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Química das Águas - parte 2
Prof. Rafael SousaDepartamento de Química – UFJF
QUÍMICA AMBIENTAL – 2S 2015
- Parâmetros de qualidade das águasDefinições
ImportânciaMétodos analíticos
� Química Ambiental no cenário global
Associa poluição e desenvolvimento sócio-econômico
ÁGUA...� Tecnicamente as águas naturais não são puras (sais)
� A água é um bem natural de alto valor agregado
� Vários tipos de substâncias tóxicas podem ser encontradas naágua
� Diferentes processos químicos ocorrem, naturalmente, naságuas e definem suas características
pH, cor, presença de sais e matéria orgânica dissolvida
Recapitulando ...
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CURIOSIDADE
Uso e Escassez da água
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“Apenas as águas subterrâneas que se encontram a até cerca de 1000 m
de profundidade podem ser aproveitadas economicamente”.
O APORTE de substâncias nos mananciais
� Origina-se de várias FONTES:- Efluentes domésticos e industriais- Escoamentos superficial urbano e agrícola
Cada uma dessas FONTES possui características próprias quantoaos poluentes que transportam, como:
- Contaminantes orgânicos (que deveriam ser biodegradáveis)
- Nutrientes (que podem causar eutrofização)
- Bactérias ...
INDICADORES DE QUALIDADE DAS ÁGUAS
PRECEDENTES:
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� DEPENDE também do tipo de uso e ocupação do solo
Mesmo separando os poluentes em grupos,
a diversidade das indústrias existentes aumenta, aindamais, a variabilidade dos contaminantes aportados nos corpos deágua
INDICADORES DE QUALIDADE DAS ÁGUAS
Torna-se praticamente impossível a determinação sistemática de todos os poluentes que possam estar presentes nas águas
superficiais, em tempo relativamente curto...
Existem parâmetros de qualidade de água, levando em conta
os POLUENTES mais REPRESENTATIVOS
Físicos
Químicos
Microbiológicos
Bioensaios ecotoxicológicos5
PRECEDENTES:
Usados para a MONITORAÇÃO e FISCALIZAÇÃO ambiental com base da legislação CONAMA nº 357, de 17 de março de 2005
� CETESB: Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental(Secretaria de Meio Ambiente de SP)
- http://www.cetesb.sp.gov.br/
� IGAM: Instituto Mineiro de Gestão das Águas
- http://www.igam.mg.gov.br/
INDICADORES DE QUALIDADE DAS ÁGUAS
Parâmetros de qualidade � Indicadores de qualidade das águas
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Parâmetros de qualidade ?
PARÂMETROS FÍSICOS
Temperatura, condutividade elétrica, sólidos, cor e turbidez
Temperatura
Medida na fonte
O aumento da T diminui a solubilidade de gases, como o O2
- Favorece processos anaeróbicos
- Mau cheiro (produtos de degradação)
INDICADORES DE QUALIDADE DAS ÁGUAS
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PARÂMETROS FÍSICOS DE QUALIDADE
Temperatura, condutividade elétrica, sólidos, cor e turbidez
É ocasianada pelas substâncias dissolvidas e dissociadas (ouionizadas) em íons e cuja dissolução também é função da temperatura
� Muitos sais encontrados nas águas são de origem antropogênica
- Descargas industriais
- Consumo de sal nas residências
- Excreções da população e animais
MONITORAÇÃO � IDENTIFICAR MODIFICAÇÕES NA COMPOSIÇÃO
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PARÂMETROS FÍSICOS DE QUALIDADE
Temperatura, condutividade elétrica, sólidos, cor e turbidez
Corresponde às diversas partículas, sedimentáveis ou não eque podem ser separadas por FILTRAÇÃO
� Impurezas na água contribuem para o aumento naquantidade de sólidos
A MEDIÇÃO DOS SÓLIDOS (não dissolvidos) é o “peso” dossólidos filtráveis, expresso em mg/L
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PARÂMETROS FÍSICOS DE QUALIDADE
Temperatura, condutividade elétrica, sólidos, cor e turbidezCor
NATURAL: teor de matéria orgânica decomposta e íons( principalmente de Fe e Mn )
ALTERADA: ações antropogênicas ...
