Ciências do Ambiente - Cap 2 - Meio aquático: Características e poluição

Universidade Estadual do Maranhão

Engenharia de Produção

Ciências do Ambiente

Meio Aquático

Características e Poluição

Me. Elon Vieira Lima

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Introdução Hidrosfera • São os oceanos, mares, lagos e rios que cobrem,

aproximadamente, 3/4 de sua superfície.

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Introdução Hidrosfera • São os oceanos, mares, lagos e rios que cobrem,

aproximadamente, 3/4 de sua superfície.

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Introdução Importância da água • A distribuição dos recursos hídricos pelo planeta

também não é homogênea. Em muitos pontos do planeta já há escassez.

• A alteração da qualidade da água agrava o problema da escassez desse recurso.

• 25 milhões de pessoas no mundo morrem por ano em virtude de doenças transmitidas pela água (OMS).

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Introdução

Importância da água

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Introdução Importância da água • É o principal componente dos organismos vivos.

• Os seres vivos apresentam características específicas conforme a umidade e a ocorrência de água em seu habitat.

• Todas as formas de vida precisam dela e, se não tomarem a quantidade necessária, elas morrem.

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Introdução

Importância da água

• O corpo humano é composto de cerca de 60% de água. Os pulmões têm 90% de água, o cérebro tem 70% e o sangue tem mais de 80% de água.

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Introdução Importância da água • As plantas têm ainda mais água do que os animais - a

maioria delas é composta de 90 a 95% de água. Elas conseguem obtê-la por meio do orvalho, da irrigação e da chuva.

• As plantas recebem a água através de suas raízes, e as verdes a usam na fotossíntese. As plantas também precisam de água para sua sustentação. A pressão do processo de osmose - o movimento da água de fora para dentro das células - conserva as paredes celulares da planta

• As plantas absorvem a água do solo por meio da ação capilar. Depois, a água se move pelas raízes através de tubos chamados vasos de xilema. A água chega até as folhas da planta e é eliminada por meio de pequenos buracos chamados estômatos, que abrem quando a planta precisa se refrescar (transpiração).

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Introdução A molécula da água

• A molécula de água é composta por dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio, formando um ângulo de ligação de 105º.

• Essa assimetria atribui à molécula uma característica polar, ou seja, comporta-se como um dipolo, possuindo cargas elétricas diferentes em cada pólo.

• O dipolo da água pode ser atraído tanto por moléculas carregadas positivamente quanto negativamente. Esta atração explica como a água pode dissolver vários compostos.

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• Outra característica importante é que as moléculas da água formam pontes de hidrogênio.

• As ligações de hidrogênio podem também ajudar a reter partículas bem pequenas chamadas de colóides em suspensão na água através da atração de átomos de hidrogênio, nitrogênio ou oxigênio presentes na molécula do soluto.

• Por ser um ótimo solvente para muitos materiais, a água é o meio de transporte básico para nutrientes e resíduos nos processos naturais.

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Propriedade Efeitos e significância

Excelente solvente Transporte de nutrientes e

poluentes, tornando os

processos biológicos possíveis

em um meio aquoso.

Maior constante

dielétrica que qualquer

outro líquido comum

Alta solubilidade de substâncias

inorgânicas e sua ionização em

solução

Maior tensão superficial

que qualquer outro líquido comum

Fator controlador na fisiologia;

governa os fenômenos de gota e superfície

Transparente à luz

visível e de frações de

longos comprimentos de

onda de luz ultravioleta

Incolor, permitindo que a luz

necessária para a fotossíntese

alcance consideráveis

profundidades nos corpos

hídricos

Densidade máxima como

um líquido em 4º C

O gelo flutua; circulação vertical

restrita em corpos hídricos

estratificados

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Propriedade Efeitos e significância

Maior calor de

evaporação que

qualquer outro material

Determina a transferência de

calor e de moléculas de água

entre a atmosfera e os corpos

d’água

Maior calor latente de

fusão que qualquer

outro líquido, exceto

amônia

A temperatura estabiliza no

ponto de fusão da água

Maior capacidade calorífica que qualquer

outro líquido, exceto

amônia

Estabilização das temperaturas dos organismos e regiões

geográficas

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Introdução

Importância da água • O homem tem usado a água não só para suprir suas

necessidades metabólicas, mas também para outros fins:

– Abastecimento humano;

– Abastecimento industrial;

– Irrigação;

– Geração de energia elétrica;

– Navegação;

– Assimilação e transporte de poluentes;

– Preservação da flora e fauna;

– Aqüicultura; e

– Recreação.

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Introdução Ciclo da água

• É encontrada naturalmente nos 3 estados físicos.

