CEN 0212 Poluição dos EcossistemasTerrestres, Aquáticos e Atmosféricos

3º Aula – Poluição das águas: suas propriedades

Profa. Dra. Regina T.R. Monteiro

monteiro@cena.usp.br

Água -Água - ImportânciaImportância

A água é um bem precioso para A água é um bem precioso para sobrevivência dos organismos e sua sobrevivência dos organismos e sua conservação depende do equilíbrio de fatores conservação depende do equilíbrio de fatores ambientais.ambientais.

Presença da ÁguaPresença da Água

A água presente no nosso planeta está na A água presente no nosso planeta está na forma líquida, gasosa ou sólida. As águas forma líquida, gasosa ou sólida. As águas dos oceanos são salgadas e as sobre os dos oceanos são salgadas e as sobre os continentes: salobras ou doce. A água é continentes: salobras ou doce. A água é constantemente renovada, interage, mas constantemente renovada, interage, mas é sempre a mesma.é sempre a mesma.

As águas oceânicas são predominantes, As águas oceânicas são predominantes, ocupam cerca de 70,8% da superfície do ocupam cerca de 70,8% da superfície do planeta, cerca de 97% do total das águas planeta, cerca de 97% do total das águas presentes (Seguio, 2006).presentes (Seguio, 2006).

Ciclo da águaCiclo da água

Fonte: Google ImagensA renovação da água

Tipos de ÁguaTipos de Água

Águas meteóricas: provem da circulação Águas meteóricas: provem da circulação das águas de superfície, evaporação, das águas de superfície, evaporação, evapotranspiração, da atmosfera.evapotranspiração, da atmosfera.

Águas magmáticas são que vem do Águas magmáticas são que vem do magma, expulsas do interior do planeta magma, expulsas do interior do planeta por vulcões, gêiseres, chamadas de por vulcões, gêiseres, chamadas de águas juvenis, tem composição isotópica águas juvenis, tem composição isotópica diferente das meteóricas.diferente das meteóricas.

Peso específico: 800x maior que do ar;Densidade a 4ºC é máxima, gelo flutua;

Calor específico: alto: precisa de grande quantidade de energia para mudar a temperatura;

Tensão superficial: película na interfase ar/água, devido as pontes de H entre as moléculas de H2O.

Propriedades da Água

Poluição das Águas

•Resíduos gerados que podem poluir:

Agricultura: práticas agrícolas, usos de insumos•Água - mistura complexaMunicipal: residências, hospitais, consultórios, etc.Industriais: resíduos líquidos e sólidos

Propriedades da Água

Solvente: devido a propriedade das várias taxas de solubilidade dos compostos e dos diferentes componentes da água. A solubilidade varia com a temperatura, pH, quantidade de sais, etc.A água é conhecida como solvente universal.É a maior fração que compõe os seres vivos. Nos organismos é usada como veículo de transporte de substâncias, para refrigeração, eliminação de substâncias indesejáveis, etc.. É necessária para produção dos alimentos.

Propriedades das águas naturaisPropriedades das águas naturais

Substâncias dissolvidas ou em suspensão Substâncias dissolvidas ou em suspensão Podem ser substâncias essenciais tanto para Podem ser substâncias essenciais tanto para a saúde humana ou outros organismos como a saúde humana ou outros organismos como para a vida aquática. para a vida aquática.

A composição da água vai depender de fatores A composição da água vai depender de fatores ambientais como composição das rochas,ambientais como composição das rochas, clima, presença de plantas e animais e da clima, presença de plantas e animais e da presença humana.presença humana.

A qualidade das águas se avalia por análises A qualidade das águas se avalia por análises químicas e físicas.químicas e físicas.

Pela quantidades de sais dissolvidos as Pela quantidades de sais dissolvidos as águas podem ser classificadas como:águas podem ser classificadas como:

Água doceÁgua doce Água salobraÁgua salobra Água do marÁgua do mar

Classificação das ÁguasClassificação das Águas

Água DoceÁgua Doce Teor de sólidos Teor de sólidos totais dissolvidos totais dissolvidos (STD) inferior a (STD) inferior a 1.000 mg/L1.000 mg/L

Água SalobraÁgua Salobra STD entre 1.000 a STD entre 1.000 a 10.000 mg/L10.000 mg/L

Água SalgadaÁgua Salgada STD maior 10.000 STD maior 10.000 mg/Lmg/L

Características das águasCaracterísticas das águas

A caracterização das águas para avaliar:A caracterização das águas para avaliar: quanto ao seu uso;quanto ao seu uso; os riscos à vida aquática, ou para os riscos à vida aquática, ou para estabelecer a forma de tratamento e/ou estabelecer a forma de tratamento e/ou

eficiência de tratamentos.eficiência de tratamentos.