TurbidezÉ uma medida que representa o quanto uma amostra de água
interfere na luz que passa por ela
� Águas turvas desfavorecem a fotossíntese de vegetaçõessubmersas (menos vegetação � menos peixes)
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PARÂMETROS QUÍMICOS
Alcalinidade, dureza, pHOxigênio dissolvido, demanda bioquímica de oxigênio (DBO), demanda
química de oxigênio (DQO)Série de nitrogênio (orgânico, amoniacal, nitrato e nitrito)
Fósforo totalSurfactantes
Óleos e graxasCianetos
Fenóis e demais contaminantes orgânicosÂnions (cloretos, sulfetos)
Íons metálicos (ferro, potássio, sódio, magnésio, manganês, alumínio, zinco, bário, cádmio, níquel, chumbo, cobre, cromo (III), cromo (VI),
selênio, mercúrio), arsênio e boro
INDICADORES DE QUALIDADE DAS ÁGUAS
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PARÂMETROS QUÍMICOS
Alcalinidade, dureza, pHOxigênio dissolvido, demanda bioquímica de oxigênio (DBO), demanda
química de oxigênio (DQO)Série de nitrogênio (orgânico, amoniacal, nitrato e nitrito)
Fósforo totalSurfactantes
Óleos e graxasCianetos
Fenóis e demais contaminantes orgânicosÂnions (cloretos, sulfetos)
Íons metálicos (ferro, potássio, sódio, magnésio, manganês, alumínio, zinco, bário, cádmio, níquel, chumbo, cobre, cromo (III), cromo (VI),
selênio, mercúrio), arsênio e boro
INDICADORES DE QUALIDADE DAS ÁGUAS
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PARÂMETROS QUÍMICOS
Alcalinidade, dureza, pH
� Relacionados com as espécies CO2, CO32-, Ca2+, Mg2+ e H+
(correlacionadas)p. ex. Águas mais alcalinas
� geralmente “dureza moderada” a “muito dura”� pouca quantidade de íons H+
� Dureza pode ser expressa de várias formasdureza de cálcio, dureza de magnésio e dureza total ([Ca2+] + [Mg2+])
IMPORTÂNCIA desses parâmetros� Seres vivos necessitam de água em pH próximo à neutralidade� Tubulações de água (domésticas ou industriais) podem ser entupidas(águas duras) ou ter elementos metálicos lixiviados ...� Níveis fora dos padrões
Água com sabor desagradável e pode ter efeitos laxativos13
PARÂMETROS QUÍMICOS
Alcalinidade, dureza, pH
Dureza mg/L de CaCO3 Classificação da água <15 muito branda
de 15 a 50 branda
de 50 a 100 moderadamente branda
de 100 a 200 dura
>200 muito dura
Ex de classificação da dureza total da água, expressa em quantidade de CaCO3
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Oxigênio dissolvido, demanda bioquímica de oxigênio (DBO),demanda química de oxigênio (DQO)
Expressam o TEOR DE OXIGÊNIO DISSOLVIDO e indicam ostipos possíveis de poluentes
� Demanda bioquímica de oxigênio, DBO“É a quantidade de oxigênio necessária para oxidar a matéria
orgânica por meio de processos bioquímicos (e que podem sermonitorados no laboratório)”
� Demanda química de oxigênio, DQO“É a quantidade de oxigênio necessária para oxidar a matéria orgânicaatravés de um agente químico”
Útil para detectar substâncias resistentes à degradação biológica
=> Os valores obtidos são geralmente maiores do que os da DBO e podem ser conseguidos em menos tempo 15
Série de nitrogênio (orgânico, amoniacal, nitrato e nitrito)
� NH3 é geralmente encontrada em baixas concentrações
� APESAR DA TOXICIDADE, não é persistente� Em concentrações baixas não causa danos aos seres
humanos mas pode ocasionar sufocamento de peixes
� Já as demais espécies....
Fósforo total: medida pouco seletiva
Usam-se métodos espectroscópicos
�Teores relativamente altos de espécies desta classe indicampoluição por efluentes industriais e/ou domésticos
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Ânions (cloretos, sulfetos)
- Constituem sais presentes na água
� Aumento na concentração� poluição doméstica (Cl-) e industrial
Íons metálicos (Al, Sb, Ba, Be, Cd, Pb, Co, Cu, Cr, Fe, Li, Mn, Hg, Ni,Ag, Se, U, V, Zn), arsênio e boro
- Fontes: despejo de efluentes e lixiviação de fertilizantes
- Toxidade: depende do elemento e da forma (especiaçãoquímica)
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Surfactantes
� São os constituintes dos detergentesi) aniônicos (R-SO3
-)Na+
i) catiônicos (RMe3-N+)Cl-
ii) não iônicos
� Diminuem a tensão superficial da águageram espuma e deixam a “sujeira” em suspensão
� inconvenientes estético e para a biota
Óleos e graxas(parâmetro OG)
- Substâncias orgânicas pouco encontradas em águas superficiais
- MAS por serem pouco solúveis em água, dificultam tanto o tratamento deefluentes (processos biológicos) como o da água de abastecimento
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Fenóis e demais contaminantes orgânicos
Ocorrem em consequência de despejos industriais
