PROPRIEDADES FÍSICAS E QUIMICAS DA ÁGUA

• A água constitui um dos compostos de maior distribuição e importância na crosta terrestre.

• Sua importância para a vida está no fato de que nenhum processo metabólico ocorre sem a sua ação

direta ou indireta.

• São as propriedades anômalas das moléculas de água, que possibilitaram o surgimento e a

manutenção da vida na Terra.

Por exemplo: quase todos os outros compostos são mais densos quando no estado sólido do que no

estado líquido.

• Já a água no estado líquido possui maior densidade do que no estado sólido (gelo), tendo grande

significado para a distribuição dos organismos aquáticos, uma vez que se o gelo não flutuasse na água,

os lagos e rios de regiões frias se congelariam totalmente durante o inverno.

• A água é formada basicamente por moléculas covalentes, nas quais um átomo de oxigênio reparte um

par de elétrons com dois átomos de hidrogênio.

• Toda molécula covalente forma ângulos definidos entre os átomos, no caso o átomo de oxigênio é

ligado a dois átomos de hidrogênio com um ângulo HOH de ligação de 105°C.

• A nuvem eletrônica, resultante da ligação covalente, é atraída pelo átomo de oxigênio devido à sua

maior eletronegatividade, deixando-o parcialmente negativo; conseqüentemente o átomo de hidrogênio

fica com uma carga parcialmente positiva, fazendo com que a molécula de água seja polar.

• A existência de uma atração eletrostática mútua entre a extremidade positiva de uma molécula e a

negativa de outra, formam as chamadas ligações "ligações hidrogênio" ou "pontes de hidrogênio“.

• Para se quebrar as pontes de hidrogênio existentes em 1 mol de água no estado líquido, necessita-se

cerca de 7 kcal; ao passo que para se quebrar as ligações covalentes da mesma quantidade de água

necessita-se de 110 kcal.

• Isto mostra claramente que as pontes de hidrogênio são mais fracas do que as ligações covalentes,

formadas entre o hidrogênio e o oxigênio dentro de cada molécula.

• A queda da temperatura reduz a agitação térmica das

moléculas, aumentando o número de pontes de

hidrogênio e tomando-as cada vez mais eficazes.

• O resultado é a redução da distância média entre as

moléculas com um conseqüente aumento da

densidade da água.

• Tal compactação atinge seu ponto máximo próximo a

4°C (3,94°C), temperatura na qual a água apresenta sua

máxima densidade.

• A partir desta temperatura, agregados de moléculas

de água começam a adquirir uma estrutura mais fixa e

simétrica.

• Ao atingir 0º C as forças que tendem a manter as

moléculas de água em posições relativamente fixas,

superam a decrescente energia cinética de

translocação das moléculas do líquido e a água se

congela.

• Esta fase se caracteriza por um cristal, com

microestrutura hexagonal, formado por túneis de

"espaços vazios" .

•Este fato faz com que a água apresente no estado

sólido a temperatura de 0° C ou menos, sua menor

densidade.

CALOR ESPECÍFICO E CALOR DE VAPORIZAÇÃO DA ÁGUA

• Calor específico: quantidade de energia necessária para elevar em 1º C a temperatura de 1 kg de

água a 14,5° C e corresponde a 1 kcal (= 4, 186 J).

• Este valor para a água é muito elevado quando comparado a outros líquidos com características

semelhantes, sendo ultrapassado apenas pela amônia líquida (1,23 kcal) e hidrogênio líquido (3,4

kcal).

• Isto significa que a água, pode absorver grandes quantidades de calor sem sofrer grandes

alterações de temperatura, garantindo, assim, mudanças térmicas gradativas.

• Uma das conseqüências ecológicas mais importantes do alto calor específico da água, é a

grande estabilidade térmica dos ecossistemas aquáticos.

• Outro fator importante para ser considerado é o alto calor de vaporização da água, ou seja, a

quantidade de calor que deve ser fornecida para que ela evapore.

• A 10°C, por exemplo, o calor de vaporização da água é de 590 cal/g e a 100°C, 540 cal/g. Isto faz

com que cerca de um terço da energia solar que chega à superfície da Terra seja dissipada pela

água dos rios, lagos e oceanos.

TENSÃO SUPERFICIAL DA ÁGUA

• O arranjo das moléculas de água na camada de contato com o ar forma uma película delgada

que possui determinada tensão, chamada tensão superficial.

• Esta película é formada pela força de coesão existente entre as moléculas vizinhas no interior

da água, fazendo com que as moléculas superficiais sejam atraídas para o interior do líquido,

criando, assim, um filme superficial mais compacto.

• A tensão superficial da água decresce com o aumento da temperatura e com a quantidade de

substâncias orgânicas dissolvidas.

• Dentre estas substâncias, as mais importantes são os ácidos húmicos e substâncias excretadas

por algumas algas e por macrófitas aquáticas.

• Atualmente, os detergentes e os sabões em pó, e outros compostos que contém substâncias

tensoativas são os principais responsáveis por alterações na tensão superficial de ecossistemas

aquáticos.

• A tensão superficial muito reduzida pode causar grandes prejuízos às comunidades que vivem

na superfície da água.

VISCOSIDADE DA ÁGUA

• É a capacidade da água em oferecer resistência ao movimento dos organismos e das partículas

nela presentes.

• A viscosidade é função da temperatura e do teor de sais dissolvidos. Em lagos de água doce, a

influência destes é insignificante quando comparada com o papel da temperatura.

• À medida que a temperatura aumenta, a viscosidade diminui. Assim, a viscosidade de uma massa

d'água a 30°C é aproximadamente a metade de uma a 5°C.

