Química das Águas - parte 2mica... · Química das Águas - parte 2 Prof. Rafael Arromba de Sousa Departamento de Química – UFJF QUÍMICA AMBIENTAL – 1S 2016 - Parâmetros

Química das Águas - parte 2

Prof. Rafael Arromba de Sousa

Departamento de Química – UFJF

QUÍMICA AMBIENTAL – 1S 2016

- Parâmetros de qualidade das águas

Definições

Importância

Métodos 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 na água

Diferentes processos químicos ocorrem, naturalmente, nas águas 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”.

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, propriedades/características da água Qualidade e adequação para o uso

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http://www.cetesb.sp.gov.br/http://www.cetesb.sp.gov.br/http://www.cetesb.sp.gov.br/http://www.cetesb.sp.gov.br/http://www.cetesb.sp.gov.br/http://www.cetesb.sp.gov.br/http://www.cetesb.sp.gov.br/http://www.cetesb.sp.gov.br/http://www.cetesb.sp.gov.br/http://www.cetesb.sp.gov.br/http://www.cetesb.sp.gov.br/http://www.igam.mg.gov.br/http://www.igam.mg.gov.br/http://www.igam.mg.gov.br/http://www.igam.mg.gov.br/http://www.igam.mg.gov.br/http://www.igam.mg.gov.br/http://www.igam.mg.gov.br/http://www.igam.mg.gov.br/http://www.igam.mg.gov.br/http://www.igam.mg.gov.br/http://www.igam.mg.gov.br/

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 quanto aos poluentes que transportam, como:

- Contaminantes orgânicos (que deveriam ser biodegradáveis)

- Nutrientes (que podem causar eutrofização)

- Bactérias ...


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, ainda mais, a variabilidade dos contaminantes aportados nos corpos de água


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 ecotoxicológicos 6

PRECEDENTES:

Os parâmetros de qualidade são:

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)


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PARÂMETROS FÍSICOS DE QUALIDADE


É ocasianada pelas substâncias dissolvidas que se dissociam ou ionizam 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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Corresponde às diversas partículas, sedimentáveis ou não e que podem ser separadas por FILTRAÇÃO

Impurezas na água contribuem para o aumento na quantidade de sólidos

A MEDIÇÃO DOS SÓLIDOS (não dissolvidos) é o “peso” dos sólidos filtráveis, expresso em mg/L

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Cor

NATURAL: teor de matéria orgânica decomposta e íons ( principalmente de Fe e Mn )

ALTERADA: ações antropogênicas ...

Turbidez

É uma medida que representa o quanto uma amostra de água interfere na luz que passa por ela

Águas turvas desfavorecem a fotossíntese de vegetações submersas (menos vegetação menos peixes)

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PARÂMETROS MICROBIOLÓGICOS

Coliformes fecais e totais

-.Bactérias encontradas principalmente nos intestinos de animais 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 uma mistura

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 totalidade da vida do organismo)

resposta causa mudanças comportamentais, alterações fisiológicas, reprodutivas, etc 12

PARÂMETROS QUÍMICOS

1. Alcalinidade, dureza, pH

2. Oxigênio dissolvido, demanda bioquímica de oxigênio (DBO), demanda química de oxigênio (DQO)

3. Série de nitrogênio (orgânico, amoniacal, nitrato e nitrito)

4. Fósforo total

5. Surfactantes

6. Óleos e graxas

7. Cianetos

8. Fenóis e demais contaminantes orgânicos

9. Ânions (cloretos, sulfetos)

10. Íons metálicos (ferro, potássio, sódio, magnésio, manganês, alumínio, zinco, bário, cádmio, níquel, chumbo, cobre, cromo (III), cromo (VI), selênio, mercúrio), arsênio e boro


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Alcalinidade, dureza, pH

Relacionados com as espécies CO2, CO32-, Ca2+, Mg2+ e H+

p. ex. Águas mais alcalinas

geralmente “dureza moderada” a “muito dura”

pouca quantidade de íons H+

Dureza pode ser expressa de várias formas

dureza 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 laxativos 14


Alcalinidade, dureza, pH

Dureza mg/L de CaCO3 Classificação da água

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 os tipos 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 ser monitorados no laboratório)”

Demanda química de oxigênio, DQO “É a quantidade de oxigênio necessária para oxidar a matéria orgânica através 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

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Série de nitrogênio (orgânico, amoniacal, nitrato e nitrito)

NH3 é geralmente encontrada em baixas concentrações ...

EMBORA SEHATÓXICA, 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 indicam poluição 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

- Toxidade: depende do elemento e da forma química (especiação química)

- Fontes: despejo de efluentes e lixiviação de fertilizantes

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Surfactantes

São os constituintes dos detergentes i) aniônicos (R-SO3-)Na+

i) catiônicos (RMe3-N+)Cl-

ii) não iônicos

Diminuem a tensão superficial da água geram 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 de efluentes (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 (e da quantidade) ...

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para facilitar a interpretação das informações sobre a qualidade da água de forma abrangente e útil, a CETEB e o IGAM adataram o Índice de Qualidade das Águas - IQA

O IQA incorpora nove parâmetros considerados relevantes para 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 = qi wi 9

i=1

qi qualidade do parâmetro “i”

obtido através da curva média específica de qualidade (parâmetro

gráfico) 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:


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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


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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


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 tratar ÁGUAS POLUÍDAS Águas usadas para abastecimento Efluentes em geral

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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 e Esgotos 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.

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http://www.igam.mg.gov.br/http://www.emite.com.br/orbeco/611_a.htmlhttp://www.quimis.com.br/produtos.php?cat=5&sub=2&prod=21http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/coliformes/coliformes.phphttp://qnesc.sbq.org.br/online/cadernos/01/aguas.pdf. Acessado em 13/11/12

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