Além de afetarem o sabor dos peixes e da água, podem causar:
- Lesões na pele- Indisposições físicas de diversos tipos
Grau de toxicidade
- Depende da substância
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PARÂMETROS MICROBIOLÓGICOS
� Coliformes fecais e totais
-.Bactérias encontradas principalmente nos intestinos deanimais de “sangue quente”
� Não representam, por si só, perigo à saúde
- Dentre as cepas: Escherichia coli é de origem fecal
� Estreptococos totais
- Bactérias patogênicas
- Classificadas em grupos (sinais clínicos e sintomas)
Escherichia coli
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BIOENSAIOS ECOTOXICOLÓGICOS (ENSAIOS DE TOXICIDADE)
Determinação do potencial tóxico de um agente químico ou de umamistura
� Efeito (resposta) de poluentes sobre organismos vivos
Métodos� O crustácio Ceriodaphnia dubia é colocado em contato com
a água contendo as substâncias em avalição
� Os efeitos observados definem o grau da toxicidade:- Aguda (efeito de 0 a 96 horas)
� observação principal é o efeito morte
- Crônica (efeito de 1/10 do ciclo vital até a totalidadeda vida do organismo)� resposta causa mudanças comportamentais, alterações fisiológicas, reprodutivas, etc 21
para facilitar a interpretação das informações sobre aqualidade da água de forma abrangente e útil, a CETEB e o IGAM,adaptaram e desenvolveram o Índice de Qualidade das Águas - IQA
O IQA incorpora nove parâmetros considerados relevantespara a avaliação da qualidade das águas:
- Oxigênio dissolvido
- Coliformes fecais
- pH
- Demanda bioquímica de oxigênio
- Nitratos
- Fosfatos
- Variação na temperatura
- Turbidez
- Resíduos totais
Nesse contexto,
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Cálculo do IQA e aplicação
Utilizado para avaliar águas destinadas ao abastecimento público
� Produto ponderado de parâmetros de qualidade
� Valor varia de 0 a 100
ÍNDICE DE QUALIDADE DAS ÁGUAS - IQA
IQA = Π qi wi9
i=1
qi � qualidade do parâmetro i
obtido através da curva média específica de qualidade (parâmetrográfico) usado como referência
wi � peso atribuído ao parâmetro i
função de sua importância na qualidade, em função de uma tabela
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Cálculo do IQA – “qualidade” dos parâmetros
Exemplo:
INDICADORES DE QUALIDADE DAS ÁGUAS
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Parâmetro Peso - wi
Oxigênio Dissolvido – OD (%OD Sat) 0,17
Coliformes fecais (NMP/100mL) 0,15
pH 0,12
Demanda Bioquímica de Oxigênio – DBO (mg/L) 0,10
Nitratos (mg/L NO3) 0,10
Fosfatos (mg/L PO4) 0,10
Variação na temperatura (0C) 0,10
Turbidez (NTU) 0,08
Resíduos Totais (mg/L) 0,08
Cálculo do IQA – “pesos” dos parâmetros
INDICADORES DE QUALIDADE DAS ÁGUAS
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Nível de Qualidade
Faixa
Excelente 90 < IQA ≤ 100 Bom 70 < IQA ≤ 90
Médio 50 < IQA ≤ 70 Ruim 25 < IQA ≤ 50
Muito Ruim 0 < IQA ≤ 25
� O IQA reflete a interferência por esgotos sanitários e outros materiais orgânicos, nutrientes e sólidos
INDICADORES DE QUALIDADE DAS ÁGUAS
Valores de referência do IQA
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Sendo a poluição das águas um fato “real”,
Necessidade de tratamento de águas e efluentes – causa histórica
O aumento da população e o desenvolvimento industrial
� Poluem a água usada no abastecimento
� geram efluentes domésticos e industriais
- poluem também o solo ...
Existem PROCESSOS físicos, químicos e biológicos para tratarÁGUAS POLUÍDAS
� Águas usadas para abastecimento
� Efluentes em geral27
REFERÊNCIAS CONSULTADAS
1 – BAIRD, C., Química Ambiental, Bookman, 2002, p. 483-524.
2 - http://www.igam.mg.gov.br (Qualidade das Águas Superficiais do Estado de Minas Gerais em 2004: Superficiais na Bacia do Rio Jequitinhonha em 2004. Belo Horizonte: IGAM Monitoramento das Águas, 2004, 116p).
3- Manual de Procedimentos e Técnicas Laboratoriais Voltado para Análises de Águas eEsgotos Sanitário e Industrial. Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, 2004.
4- http://www.emite.com.br/orbeco/611_a.html, acessado em 30-05-13.
5- http://www.quimis.com.br/produtos.php?cat=5&sub=2&prod=21, acessado em 30-05-13.
6- Nascentes, C. C.; Costa, L. M. Química Ambiental. UFMG, 2011.
7- http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/coliformes/coliformes.php, acessado 02-06-13
8– Pita, F. A. G. Armazenamento e tratamento de resíduos. Vol. II – Tratamento de Águas Residuais Domésticas, Universidade de Coimbra, 2002.
9- http://qnesc.sbq.org.br/online/cadernos/01/aguas.pdf, acessado 13-11-12. 28