• Este fato tem grande significado ecológico, pois à temperatura de 30°C, um organismo planctônico

afunda duas vezes mais rápido (nas mesmas condições) do que a 5°C

DENSIDADE DA ÁGUA

• Densidade de uma substância é a relação entre a massa e o volume que ela ocupa. A 4° C, a água

tem a densidade considerada padrão d 1,000 g/cm3.

• Os principais fatores que influenciam a densidade da água são: salinidade, temperatura e pressão.

1. Salinidade: Pode ter grande influência sobre a estratificação dos corpos d'água, visto que a densidade da

água aumenta com a elevação da concentração de sais.

• Em ambientes aquáticos costeiros, quando suficientemente profundos, pode ocorrer estratificação da

massa d'água devido às diferentes concentrações de sais ao longo da coluna d'água.

2. Temperatura: Dentre os fatores que exercem influência sobre a densidade da água, a temperatura é um

dos mais importantes.

• A água com temperatura abaixo e acima de 4º C é mais leve do que a esta temperatura, quando

considerado um mesmo volume.

• Por isso, no inverno de regiões de alta latitude, a parte congelada (menos densa) fica na superfície,

enquanto as camadas mais profundas permanecem a aproximadamente 4° C.

• A camada de gelo superficial também exerce o papel de isolante térmico, impedindo que grandes

massas de água se congelem.

• Este fenômeno permite a fauna aquática migrar da superfície congelada para as regiões com

temperaturas mais elevadas (em torno de 4° C) e, assim, sobreviver durante o inverno.

• Desta maneira, à medida que diminui a temperatura de um ambiente aquático no decorrer do dia ou dos

meses do ano, aumentam imediatamente os valores de densidade.

3. Pressão: Este fator tem efeito indireto sobre a densidade da água, uma vez que para cada 10 atm (=

100m de profundidade) de pressão, ocorre abaixamento de 0,1º C.

Temp. Visco. Poise */100 % de Visco.

0 1,787 100

5 1,561 84.8

10 1,306 78,7

15 1,138 63,7

18 1.053 58.9

20 1,002 56,0

25 0,890 49.8

30 0,798 44,7

35 0,719 40,3

Radiação e seus efeitos em Águas Continentais

Energia Solar = Principal fonte de energia para superfície terrestre.

• Constituída de ondas eletromagnéticas, que se propagam a uma velocidade 3 x 108m/s (300.000 km/s).

• Essas ondas se diferenciam quanto ao comprimento, que é a distância entre duas cristas sucessivas.

• A unidade utilizada para se expressar o comprimento de onda é o Angstron (Å) ou nanômetro (nm).

1nm = 10-9 m = 10-6 mm = 10-3 m = 10Å

• As ondas de maior interesse ecológico são as da região de 400 a 740 nm, que compreende a região da

radiação visível do espectro eletromagnético.

• Esses comprimentos de onda fazem parte o total que é absorvido pelas plantas na fotossíntese, e em

ecologia vegetal denomina-se Radiação Fotossinteticamente Ativa (RFA).

Reflexão da radiação eletromagnética

• Com um ângulo de incidência de é 0º (perpendicular) apenas 2% da radiação são refletidos, nível esse de

reflexão que se mantêm até cerca de 45º de inclinação, onde 2,8% da radiação são refletidos.

• A reflexão da radiação é maior em superfícies mais planas que em superfícies onduladas.

• O efeito das ondulações torna-se significativo apenas em ângulos de incidência maiores que 60º

• Ex. com ângulo de incidência de 80º, sem ventos permite uma reflexão de 35%, já com ventos de 16 m/s a

reflexão será de cerca de 20%

Refração Absorção Dispersão

• Ao penetrar no ambiente aquático a radiação sofre alterações tanto na intensidade como na qualidade

espectral

• Refração: é a primeira alteração sofrida pela radiação, essa muda de direção em virtude da redução da

velocidade

• Absorção: a radiação é absorvida e transformada em outras formas de energia Ex. química pela

fotossíntese, calórica aquecimento da água

• Dispersão: é o choque da radiação com partículas dissolvidas e/ou em suspensão

• A absorção ocorre de maneira exponencial com profundidade, sendo esse um processo

seletivo.

• Em água destilada ocorre pouca absorção em comprimentos de onda curtos, azul e verde,

enquanto que ondas de comprimentos maiores como vermelho e infra-vermelho são mais

fortemente absorvidas.

• Em condições naturais o coeficiente de absorção pela´água é influenciado pela capacidade de

absorção da própria molécula de água, substâncias dissolvidas (principalmente substâncias

húmicas), organismos clorofilados e dos detritos orgânicos e inorgânicos particulados em

suspensão.

• Em água destilada o vermelho é absorvido em 80% no primeiro metro de profundidade,

enquanto o azul e verde apenas 5%, isso explica a tonalidade azul esverdeada das águas com

baixo teor de compostos dissolvidos ou em suspensão.

• Compostos húmicos, também chamados ácidos húmicos, compostos fenólicos, Yellow

Substance, originam-se da decomposição da matéria orgânica, principalmente material alóctone

transportado.

• São importantes na absorção da radiação na região que corresponde ao final do azul, que em

termos de fotossíntese é um dos comprimentos de onda mais importante.

Efeitos Térmicos da Radiação nos corpos d’água

• A radiação de comprimento de onda maior que 740 nm, é fortemente absorvida nas primeiras

camadas da coluna de água, ao ser absorvida essa radiação é transformada em energia

calorífica.

• A propagação do calor de molécula a molécula na água é muito lenta, no entanto o vento

promove a turbulência da água, redistribuindo o calor por toda massa de água.

• Em ecossistemas aquáticos continentais a propagação do calor ocorre por transporte de massa

de água, sendo a eficiência deste, depende da presença ou ausência de camadas de diferentes

densidades.

• Em ecossistemas que apresentam temperatura uniforme em toda coluna de água, a densidade

da água é praticamente igual em todas as profundidades não havendo então barreira física à

circulação completa.

• Diz-se então que o ecossistema encontra-se em instabilidade térmica.

• Quando as diferenças de temperatura geram camadas de água com diferentes densidades,

impedindo que a água se misture, e a energia do vento não é suficiente para misturá-las, o calor

não se distribui uniformemente, criando condições de estabilidade térmica.

pH - as moléculas de água quando se ionizam dividem-se em íons H+ e OH-. Define-se entãopH como o cologarítmo decimal da concentração efetiva ou atividade dos íons hidrogênio (pH= - log aH+ ). O desequilíbrio entre a quantidade desses íons no interior da massa d’água farácom que esta tenha um pH superior a 7,0 (mais hidroxilas) ou inferior (mais cátions H+). Arelação dióxido de carbono-bicarbonatos presentes nas águas naturais é o principal fator dedefinição do nível do pH, pois o dióxido dissolvido transforma-se em ácido carbônico. De ummodo geral as alterações naturais do pH têm origem na decomposição de rochas em contatocom a água, absorção de gases da atmosfera, oxidação de matéria orgânica, fotossíntese,além da introdução de despejos domésticos e industriais.

Do ponto de vista analítico o pH é um dos parâmetros mais importantes na determinação damaioria das espécies químicas de interesse tanto da análise de águas potáveis como naanálise de águas residuárias, sendo, pois, uma das mais comuns e importantesdeterminações no contexto da química da água. No campo do abastecimento de água o pHintervém na coagulação química, controle da corrosão, abrandamento e desinfecção. Águascom baixos valores de pH tendem a ser agressivas para instalações metálicas. O padrão depotabilidade em vigor no Brasil, preconiza uma faixa de pH entre 6,5 e 8,5. Normalmente aágua apresenta-se boa para ingestão para pH na faixa de 5,5 a 8,0, sob a análise destacaracterística.

Acidez - Em geral a acidez está associada a presença de CO2 livre. A presença de ácidosorgânicos é mais comum em águas superficiais, enquanto que nas águas subterrâneas émenos freqüente a ocorrência de ácidos em geral. A acidez, o pH e alcalinidade estãointimamente relacionados.

De um modo geral o teor acentuado de acidez pode ter origem na decomposição da matériaorgânica, na presença de gás sulfídrico, na introdução de despejos industriais ou passagensda água por áreas de mineração.

Do ponto de vista de águas de abastecimento ou mesmo sanitário, a acidez tem poucoimportância. No campo do abastecimento de água o pH intervém na coagulação química,controle da corrosão, abrandamento e desinfecção.

Águas com baixos valores de pH tendem a ser agressivas para instalações metálicas. Opadrão de potabilidade em vigor no Brasil, preconiza uma faixa de pH entre 6,5 e 8,5.

Alcalinidade - Quimicamente definindo como a capacidade de neutralização de ácidos. Emgeral a presença de alcalinidade leva a pH para valores superiores a 7,0, porém pH inferiores(acima de 4) não significa que não hajam substâncias alcalinas dissolvidas no meio aquoso.Os principais constituintes da alcalinidade são os bicarbonatos (HCO3- ), os carbonatos (CO3

2-)e os hidróxidos (OH -), cujas formas são função do pH. Para pH superiores a 9,4 tem-sedureza de carbonatos e predominantemente de hidróxidos. Entre pH de 8,3 e 9,4,predominam os carbonatos e ausência de hidroxilas. Para pH inferiror a 8,3 e acima de 4.4ocorre apenas dureza de bicarbonato. Abaixo de 4,4 não ocorre alcalinidade.

De um modo geral as alterações de alcalinidade têm origem na decomposição de rochas emcontato com a água, reações envolvendo o CO2 de origem atmosférica e da oxidação dematéria orgânica, além da introdução de despejos industriais.

Sólidos - A água com excessivo teor de sólidos em suspensão ou minerais dissolvidos temsua utilidade limitada. Uma água com presença de 500 ppm de sólidos dissolvidos,geralmente, ainda é viável para uso doméstico, mas provavelmente inadequada parautilização em muitos processos industriais. Água com teor de sólidos superior a 1000 ppmtorna-se inadequada para consumo humano e possivelmente será corrosiva e até abrasiva.

De um modo geral, todas as impurezas presentes na água, com exceção dos gasesdissolvidos, têm sua origem nos sólidos incorporados ao seu meio. São caracterizadas comosólidos todas as partículas presentes em suspensão ou em solução, sedimentáveis ou não,orgânicas ou minerais. A determinação da quantidade total de sólidos presentes em umaamostra é chamada de sólidos totais. A separação dos tipos de sólidos presentes na misturaé feita em laboratório e classificada da seguinte maneira :

Totais - massa sólida obtida com a evaporação da parte líquida da amostra a 103º a 105º C,em mg/l;

Minerais ou Fixos - resíduos sólidos retidos após calcinação dos sólidos totais a 500º C, emmg/l;

Orgânicos ou Voláteis - parcela dos sólidos totais volatilizada no processo de calcinação, emmg/l;

Em Suspensão ou Filtráveis e Não-filtráveis - quantidade de sólidos determinada com asecagem do material retirado por filtração da amostra, através de micromalha, de 0,45 mm(mícron ou micrômetro), em mg/l;

Coloidais - fração dos sólidos composta de partículas com diâmetros equivalentes da ordem

de 10-3 a 0,45 mm;

Dissolvidos - fração dos sólidos composta de partículas com diâmetros equivalentes

inferiores a 10-3mm.

Para se ter uma idéia destas dimensões, as bactérias têm seu tamanho entre 0,5 e 5,0 mm e

o olho nu só é capaz de visualizar a partir da dimensão de 100 mícrons ou 0,1 milímetro.

Cloretos: A presença de cloretos na água é resultante da dissolução de sais com íons Cl -,

por exemplo de cloreto de sódio. É característica da água do mar, cujo teor se aproxima dos

20000 ppm, entre eles o mais presente é o cloreto de sódio (ClNa) com cerca de 70% deste

teor. A água de chuva, por exemplo, tem presença insignificante de cloretos (menos de 1%),

exceto em regiões próximas ao litoral. De um modo geral a presença de cloretos têm origem

na dissolução de minerais, contato com áreas de sal, mistura com a água do mar e

introdução de águas residuárias domésticos ou industriais..

Em termos de consumo suas limitações estão no sabor e para outros usos domésticos e para

processos industriais. Águas com teores menores que 250 ppm de cloretos é satisfatória

para serviços de abastecimento doméstico (o ideal seria menor que 150 ppm).

Concentrações superiores a 500ppm implicam em sabor característico e desagradável. Para

consumo de animais esta concentração pode chegar até 4000 ppm.

Condutividade elétrica - A água pura é um meio isolante, porém sua capacidade de

solvência das substâncias, principalmente de sais, faz com que as águas naturais tenham,

em geral, alto poder de condutividade elétrica. Esta condutividade depende do tipo de

mineral dissolvido bem como da sua concentração. O aumento da temperatura também

eleva a condutividade.

Dureza - é um parâmetro característico da qualidade de águas de abastecimento industrial e

doméstico sendo que do ponto de vista da potabilização são admitidos valores máximos

relativamente altos, típicos de águas duras ou muito duras. Quase toda a dureza da água é

provocada pela presença de sais de cálcio e de magnésio (bicarbonatos, sulfatos, cloretos e

nitratos) encontrados em solução. Assim, os principais íons causadores de dureza são cálcio

e magnésio tendo um papel secundário o zinco e o estrôncio. Algumas vezes, alumínio e

ferro férrico são considerados como contribuintes da dureza.

Classificação - A dureza total da água compõe-se de duas partes: dureza temporária e

dureza permanente. A dureza é dita temporária, quando desaparece com o calor, e

permanente, quando não desaparece com o calor, ou seja, a dureza permanente é aquela

que não é removível com a fervura da água. A dureza temporária é a resultante da

combinação de íons de cálcio e magnésio que podem se combinar com bicarbonatos e

carbonatos presentes.

Características - Normalmente, reconhece-se que uma água é mais dura ou menos dura,

pela maior ou menor facilidade que se tem de obter, com ela, espuma de sabão ou seja, no

passado, a dureza de uma água era considerada como uma medida de sua capacidade de

precipitar sabão. Esse caráter das águas duras foi, por muito tempo, para o cidadão comum

o aspecto mais importante por causa das dificuldades de limpeza de roupas e utensílios.

Com o surgimento e a determinação dos detergentes sintéticos ocorreu também a

diminuição dos problemas de limpeza doméstica por causa da dureza.

Também durante a fervura da água os carbonatos precipitam-se. Este fenômeno prejudica o

cozimento dos alimentos, provoca "encardido" em panelas e é potencialmente perigoso para

o funcionamento de caldeiras ou outros equipamentos que trabalhem ou funcionem com

vapor d’água, podendo provocar explosões desastrosas.

Assim pode-se resumir que uma água dura provoca uma série de inconvenientes:

a) É desagradável ao paladar; b) gasta muito sabão para formar espuma; c) dá lugar a

depósitos perigosos nas caldeiras e aquecedores; d) deposita sais em equipamentos; e)

mancha louças e panelas.

• Tolerância - A despeito do sabor desagradável que referidos níveis podem suscitar elas não causam problemas fisiológicos. No Brasil, o valor máximo permissível de dureza total fixado pelo padrão de potabilidade, ora em vigor, é de 500mg CaCO3/L (Tabela 5 - Padrão de aceitação para consumo humano - PORTARIA N.º 518, DE 25 DE MARÇO DE 2004

• Teores de dureza inferiores a 50ppm não implicam em que a água seja considerada dura. Teores de 50 a 150 não incomodam para efeitos de ingestão, mas acima de 100ppm provocam prejuízos sensíveis em trabalhos que envolvam o uso da água com sabão e originam precipitações com incrustações anti-estéticas e até potencialmente perigosas em superfícies sujeitas a aquecimentos. Em geral a redução da dureza para concentrações inferiores a 100ppm só é economicamente viável para fins industriais, onde o produto final ou os equipamentos dependem de água de melhor grau de pureza.

• Correção - Para a remoção de dureza da água, são tradicionais dois processos: o da cal-soda e dos zeólitos. Nas últimas décadas tem ganhado muita divulgação e emprego, o da osmose inversa, principalmente em nossa região, onde há extrema carência de água e as poucas fontes disponíveis são, sejam subterrâneas ou superficiais, na maioria de águas salobras .

• Os zeólitos têm a propriedade de trocar o sódio, que entra na sua composição, pelo cálcio ou magnésio dos sais presentes na água, acabando, assim com a dureza da mesma. Com a continuação do tratamento, eles se saturam, esgotando sua capacidade de remoção de dureza, porém podem ser recuperados para a função através de um processo utilizando sal de cozinha (cloreto de sódio).

• A Osmose reversa é obtida através da aplicação mecânica de uma pressão superior àPressão Osmótica do lado da solução mais concentrada. Essa tecnologia foi desenvolvidana década de 60, para a produção de água ultra pura, a ser utilizada em processosindustriais, a partir de meados da década seguinte, surgindo, assim, comercialmente, aprimeira geração de membranas. As suas principais vantagens foram a redução danecessidade de regeneração dos leitos de troca iônica e de consumo de resina, além designificativas reduções de despesas na operação e manutenção destes leitos. Umachamada segunda geração de membranas, as membranas de película fina compostas,enroladas em espiral, foram inventadas em 1978, e introduzidas no mercado no início dadécada de 80. Estas membranas operam com baixa pressão e conseqüentemente comreduzido consumo de energia.

• OBS: A osmose é um fenômeno natural físico-químico. Quando duas soluções, comdiferentes concentrações, são colocadas em um mesmo recipiente separado por umamembrana semi-permeável, onde ocorre naturalmente a passagem do solvente da soluçãomais diluída para a solução mais concentrada, até que se encontre o equilíbrio. Neste pontoa coluna de solução mais concentrada estará acima da coluna da solução mais diluída. Aesta diferença entre colunas de solução se denomina Pressão Osmótica. É o fenômenofatal que ocorre com as bactérias quando usamos cloreto de sódio para conservação decertos produtos de origem animal.

Pressão de vapor: É a pressão exercida pelo vapor em determinado espaço. Como qualquer

outro líquido, a água também tem a propriedade de vaporizar-se em determinadas condições

de temperatura e pressão. Por exemplo, ao nível do mar (pressão atmosférica normal) a

ebulição acontece a 100ºC. A medida que a pressão diminui a temperatura de ebulição

também se reduz. Assim, quanto maior a altitude do local menor será a temperatura de

ebulição.

• Turbidez da água - Capacidade de interferência de passagem de luz em uma amostra em

função da presença de material coloidal e em suspensão (UNT - Unidade Nefelométrica de

Turbidez). Este parâmetro que, de forma indireta, fornece informações acerca da

concentração de partículas em suspensão e coloidal presente na fase líquida.

• Análise rápida e confiável, podendo ser executada por meios de equipamentos em bancada ou “on-line”

Padrão de Potabilidade - 1,0 UNT (Água filtrada) e 5,0 UNT (Sistema de distribuição)

No gráfico ESPECTRO

DE FILTRAÇÃO DA

ÁGUA são mostrados,

por ordem de tamanho,

alguns contaminantes

encontrados

freqüentemente na água.

A linha tracejada

horizontal indica, como

exemplo, o tipo de

proteção que proporciona

um filtro com grau de

retenção de 5

micrometros: podemos

constatar que todas as

partículas que se situam

abaixo da linha serão

retidas, pois são maiores

que os “poros” de

filtração. Da mesma

forma, tudo aquilo que

fica acima passará pelos

“poros”, pois são

partículas menores que

estes.

Cor da água definições: Capacidade de uma amostra em transmitir luz visível em um comprimento de onda

sensível ao olho humano. Características físicas de uma água, devido a existência de substâncias dissolvidas, ou

em estado coloidal, na maioria dos casos de natureza orgânica. (NBR 9896/1993).

•A cor pode originar-se de minerais ou vegetações naturais, tais como substâncias metálicas ( compostos de ferro e

manganês), humus, turfa, tanino, algas, e protozoários, ou ainda de despejos industriais que incluem minas,

refinarias, explosivos, papeleiras,etc.

• A cor varia de acordo com o pH, por exemplo: pH 2 (50) e em pH 10 (82).

• O cor aumenta com a profundidade dos lagos.

• COR APARENTE: é a cor presente em uma amostra de água, devido a presença de substâncias dissolvidas e

substâncias em suspensão.

• COR VERDADEIRA OU REAL: é a cor presente em uma amostra de água, devido a presença de substâncias

dissolvidas.

Tratamento da Água

A construção de um sistema completo de abastecimento de água requer muitos estudos e pessoal

altamente especializado.

Para iniciar-se os trabalhos, é necessário definir-se:

• a população a ser abastecida;

• a taxa de crescimento da cidade e suas necessidades industriais.

Com base nessas informações, o sistema é projetado para servir à comunidade, durante muitos anos,

com a quantidade suficiente de água tratada.

• A seleção da fonte abastecedora de água é processo importante na construção de um sistema de

abastecimento. Deve-se, por isso, procurar um manancial com vazão capaz de proporcionar perfeito

abastecimento à comunidade, além de ser de grande importância a localização da fonte, a topografia

da região e a presença de possíveis focos de contaminação.

• A captação pode ser superficial ou subterrânea.

A superficial é feita nos rios, lagos ou represas, por gravidade ou bombeamento.

Se por bombeamento, uma casa de máquinas é construída junto à captação.

Essa casa contém conjuntos de motobombas que sugam a água do manancial e a enviam para a

estação de tratamento.

• A subterrânea é efetuada através de poços artesianos, perfurações com 50 a 100 metros feitas no

terreno para captar a água dos lençóis subterrâneos.

Essa água também é sugada por motobombas instaladas perto do lençol d’água e enviada à superfície

por tubulações.

A água dos poços artesianos está, em sua quase totalidade, isenta de contaminação por bactérias e

vírus, além de não apresentar turbidez.

• O tratamento convencional de água é composto pelas seguintes fases:

• Oxidação - O primeiro passo é oxidar os metais presentes na água, principalmente o ferro e o

manganês, que normalmente se apresentam dissolvidos na água bruta. Para isso, injeta-se cloro ou

produto similar, pois tornam os metais insolúveis na água, permitindo, assim, a sua remoção nas outras

etapas de tratamento.

• Coagulação - A remoção das partículas de sujeira se inicia no tanque de mistura rápida com a

dosagem de sulfato de alumínio ou cloreto férrico. Estes coagulantes, têm o poder de aglomerar a

sujeira, formando flocos. Para otimizar o processo adiciona-se cal, o que mantém o pH da água no nível

adequado.

• Floculação - Na floculação, a água já coagulada movimenta-se de tal forma dentro dos tanques que

os flocos misturam-se, ganhando peso, volume e consistência.

• Decantação - Na decantação, os flocos formados anteriormente separam-se da água, sedimentando-

se, no fundo dos tanques.

• Filtração - água ainda contém impurezas que não foram sedimentadas no processo de decantação.

Por isso, ela precisa passar por filtros constituídos por camadas de areia ou areia e antracito

suportadas por cascalho de diversos tamanhos que retêm a sujeira ainda restante.

Um sistema convencional de abastecimento de água é constituído das seguintes unidades:

• captação

• adução

• estação de tratamento

• reservação

• redes de distribuição

• ligações domiciliares

• Desinfecção - A água já está limpa quando chega a esta etapa. Mas ela recebe ainda mais uma substância: o cloro.Este elimina os germes nocivos à saúde, garantindo também a qualidade da água nas redes de distribuição e nos reservatórios.• Correção de pH - Para proteger as canalizações das redes e das casas contra corrosão ou incrustação, a água recebe uma dosagem de cal, que corrige seu pH.• Fluoretação - Finalmente a água é fluoretada, em atendimento à Portaria do Ministério da Saúde.Consiste na aplicação de uma dosagem de composto de flúor (ácido fluossilícico).Reduz a incidência da cárie dentária, especialmente no período de formação dos dentes, que vai da gestação até a idade de 15 anos.

b) Tratamento da água de captação subterrânea

• A água captada através de poços profundos, na maioria das vezes, não precisa ser tratada, bastando apenas a desinfecção com cloro. Isso ocorre porque, nesse caso, a água não apresenta qualquer turbidez, eliminando as outras fases que são necessárias ao tratamento das águas superficiais.

Reservação - A água é armazenada em reservatórios, com duas finalidades:Manter a regularidade do abastecimento, mesmo quando é necessário paralisar a produção para manutenção em qualquer uma das unidades do sistema;

• Atender às demandas extraordinárias, como as que ocorrem nos períodos de calor intenso ou quando, durante o dia, usa-se muita água ao mesmo tempo (na hora do almoço, por exemplo).Quanto à sua posição em relação ao solo, os reservatórios são classificados em subterrâneos (enterrados), apoiados e elevados.

Redes de distribuição - Para chegar às casas, a água passa por vários canos enterrados sob a pavimentação das ruas da cidade. Essas canalizações são chamadas redes de distribuição.Para que uma rede de distribuição possa funcionar perfeitamente, é necessário haver pressão satisfatória em todos os seus pontos. Onde existe menor pressão, instalam-se bombas, chamadas boosters, cujo objetivo é bombear a água para locais mais altos.

• Muitas vezes, é preciso construir estações elevatórias de água, equipadas com bombas de maior capacidade. Nos trechos de redes com pressão em excesso, são instaladas válvulas redutoras.

Ligações domiciliares - A ligação domiciliar é uma instalação que une a rede de distribuição à rede interna de cada residência, loja ou indústria, fazendo a água chegar às torneiras.

• Para controlar, medir e registrar a quantidade de água consumida em cada imóvel, instala-se um hidrômetro junto à ligação.A tarifa mínima da maioria das empresas operadoras do sistema de abastecimento de água dá direito a um consumo residencial médio de 6.000 litros de água por mês.

• Ultrapassar esse limite, a conta de água é calculada sobre a quantidade de litros que foi consumida e registrada pelo hidrômetro.

Padrões de potabilidade:

Propriedade organolépticas: Cor, sabor, brilho e odor

Aquifero: - Toda formação geológica em que a água pode ser armazenada e que possua permeabilidade suficiente para permitir que esta se movimente. Vê-se, portanto, que para ser um aquífero uma rocha ou sedimento, tem que ter porosidade suficiente para armazenar água, e que estes poros ou espaços vazios tenham dimensões suficientes para permitir que a água possa passar de um lugar a outro, sob a ação de um diferencial de pressão hidrostática.

PROBLEMA SINTOMA TRATAMENTO USUAL

Metais Pesados Detectado em análise de água.Osmose Reversa. Resina mista para troca iônica. Abrandadores

podem ajudar em alguns casos.

Água Dura

Resíduos pastosos nos acessórios. Depósitos

brancos nas caldeiras e aquecedores. Sabão que

não faz espuma.

Instalar tanques com resinas para troca iônica, para remover o

magnésio e o cálcio.

Água Marrom Causada por bactérias que atacam o ferro.

Elimine as bactérias com uma solução de ácido hidrocloridrico,

com cloração contínua, seguida por filtração com carvão ativado ou

calcita.

Água amarelada (com

Ferro Fe2+)

Manchas marrons nas roupas lavadas, nos

componentes e na água.

Abrandador poderá remover 0,5 ppm para cada grão/ galão até 10

ppm em um pH mínimo de 6,7 (água sem aeração). Acima de 10

ppm de ferro, utilize cloração em tanque de retenção, seguido por

filtração e decloração.

Em climas quentes, utilizar aeração aberta e filtração

Água amarelada (com

Ferro Fe3+)Partículas marrom-avermelhadas e amarelamento.

Até 10 ppm de Ferro , remova com “Greensand” de manganês (se o

pH for 6,7 ou superior). Utilize um filtro catalizador de manganês

Pumicito, se o pH for 6,8 ou superior e o conteúdo de oxigênio for

15% de total do conteúdo de ferro.

Água avermelhada Provocada por ferro coloidal.Cloração contínua e retenção seguida por filtração com carvão

ativado.

Água amareladaColoração provocada por Tanino (Ácido Húmico)

proveniente de vegetação decomposta.

Instalar Osmose Reversa. Utilizar resina de troca iônica

ultraporosa, regenerada com NaCI até 3 ppm. Utilizar resina de

troca iônica ultraporosa, regenerada com NaCI até 3 ppm. Acima

disso, utilizar cloração contínua com retenção, seguida por filtração

e decloração.

Sabor Água salobra com TDS alto.

Remova o sódio com Osmose Reversa (até 1.800 ppm). Para níveis

bem baixos de TDS, pode-se utilizar resinas para troca iônica

(catiônica e aniônica).

Turbidez Presença de areia, lodo e outras partículas visíveis.

Instale um sistema de filtragem central. Se houver muita areia

instalar um filtro especial com purgador.

No caso de folhas, um filtro tipo saco.

Sedimentos Partículas vindas de um poço ou da rede. Filtro central e filtros nos pontos de uso com micragem confiável.

Odor

a) Cheiro de terra, peixe ou cloro.

b) Cheiro de “ovos podres” devido à

contaminação com Sulfato de Hidrogênio

(H2S).

c) c) Provocada por bactérias.

Instale filtro central com carvão ativado (atenção: nunca antes da

caixa d’água). Instale filtros com carvão ativado nos pontos de uso.

Utilize filtros condicionadores com oxidante (níveis até 6 ppm com

pH mínimo de 6,7).

Depois, cloração contínua seguida por decloração.

Acima de 6 ppm, cloração contínua seguida por decloração.

Aeração aberta seguida por oxidação catalítica.

Desinfetar tubulações com solução de cloro

Pesticidas Nenhum sabor ou forte sabor químico.O carvão ativado pode ajudar, no caso de contaminação pequena. A

purificação por Osmose Reversa é a solução mais adequada.

Água ácida

(baixo pH)Manchas verdes nas tubulações; resíduos azul-

esverdeados na água.

Instalar filtro de calcita para neutralizar níveis abaixo de pH 5.5.

Utilize cinza de soda seguido por filtração.

Utilize calcita e magnésio para pH 1-5.

Água Corrosiva Danificação de tubulações de cobre.Adicionar com dosador pequena quantidade de polifosfato ou

silicato de sódio.

Fluorídeos Teor acima do permitido.

Filtro de alumina ativada.

Resina mista.

Osmose Reversa.

Água Leitosa

Turbidez. Microborbulhas de ar produzidas por

bomba ou por um cartucho novo.

Devido ao gás metano.

Instalar filtro central e filtros nos pontos de uso. Cartuchos novos

produzem micro borbulhas que desaparecem após algumas horas

de uso.Repare ou substitua a bomba.

Aeração aberta por gravidade com ventilação do gás volatilizado.

Nitratos (NO3)Sem sintomas visíveis.

Análise de água indica níveis acima do permitido.

Abaixo de 3 ppm, use uma resina aniônica forte para troca iônica.

Utilize pré-abrandamento se a contaminação estiver acima de 3

ppm

Fosfatos Gosto químico.Solução difícil. Alguma remoção pode ser obtida com resina de

troca iônica regenerada com NaCI. Resultado não é garantido.

RádioOcorre naturalmente. Perigosamente elevado em

certas regiões.

Um abrandador remove níveis baixos de RA 226 / 228. A Osmose

Reversa remove até 70% deste contaminante, proporcionando água

para beber e cozinhar.

Fenol Gosto de remédio.Instalar filtro central e filtros com carvão ativado nos pontos de uso

(filtro central após a caixa d’água).

Radon Ocorre naturalmente. Índice acima de permitido. Aeração aberta com ventilação externa,seguida por carvão ativado.

Selênio Índice acima do permitido.Utilize Osmose Reversa, destilação ou resinas de troca iônica

(catiônicas e aniônicas).

Urânio Detectado em análise de água.Resina de troca iônica, com regeneração NaCI para água abaixo de

4 grãos / galão de dureza total.

GUIA DE TRATAMENTO DE ÁGUA: PROBLEMAS E SOLUÇÕES

A queda da temperatura reduz a agitação

térmica das moléculas, aumentando o

número de pontes de hidrogênio e

tomando-as cada vez mais eficazes.

O resultado é a redução da distância média

entre as moléculas com um conseqüente

aumento da densidade da água.

Tal compactação atinge seu ponto máximo

próximo a 4°C (3,94°C), temperatura na

qual a água apresenta sua máxima

densidade.

A partir desta temperatura, agregados de

moléculas de água começam a adquirir

uma estrutura mais fixa e simétrica.

VISCOSIDADE DA ÁGUA

É a capacidade da água em oferecer resistência ao movimento dos

organismos e das partículas nela presentes.

A viscosidade é função da temperatura e do teor de sais dissolvidos. Em

lagos de água doce, a influência destes é insignificante quando comparada

com o papel da temperatura.

À medida que a temperatura aumenta, a viscosidade diminui. Assim, a

viscosidade de uma massa d'água a 30°C é aproximadamente a metade de

uma a 5°C.

Este fato tem grande significado ecológico, pois à temperatura de 30°C, um

organismo planctônico afunda duas vezes mais rápido (nas mesmas

condições) do que a 5°C

Influência da temperatura sobre a densidade da água. (Segundo SCHWÖRBEL, 1971.)

Temp. Visco. Poise */100 % de Visco.

0 1,787 100

5 1,561 84.8

10 1,306 78,7

15 1,138 63,7

18 1.053 58.9

20 1,002 56,0

25 0,890 49.8

30 0,798 44,7

35 0,719 40,3

* Poise = 1g .cm-1 .seg.-1

DENSIDADE DA ÁGUA

Densidade de uma substância é a relação

entre a massa e o volume que ela ocupa. A

4° C, a água tem a densidade considerada

padrão d 1,000 g/cm3.

Os principais fatores que influenciam a

densidade da água são: salinidade,temperatura e pressão.

1. Salinidade: Pode ter grande influência

sobre a estratificação dos corpos d'água,

visto que a densidade da água aumenta com

a elevação da concentração de sais.

Em ambientes aquáticos costeiros, quando

suficientemente profundos, pode ocorrer

estratificação da massa d'água devido às

diferentes concentrações de sais ao longo da

coluna d'água.

2. Temperatura: Dentre os fatores que

exercem influência sobre a densidade da

água, a temperatura é um dos mais

importantes.

A água com temperatura abaixo e acima de

4º C é mais leve do que a esta temperatura,

quando considerado um mesmo volume.

Por isso, no inverno de regiões de alta

latitude, a parte congelada (menos densa)

fica na superfície, enquanto as camadas

mais profundas permanecem a

aproximadamente 4° C.

A camada de gelo superficial também exerce

o papel de isolante térmico, impedindo que

grandes massas de água se congelem.

Este fenômeno permite a fauna aquática

migrar da superfície congelada para as

regiões com temperaturas mais elevadas

(em torno de 4° C) e, assim, sobreviver

durante o inverno.

Desta maneira, à medida que diminui a

temperatura de um ambiente aquático no

decorrer do dia ou dos meses do ano,

aumentam imediatamente os valores de

densidade.

3. Pressão: Este fator tem efeito indireto

sobre a densidade da água, uma vez que

para cada 10 atm (= 100m de profundidade)

de pressão, ocorre abaixamento de 0,1º C.

As ondas de maior interesse ecológico são as

da região de 400 a 740 nm, que compreende

a região da radiação visível do espectro

eletromagnético.

Esses comprimentos de onda fazem parte o

total que é absorvido pelas plantas na

fotossíntese, e em ecologia vegetal

denomina-se Radiação Fotossinteticamente

Ativa (RFA).

Outra característica da radiação é sua

freqüência, ou seja o nº de comprimento de

onda por unidade de tempo.

V = .v onde V= velocidade da luz

= comprimento de

onda

v= freqüência da

radiação

Reflexão da radiação eletromagnética

Com um ângulo de incidência de é 0º (perpendicular) apenas 2% da radiação

são refletidos, nível esse de reflexão que se mantêm até cerca de 45º de

inclinação, onde 2,8% da radiação são refletidos.

A reflexão da radiação é maior em superfícies mais planas que em

superfícies onduladas.

O efeito das ondulações torna-se significativo apenas em ângulos de

incidência maiores que 60º

Ex. com ângulo de incidência de 80º, sem ventos permite uma reflexão de

35%, já com ventos de 16 m/s a reflexão será de cerca de 20%

Refração Absorção Dispersão

Ao penetrar no ambiente aquático a radiação

sofre alterações tanto na intensidade como

na qualidade espectral

Refração: é a primeira alteração sofrida pela

radiação, essa muda de direção em virtude

da redução da velocidade

Absorção: a radiação é absorvida e

transformada em outras formas de energia

Ex. química pela fotossíntese, calórica

aquecimento da água

Dispersão: é o choque da radiação com

partículas dissolvidas e/ou em suspensão

Em água destilada o vermelho é absorvido

em 80% no primeiro metro de profundidade,

enquanto o azul e verde apenas 5%, isso

explica a tonalidade azul esverdeada das

águas com baixo teor de compostos

dissolvidos ou em suspensão.

Compostos húmicos, também chamados

ácidos húmicos, compostos fenólicos, Yellow

Substance, originam-se da decomposição da

matéria orgânica, principalmente material

alóctone transportado.

São importantes na absorção da radiação na

região que corresponde ao final do azul, que

em termos de fotossíntese é um dos

comprimentos de onda mais importante.

A absorção por organismos clorofilados

dependem da concentração, tamanho, forma

e estágio das células ou colônias, no caso do

fitoplanctom, as maiores taxas de absorção

estão sobre a região do azul e vermelho

(clorofilas a e b)

Dentre as substâncias responsáveis por essa

absorção que estão contidas nas células

estão as clorofilas, os caratenóides e as

xantofilas

Dispersão da radiação, na coluna d’água a

radiação que não é prontamente absorvida é

dispersa uma ou mais vezes até ser

absorvida

Uma das principais conseqüências da

dispersão da radiação para o ambiente

aquático é a redução da profundidade de

penetração da RFA

Radiação dispersa não significa radiação

perdida, uma vez que pode ainda ser

aproveitada fotossinteticamente e tem

importante papel na orientação dos

organismos aquáticos

Efeitos Térmicos da Radiação nos corpos

d’água

A radiação de comprimento de onda maior

que 740 nm, é fortemente absorvida nas

primeiras camadas da coluna de água, ao ser

absorvida essa radiação é transformada em

energia calorífica.

A propagação do calor de molécula a

molécula na água é muito lenta, no entanto o

vento promove a turbulência da água,

redistribuindo o calor por toda massa de

água.

Em ecossistemas aquáticos continentais a

propagação do calor ocorre por transporte de

massa de água, sendo a eficiência deste,

depende da presença ou ausência de

camadas de diferentes densidades.

Em ecossistemas que apresentam

temperatura uniforme em toda coluna de

água, a densidade da água é praticamente

igual em todas as profundidades não

havendo então barreira física à circulação

completa.

Diz-se então que o ecossistema encontra-se

em instabilidade térmica.

Quando as diferenças de temperatura geram

camadas de água com diferentes

densidades, impedindo que a água se

misture, e a energia do vento não é suficiente

para mistura-las, o calor não se distribui

uniformemente, criando condições de

estabilidade térmica.

Os estratos formados se diferenciam física

química e biologicamente.