São utilizados as características físicas e São utilizados as características físicas e químicas das águas. químicas das águas.

Usos da águaUsos da água

Água PotávelÁgua PotávelDessedentação, banho, preparo de alimentos, Dessedentação, banho, preparo de alimentos,

divertimento, limpeza de moradias, divertimento, limpeza de moradias, hospitais, máquinas, etc..hospitais, máquinas, etc..

Água Não PotávelÁgua Não Potável::

Irrigação, descarga em bacias sanitárias, Irrigação, descarga em bacias sanitárias, refrigeração de ar condicionado, limpeza de refrigeração de ar condicionado, limpeza de pisos, transporte, etc.pisos, transporte, etc.

Características Físicas e Químicas das Características Físicas e Químicas das ÁguasÁguas

Características físicasCaracterísticas físicas : : sólidos totais, sólidos voláteis e fixos, sólidos sólidos totais, sólidos voláteis e fixos, sólidos

dissolvidos, sólidos em suspensão, sólidos dissolvidos, sólidos em suspensão, sólidos sedimentáveis, turbidez, cor, odor e sabor, sedimentáveis, turbidez, cor, odor e sabor, temperatura, pH e radioatividade alfa e beta. temperatura, pH e radioatividade alfa e beta.

Características químicasCaracterísticas químicas:: Oxigênio dissolvido, Oxigênio dissolvido, composição em alguns elementos químicos (cobre, composição em alguns elementos químicos (cobre,

ferro, manganês,cromo), ou ferro, manganês,cromo), ou substâncias (cloretos, fosfatos, fluoretos, nitratos, substâncias (cloretos, fosfatos, fluoretos, nitratos,

fenóis, cianetos, agentes espumantes, óleos e graxas, fenóis, cianetos, agentes espumantes, óleos e graxas, pesticidas, hidrocarbonetos, halometanos, etc..pesticidas, hidrocarbonetos, halometanos, etc..

Características BiológicasCaracterísticas Biológicas Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO);Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO); Plâncton: fitoplâncton e zooplâncton;Plâncton: fitoplâncton e zooplâncton; Clorofila;Clorofila; Coliformes: totais, termotolerantes Coliformes: totais, termotolerantes

(lactose 44ºC) e(lactose 44ºC) e

- Escherichia coli – idéia do teor de- Escherichia coli – idéia do teor de contaminação exclusivamente fecal.contaminação exclusivamente fecal.

Indicadores da Qualidade da Água Potável

Cor: ferro, manganês, MO (esgotos);Turbidez: material em suspensão;Temperatura: propriedades da água como: solubilidade de gases e outros compostos. Organismos aquáticos Sabor e odor: gases, ácidos húmicos e fúlvicos, etcpH: entre 6 e 9Alcalinidade: sais alcalinos geralmente de cálcio ou sódio.Dureza: presença de sais alcalinos terrosos cálcio e magnésioCloretos: sabor salgado e efeitos laxativos.

Ferro e Manganês: coloração, sabor metálico na águaNitrogênio: na forma molecular, amônia, nitrito, nitrato– leva formação de nitrosaminas.Fósforo: ortofosfato, polifosfatos e fósforo orgânico.Fluoretos: esgoto domestico, clínicas dentárias, fertilizantes, industrias cerâmicasOD: depende da altitude e temperatura e quantidade de matéria orgânica.Matéria Orgânica: alimento para bactérias. Medida pela DBO e DQOMetaisColiformes: menos de 1000 por litro.Algas: aumentam OD, pode dar sabor desagradável.

Oxigênio Dissolvido: Varia com a temperatura e condições do ambiente. O oxigênio é fornecido pelo ar atmosférico à superfície líquida (lentamente) e por atividade fotossintética.Pode-se aumentar a aeração por: turbulência: como cachoeiras, quedas d’águas, obstáculos, ou por processos como borbulhamento com ar comprimido, rotação com escovas, rotores, etc..

Partículas Sólidas: partículas em suspensão oriundas de erosão de solos, efluentes industriais, esgoto urbano, atividades de mineração, etc..Causam turbidez ou cor inibindo a fotossíntese através do impedimento da entrada da luz, deposição de partículas na superfície das folhas e caules das plantas aquáticas. Os organismos de fundo podem ser enterrados devido a deposição de partículas ou sofrerem adsorção na superfície.

•Os compostos que se adsorvem à partículas são os mais pesados e são os que apresentam maior problema de toxicidade. Partículas sólidas menores adsorvem mais e têm um tempo maior de residência em lagoas ou reservatórios.

•Assoreamento: alargamento do corpo hídrico, perda de recarga pelo lençol freático.•Transporte dos elementos pela correntezas.

Importância da presença das partículas sólidas

Temperatura: O efeito indireto da elevação da temperatura da água é a perda de oxigênio. A solubilidade dos gases na água é inversamente proporcional a sua temperatura.Ex. Ao nível do mar a 10ºC a água pode conter 11,3 mg/l de oxigênio, a 37°C desce p/ 7 mg/l.Certos tipos de industrias como: metalúrgicas, lacticínio, usinas, termoelétricas utilizam água corrente para refrigeração de máquinas térmicas. e forma grande quantidade de líquido quente.

•A temperatura:• é um dos fatores que determina a distribuição das espécies no planeta;•é importante para os animais psilotermos;•Influe no retardamento ou aceleração da atividade biológica;•é essencial para o funcionamento das proteínas (enzimas);

•Absorção do oxigênio, precipitação das partículas, solubilidade, presença de gases, viscosidade, tensão superficial, etc..•Importante no tratamento das águas.

pH: O potencial hidrogeniônico da água é neutro ou levemente alcalino ou ácido. As substâncias dissolvidas é que vão dar a propriedade, dependendo da concentração relativa de íons de hidrogênio ou oxidrilas.O rio geralmente tem pH neutro porque absorve o CO2 da atmosfera (é mais solúvel que o O2) ou é proveniente da respiração dos organismos aquáticos, formando ácido carbônico na combinação com carbonatos (principalmente de Ca) oriundos das rochas.

Limpeza de máquinas com soda caustica em industrias são causas de elevação do pH da água. Bem como efluentes de indústrias têxteis, tinturarias, altas concentrações de amônia, etc.. Efluentes com amoníaco ou potassa também possuem concentrações alta de oxidrilas; A solubilidade de vários elementos químicos é dependente do pH, havendo dessorção ou sorção de metais, por exemplo, do material particulado sólido.

Acidificação por chuvas ácidasAcidificação por chuvas ácidas As As chuvas ácidaschuvas ácidas são são precipitaçõesprecipitações na na

forma de forma de água, neblinaágua, neblina e/ou e/ou neveneve contendo contendo ácido nítricoácido nítrico e/ou e/ou sulfúrico;sulfúrico;

Se formam a partir da queima de Se formam a partir da queima de combustíveis fósseis, como combustíveis fósseis, como petróleopetróleo e e carvãocarvão, utilizados para a produção de , utilizados para a produção de energiaenergia nas nas refinariasrefinarias, , usinas termoelétricasusinas termoelétricas e também pelos e também pelos veículos;veículos;

As conseqüências da As conseqüências da chuva ácida chuva ácida para a para a população humana, podem ser econômicas, população humana, podem ser econômicas, sociais ou ambientais. Mortandade de sociais ou ambientais. Mortandade de peixes, plantações, florestas e saúde.peixes, plantações, florestas e saúde.

Valor Osmótico: Os seres vivos são conhecidos por possuírem o fenômeno de osmose, o qual é seletivo, devido as propriedades de semi-permeabilidade das membranas. Se a concentração interna de íons for maior que a concentração externa a célula pode absorver líquidos e inchar. Se a concentração interna for menor que a externa pode perder líquidos para o meio e murchar.As plantas, animais e microrganismos aquáticos sofrem a força da pressão osmótica.O aumento da salinidade de um rio provocada por despejos de esgoto, ou a diluição por desvios e canais, alteram o ambiente de rios e oceanos.

Tensão Superficial: As moléculas de um líquido tem força de coesão superior a dos gases e inferior que dos sólidos. A força de coesão é dada pela força de atração entre as moléculas vizinhas. Na superfície esta atração é unilateral, pois é maior na parte inferior líquida do que na parte superior em contato com a atmosfera. Fazendo com que as moléculas da superfície fiquem mais coesas entre si originando o fenômeno de tensão superficial.

Diferentes tensão superficial dos elementos e líquidos

Forças de CoesãoForças de Coesão

No interior do líquido as forças estão No interior do líquido as forças estão equilibradas. Na superfície a força do ar é equilibradas. Na superfície a força do ar é menor.menor.