• O ciclo da água é o movimento contínuo dela dentro e ao redor da Terra, mudando constantemente de estado físico

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Introdução

Ciclo da água

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Introdução

Ciclo da água

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Poluição das Águas Intervenções humanas • Desmatamento.

• Pavimentação = taxa de impermeabilização.

• Utilização de defensivos agrícolas.

• Despejos de esgotos e efluentes industriais.

• Eutrofização.

• Diminuição do teor de oxigênio dissolvido nos rios.

• Lançamento de substâncias tóxicas perigosas.

• Poluição atmosférica.

• Resíduos sólidos.

• Represamento das águas.

• Salinização da água subterrânea.

• Desperdício de água tratada.

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Poluição das Águas

Intervenções humanas

• O desmatamento e a retirada da cobertura vegetal:

– A erosão do solo ;

– ASSOREAMENTO.

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Poluição das Águas Intervenções humanas

• Importantes alterações têm ocorrido nas fases desse ciclo por causa de intervenções humanas, intencionais ou não.

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Poluição das Águas Fontes de poluição • Poluição urbana e doméstica

– É provocada pela descarga de efluentes domésticos não tratados na rede hidrográfica, fossas sépticas e lixeiras.

– Este tipo de poluição ao atingir o aqüífero origina um aumento da mineralização, elevação da temperatura, aparecimento de cor, sabor e odor desagradáveis.

• Poluição agrícola

– Os contaminantes potencialmente mais significativos neste campo são os fertilizantes, pesticidas e indiretamente as práticas de irrigação.

– A reciclagem e reutilização da água subterrânea para irrigação provoca um aumento progressivo da concentração de sais que, a longo prazo, a inutiliza para este fim.

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Poluição das Águas Fontes de poluição • Poluição industrial

– A produção industrial gera resíduos que, quando despejados nos corpos d’água sem nenhum controle ou tratamento, podem levar a sérios problemas de contaminação dos mananciais.

– Dentre as indústrias poluentes destacam-se: as alimentares, as metalúrgicas, as petroquímicas, as nucleares, as mineiras, as farmacêuticas, as eletroquímicas, as de fabricação de pesticidas e inseticidas.

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Poluição das Águas Fontes de poluição • Principais poluentes aquáticos:

– poluentes orgânicos biodegradáveis;

– poluentes orgânicos recalcitrantes ou refratários;

– metais;

– nutrientes;

– organismos patogênicos;

– sólidos em suspensão;

– calor; e

– radioatividade.

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Fontes de poluição

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Despejos e eutrofização • A concentração de oxigênio

dissolvido na água ocorre em função de:

– características do despejo;

– características do corpo de água; e

– produção de oxigênio.

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Despejos e eutrofização

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Despejos e eutrofização

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Doenças vinculadas à água • Às vezes, a água, que parece limpa, contém vírus,

bactérias e parasitas (microrganismos patogênicos), que só podem ser vistos ao microscópio.

• Eles prejudicando a nossa saúde através de doenças:

– Coléra

– Hepatite

– Esquitossomose

– Febre paratifóide

– Amebíase

– Ascaridíase

– Ancilostomose

– Estrongiloidose

– Poliomielite

– Diarréias Infecciosas

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Poluição das Águas Contaminação induzida por bombeamento

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Poluição das Águas Contaminação induzida por bombeamento • A intrusão salina é um fenômeno que ocorre em

regiões costeiras onde os aqüíferos estão em contacto com a água do mar.

• Enquanto a água doce se escoa para o mar, a água salgada, mais densa, tende a penetrar no aqüífero, formando uma cunha sob a água doce.

• Este fenômeno pode acentuar-se e ser acelerado, com conseqüências graves, quando, nas proximidades da linha de costa, a extração de grandes volumes de água doce subterrânea provoca o avanço da água salgada no interior do aqüífero e a conseqüente salinização da água dos poços ou dos furos que nele captem.

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Desperdício

Indústria

20%

Doméstico

10%

Irrigação

70%

Fonte: World Respirces Institute, ONU.1999

Indústria

20%

Doméstico

10%

Irrigação

70%

Fonte: World Respirces Institute, ONU.1999

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Desperdício

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Química da Água Introdução

• Para entender a poluição da água, é necessário primeiro entender os fenômenos químicos que ocorrem na água.

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Química da Água Reações de oxidação e redução

• O oxigênio molecular dissolvido (O2) é o agente oxidante mais importante em águas naturais.

• A concentração de oxigênio dissolvido em água é baixa, e, por conseguinte, precária do ponto de vista ecológico.

• Por exemplo, os peixes necessitam de água que contenha pelo menos 5 ppm de oxigênio dissolvido para manterem-se vivos.

• A maior parte do oxigênio elementar vem da atmosfera, logo, a habilidade de um corpo hídrico de se reoxigenar pelo contato com a atmosfera é uma característica importante.

• O oxigênio é produzido por uma ação fotossintética das algas, mas este processo não é um meio realmente eficiente de oxigenação da água porque a maior parte do oxigênio formado pela fotossíntese durante o dia é perdido durante a noite quando as algas consomem o oxigênio como parte de seus processos metabólicos.

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• A solubilidade de gases na água são calculadas com a lei de Henry, que estabelece que a solubilidade de um gás em um líquido é proporcional à pressão parcial do gás em contato com o líquido.

• Para a reação:

A constante de Henry, KH, para o oxigênio a 25ºC é:

2

2 31,3 10.

aq

H

O

O molK

P L atm

• Portanto, a solubilidade do oxigênio na água depende da temperatura da água, da pressão parcial do oxigênio na atmosfera e do teor de sal na água.

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Química da Água Reações de oxidação e redução • Considera-se que águas de rios e lagos aquecidos

artificialmente experimentam uma poluição térmica porque contêm menos oxigênio que as águas mais frias, devido à diminuição na solubilidade dos gases com o aumento da temperatura.

• Se processos de consumo de oxigênio estão ocorrendo na água, o nível de oxigênio dissolvido pode rapidamente chegar a zero a menos que algum mecanismo eficiente para a reaeração da água esteja atuando.

• A água que é aerada através do fluxo de cursos d’água e rios pouco profundos é continuamente reabastecida por oxigênio. Porém, a água estagnada ou a que está situada próxima ao fundo de um lago de grande profundidade está com freqüência quase completamente sem oxigênio, devido a sua reação com a matéria orgânica e a falta de qualquer mecanismo que possibilite sua reposição com rapidez, já que a difusão é um processo lento.

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Química da Água Demanda de oxigênio

• A substância mais habitualmente oxidada pelo oxigênio dissolvido em água é a matéria orgânica (MO) de origem biológica.

• Por exemplo, em um esgoto sanitário estão presentes; – Compostos de proteínas (40% a 60%); – Carboidratos (25% a 50%); – Gorduras e óleos (8% a 12%); – Uréia, surfactantes, fenóis, pesticidas, metais e outros.

• Com o objetivo de simplificar, supõe-se que a MO seja em sua totalidade carboidrato polimerizado, com uma fórmula empírica aproximada de CH2O, a reação de oxidação seria:

2 2 2 2aq aq g aq

carboidrato

CH O O CO H O

• A capacidade da matéria orgânica presente em uma amostra de água natural em consumir oxigênio é chamada de demanda bioquímica de oxigênio, DBO.

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• As reações de oxidação são catalisadas pela ação de microorganismos já presentes na água.

• A oxidação de MO em esgotos pode ser representado por:

• A DBO então retrata a quantidade de oxigênio requerida para estabilizar, através de processos bioquímicos, a matéria orgânica carbonácea.

• É uma indicação indireta do carbono orgânico biodegradável.

Matéria orgânica (COHNS)

O2

Bactérias

H2O

CO2

NH3

Outros

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• Como a estabilização completa da MO demora vários dias (cerca de 20 ou mais para esgotos domésticos), para a determinação experimental da DBO em laboratório, convencionou-se: – Proceder à análise no 5º dia; – O teste deve ser efetuado à temperatura de 20ºC, uma vez que

diferentes temperaturas interferem na velocidade do metabolismo bacteriano.

• Logo, a DBO padrão é expressada como DBO520.

• Experimentalmente: – No dia da coleta, determina-se a concentração de OD – Mantém-se a amostra mantida em frasco fechado e incubada a 20ºC

por 5 dias; – Ao final, mede-se a nova concentração de OD – A diferença entre o teor de OD no dia zero e no dia 5 representa o OD

consumido para a oxidação da MO

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Exemplo do conceito do DBO520

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• Uma determinação mais rápida da demanda de oxigênio pode ser feita através de uma avaliação da demanda química de oxigênio, DQO, de uma amostra de água.

• O íon dicromato, , na forma de um de seus sais, como o , é dissolvido em ácido sulfúrico: o resultado é um poderoso agente oxidante.

• A semi-reação de redução do dicromato durante a oxidação da matéria orgânica é:

• A semi-reação em solução ácida é:

2 3

2 7 214 6 2 7íon cromo IIIíon dicromato

Cr O H e Cr H O

2 24 4 2O H e H O

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• Assim, o número de moles de O2 requeridos para a oxidação é 1,5 vezes o número de moles do dicromato realmente usado.

• Como o dicromato oxida substâncias que não seriam oxidadas pelo O2 na determinação da DBO, o valor da DQO de uma amostra de água é, em regra geral, ligeiramente maior que o valor de DBO.

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Química da Água Decomposição anaeróbica da MO

• