Consiste na adio gota a gota de uma soluo de concentrao conhecida sobre outra, a qual se deseja determinar a concentrao, at chegar ao ponto final ou ponto de equivalncia, isto o ponto em que h alguma evidncia fsica de que a reao se completou. Em qualquer titulao, o ponto de equivalncia qumica assinalado pela variao da cor de um indicador ou da resposta de um instrumento (SKOOG et al., 2006). Os mtodos volumtricos so utilizados em diversas determinaes em anlise de gua.

Para determinao dos parmetros descritos anteriormente, so utilizados: a) Volumetria de xido-reduo: baseia-se na transferncia de eltrons provocada por uma reao qumica. utilizada para determinar Oxignio dissolvido (OD), atravs da oxidao de Mn (II) pelo oxignio do ambiente, levando a formao de um precipitado de xido de Mn (IV). Este ento redissolvido e reduzido pelo iodeto em meio cido, formando iodo, sendo em seguida quantificado com tiossulfato de sdio (Mtodo de Winkler). Tambm possvel determinar a Demanda Qumica de Oxignio (DQO), baseando-se no teor de substncias oxidveis pelo cido permangnico, que fornece um indicativo do consumo de oxignio necessrio para oxidar todas essas substncias; b) Volumetria de neutralizao: baseia-se na reao entre um cido e uma base, formando o sal correspondente e gua. No ponto de equivalncia, a soluo neutra e ocorre uma inflexo da curva de titulao. Este ponto pode ser detectado de duas maneiras, ou monitorando o curso da titulao com um eletrodo, ou com indicador cido-base. Por meio deste mtodo, possvel determinar a alcalinidade total da gua, titulando-se a


amostra com cido clordrico, obtendo-se a concentrao total de hidrxidos, carbonatos e bicarbonatos dissolvidos; c) Volumetria de complexao: nestas titulaes, um on metlico reage com um ligante adequado para formar um complexo. Geralmente, o ligante o titulante e o on metlico o analito. Titulaes complexomtricas so utilizadas na determinao de clcio e magnsio na gua, onde o titulante o EDTA.

Os equipamentos normalmente utilizados para realizar as titulaes so bureta de vidro, bureta digital e titulador automtico, sendo que neste ltimo, o indicador um eletrodo de pH ou on seletivo (Figura 11).

Figura 11. Esquema de funcionamento de um titulador.


Potenciometria A potenciometria consiste na determinao da concentrao de uma espcie inica atravs da medida do potencial eltrico. A base terica para a relao entre potencial e concentrao a equao de Nernst. O mtodo potenciomtrico o mais preciso para a determinao de pH e, portanto, mais recomendado para o monitoramento de corpos dgua. O peagmetro consiste basicamente em um eletrodo de referncia, um eletrodo indicador e um dispositivo de medida de potencial (Figura 12). O sinal que o eletrodo gera quando submerso na amostra em milivolts e esse valor convertido para a escala de pH (0 a 14). Os valores lidos no aparelho para essas amostras so comparados com valores de solues-tampo. Portanto, necessrio realizar a calibrao do equipamento antes do uso, empregando-se soluo tampo de pH 7,0. Uma segunda soluo tampo cujo pH situe-se prximo ( 2 unidades) do pH da amostra deve ser utilizada, para se obter uma curva linear. comum o uso dos tampes 4,0 ou 9,0, dependendo da faixa em que se situe o pH da amostra.

Figura 12. Esquema de funcionamento de um eletrodo de vidro, utilizado para medir pH.


O mtodo potenciomtrico tambm empregado nos medidores de oxignio dissolvido (OD), em que a sonda do eletrodo pos-sui uma membrana que adsorve seletivamente o oxignio, tendo por base o seu raio de difuso molecular. Nestes aparelhos, dois eletrodos metlicos so mergulhados em um eletrlito contido em uma membrana seletiva. A membrana impede a passagem de gua e de slidos dissolvidos, sendo que o oxignio e outros gases se difundem atravs dela. Sob a ao de uma diferena de potencial entre os eletrodos e na presena de oxignio no eletrlito, ocorre uma reao. A intensidade da corrente eltrica gerada proporcional concentrao de oxignio dissolvido dentro da membrana que, por sua vez, proporcional ao OD da amostra onde o sensor encontra-se mergulhado (PIVELI; KATO, 2005). Para a calibrao do aparelho, emprega-se soluo de sulfito de sdio para a calibrao do OD zero. A gua deve estar aerada e refrigerada para a calibrao do valor de saturao.

Condutividade eltricaA condutividade eltrica (CE) a medida da capacidade da soluo de conduzir corrente eltrica. Este parmetro depende dos tipos de ons presentes em soluo e de suas concentraes, assim como da temperatura da soluo. Na anlise de guas indica a concentrao total de ons em soluo. A Lei de Ohm (E = IR) estabelece que a intensidade (I) que passa por um condutor eltrico inversamente proporcional resistncia (R), onde E representa a diferena de potencial. O inverso da resistncia a condutncia (G = 1/R), cuja medida o total da condutncia de todos os ons da soluo. Para a determinao da condutividade eltrica, so utilizados aparelhos denominados condutivmetros, que se baseiam na intensidade da corrente eltrica que circula entre os eletrodos, localizados na clula de medio, que so imersos na amostra que se deseja medir.

A clula conectada ao condutivmetro, que aplica um potencial a esses eletrodos e efetua o tratamento do sinal. A clula de


medio da CE consiste em duas placas metlicas que so fixadas e montadas em material isolante. Os eletrodos so construdos de metal, geralmente platina, e so revestidas por um depsito eletroltico de negro de platina. Em solues lquidas, a corrente conduzida entre os eletrodos pelos ons dissolvidos (Figura 13). O tamanho dos ons importante porque eles determinam a velocidade com que os ons podem propagar-se atravs da soluo, os ons menores movem-se mais rapidamente do que os maiores. A carga significativa porque determina a intensidade da atrao eletrosttica entre o eletrodo e os ons, por isso, a condutncia especfica de uma soluo de um eletrlito depende dos ons presentes, variando a sua concentrao. Os condutivmetros devem ser calibrados antes de serem usados utilizando-se solues de valores conhecidos (solues padro). A unidade utilizada pelo sistema internacional o Siemens por centmetro (S cm-1) na temperatura de 25 C. A compensao da temperatura um componente fundamental, visto que a condutividade da soluo varia com a temperatura, tanto quanto varia com a concentrao. Normalmente, so utilizados os submltiplos: microSiemens (S=0,000001 S) ou miliSiemens (mS=0,001 S).

Figura 13. Esquema de funcionamento de um condutivimetro eletroltico.


Cromatografia A cromatografia um mtodo fsico-qumico de separao, nos quais os componentes de uma mistura a serem separados so distribudos entre duas fases. Uma das fases permanece estacionria enquanto a outra se move atravs dela em uma direo definida (fase mvel). Durante a passagem da fase mvel sobre a fase estacionria, os componentes da mistura so distribudos entre as duas, de tal forma que cada um deles seletivamente retido pela fase estacionria, resultando em migraes diferenciadas destes componentes (BRAITHWAITE; SMITH, 1996).

A fase mvel pode ser um lquido ou um gs, enquanto a fase estacionria pode ser um lquido ou um slido. Um esquema de classificao baseado na natureza das duas fases. As tcnicas que utilizam um gs para a fase mvel chamada cromatografia gasosa (GC). As tcnicas que utilizam um lquido na fase mvel so chamadas de cromatografia lquida (LC). As tcnicas cromatogrficas tambm so classificadas de acordo com a natureza da interao dos componentes da mistura com as duas fases. De acordo com essa classificao, os tipos de cromatografia so de partio, adsoro e troca inica.

Cromatografia inicaA cromatografia inica uma tcnica cromatogrfica que aplica princpios da troca inica, de modo que a condutividade eltrica utilizada para a deteco e determinao quantitativa dos ons em soluo (FRANKENBERGER JR. et al., 1990). Baseia-se na interao entre os ons de uma soluo (fase mvel) e uma substncia slida (fase estacionria) contendo os grupos funcionais, que possuem capacidade de atrair os ons de carga contrria, atravs de foras eletrostticas. Em cromatografia de ctions, so grupos de cido sulfnico, em cromatografia de nions, so grupos de amnio quaternrio. Teoricamente, ons com mesma carga podem ser completa e reversivelmente


trocados entre as duas fases. A anlise por cromatografia inica consiste no transporte, separao, deteco e anlise de dados (Figura 14).

Num sistema operando sob presso, a amostra lquida (1 mL) transportada por um eluente lquido, com composio e concentrao conhecidos. Os diferentes ons da amostra migram completamente na coluna de separao (resina polimrica embalada em um tubo qumico inerte, denominada coluna cromatogrfica) em diferentes perodos de tempo, de acordo com as interaes com os stios ativos da coluna de separao. O processo de troca inica leva a uma condio de equilbrio. O lado em que ocorre o equilbrio depende da afinidade dos ons participantes em relao aos grupos funcionais da fase estacionria (EITH et al., 2001).

Para nions, a separao ocorre devido afinidade dos ons baixa capacidade de troca aninica da resina contida na coluna. Um mdulo supressor utilizado na anlise de nions para suprimir a condutividade do eluente oriundo da coluna de separao, e somente os ons da amostra so encaminhados para deteco. Por possuir sistema de regenerao qumica, este supressor no introduz rudo ao sistema. A deteco feita por uma clula de condutividade, que moni

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