Tensão Superficial Bolha de Ar

POLUIÇÃO POR PRODUTOS QUÍMICOSPOLUIÇÃO POR PRODUTOS QUÍMICOS Poluição Pontual e Poluição DispersaPoluição Pontual e Poluição Dispersa Pontual: esgotosPontual: esgotos Dispersa: agricultura, chuvas ácidas, Dispersa: agricultura, chuvas ácidas,

precipitaçãoprecipitação

PRODUTOS QUÍMICOS DO ESGOTOPRODUTOS QUÍMICOS DO ESGOTOA – Doméstico: principalmente orgânicoA – Doméstico: principalmente orgânicoB – Industrial: principalmente mineralB – Industrial: principalmente mineral

Poluição PontualPoluição Pontual

EsgotoEsgoto

Poluição DispersaPoluição Dispersa

Fonte: Slide Jonsson, CNPMA/Embrapa

Fonte: Slide Cláudio Jonson, CNPMA/Embrapa

Padrões de Qualidade da Água

Teores máximos de impurezas permitidos de acordo com o usoResolução CONAMA 357/2005 classifica as águas segundo seus usos. As águas doces salobras e salinas são classificadas em nove classes.

ÁGUAS DOCES1 - Classe Especial - águas destinadas:a) ao abastecimento doméstico sem prévia ou com simples desinfecção. b) à preservação do equilíbrio natural das comunidades aquáticas.

ll - Classe 1 - águas destinadas: a) ao abastecimento doméstico após tratamento simplificado; b) à proteção das comunidades aquáticas; c) à recreação de contato primário (natação, esqui aquático e mergulho); d) à irrigação de hortaliças que são consumidas cruas e de frutas que se desenvolvam rentes ao Solo e que sejam ingeridas cruas sem remoção de película. e) à criação natural e/ou intensiva (aquicultura) de espécies destinadas á alimentaçãohumana

lll - Classe 2 - águas destinadas: a) ao abastecimento doméstico, após tratamento convencional; b) à proteção das comunidades aquáticas; c) à recreação de contato primário (esqui aquático, natação e mergulho); d) à irrigação de hortaliças e plantas frutíferas; e) à criação natural e/ou intensiva (aquicultura) de espécies destinadas à alimentação humana.

lV - Classe 3 - águas destinadas: a) ao abastecimento doméstico, após tratamento convencional; b) à irrigação de culturas arbóreas, cerealíferas e forrageiras; c) à dessedentação de animais.

V - Classe 4 - águas destinadas: a) à navegação; b) à harmonia paisagística; c) aos usos menos exigentes.

ÁGUAS SALINAS

VI - Classe 5 - águas destinadas: a) à recreação de contato primário; b) à proteção das comunidades aquáticas; c) à criação natural e/ou intensiva (aquicultura) de espécies destinadas à alimentação humana.

VII - Classe 6 - águas destinadas: a) à navegação comercial; b) à harmonia paisagística; c) à recreação de contato secundário.

PoluiçãoAcidificaçãoMicrorganismosAssoreamentoHidrocarbonetos aromáticosDetergentes

AgenteAgente DoençaDoença Concentração Concentração g/fezesg/fezes

Dose InfectanteDose Infectante Nº organismoNº organismo

TipoTipo

Salmonella typhySalmonella typhy Febre tifóideFebre tifóide 101066 101055-10-1099 BactériaBactéria

Shigella sp.Shigella sp. Disenteria bacilarDisenteria bacilar 101066 10-10010-100 BactériaBactéria

Vibrio choleraeVibrio cholerae CóleraCólera 101066 101088 BactériaBactéria

EnterovirusEnterovirus GastrenteriteGastrenterite 101066 <100<100 VírusVírus

Vírus da HepatiteAVírus da HepatiteA GastrenteriteGastrenterite 101066 <100<100 VírusVírus

Giárdia lambiaGiárdia lambia GiardioseGiardiose 101055 <10<10 ProtozoárioProtozoário

Chriptosporidium Chriptosporidium spp.spp. CriptosporioseCriptosporiose 101066 <10<10 ProtozoárioProtozoário

Entamoeba histoyíticaEntamoeba histoyítica AmebíaseAmebíase 101055-10-1077 <100<100 ProtozoárioProtozoário

Ascaris lumbricoidesAscaris lumbricoides AscaridíaseAscaridíase 10-1010-1044 <10<10 HelmintoHelminto

Ancylostoma duodenaleAncylostoma duodenale AncilostomoseAncilostomose 10-10010-100 <10<10 HelmintoHelminto

Taenia sp.Taenia sp. TeníaseTeníase 101055 <10<10 HelmintoHelminto

Principais microrganismos causadores doenças de veiculação hídrica CETESB,2006

Esgoto DomésticoEsgoto Doméstico

DetergentesDetergentes SabõesSabões AmaciantesAmaciantes Produtos de limpezaProdutos de limpeza Soda ou ÁcidosSoda ou Ácidos AmôniaAmônia RemédiosRemédios Interferentes endócrinos = hormôniosInterferentes endócrinos = hormônios Alta DBO = Matéria orgânicaAlta DBO = Matéria orgânica

Poluição por Esgotos

Partículas Sólidas;Turbidez e Cor;

Poluição Térmica;Afeta a quantidade de OD;

Potencial Hidrogeniônico (pH);Valor Osmótico - Pressão Osmótica;Tensão Superficial;Radioatividade;Elementos químicos.

A amônia (NH3) é um gás incolor, solúvel em água principalmente com pH ácido.Ocorre naturalmente, cuja origem é a degradação de compostos orgânicos nitrogenados, matéria inorgânica do solo e água, excreção de organismos (animais, aves, peixes) e redução do gás nitrogênio.Tem cheiro típico, é tóxica para os organismos.

Amônia :origem - produtos de limpeza, fertilizantes usados na agricultura, dejetos humanos e animais e descargas indústrias.

Amôniapode combinar-se com íons metálicos podendo ser adsorvida nas partículas coloidais do material particulado em suspensão e sedimentado, podendo ser liberada por alteração no movimento da água. Valores acima de 0,2mg/L são tóxicos para peixes e organismos aquáticos. As plantas podem utilizar como fonte de N. Nos peixes impede o transporte de O2.

Poluição por Esgoto

• Estima-se que 90% da população tem água tratada, 55% coleta de esgoto e 20% de esgoto tratado.

• Em 2001 foi criado um programa de financiamento pelo governo federal para tratamento dos esgotos nos municípios: Programa de Despoluição das Bacias hidrográficas- 50% dos custos das ETEs são transferidas para o município após a ETE estar funcionando.

• Esgoto na água:• Partículas sólidas, cor, turbidez, poluição osmótica,

poluição hidrogeniônico, poluição térmica, amônia, detergentes, remédios, agentes patogênicos (bactérias, vírus, protozoários, helmintos, etc.

Adição de matéria orgânicaAdição de matéria orgânica

- Aumento da DBO – maior quantidade de Aumento da DBO – maior quantidade de alimento, maior respiração e demanda de Oalimento, maior respiração e demanda de O2 2

- Diminuição do Oxigênio Disponível : Diminuição do Oxigênio Disponível : Anaerobiose;Anaerobiose;

O valor de saturação de OO valor de saturação de O2 2 depende da altitude, depende da altitude,

temperaturatemperatura

--Auto depuração; medidas de OD em 5 pontosAuto depuração; medidas de OD em 5 pontos- Bactérias anaeróbias produzem: metano, Bactérias anaeróbias produzem: metano,

álcoois , sulfetosálcoois , sulfetos

--

Problemas evidenciados nas bacias da região:

• Despejo de poluentes orgânicos e metais pesados pelo lançamento de esgotos domésticos e industriais; Aporte de material sólido por atividades extrativistas e agrícolas causando assoreamento;

• Contaminação com pesticidas e elementos químicos, pelo transporte de carga erodida.

Rio Corumbataí-Corumbataí – Rio Corumbataí-Corumbataí – Extração de AreiaExtração de Areia

Poluição por Matéria Orgânica, partículas, lixo

O que pode ocasionar a poluição da águas•Eutrofização;•Perda da biodiversidade;•Assoriamento;•Doenças transmitidas pela água;•80%das doenças e 65% das internações

O que causa limpeza das águas

•Epavotranspiração;•Filtração pelo solo;•Corredeiras, aeração;•Precipitação - nos lagos e reservatórios.

ReferenciasReferencias

Sugio, K. Água. Ribeirão Preto: Holos, Sugio, K. Água. Ribeirão Preto: Holos, 2006.242p.2006.242p.

www.ambientebrasil.com.brwww.ambientebrasil.com.br Manahan, S.E. Fundamentals of Manahan, S.E. Fundamentals of

Environmental Chemistry, 3ºed.2009, Environmental Chemistry, 3ºed.2009, Taylor&Francis, USA. 1233p.Taylor&Francis, USA. 1233p.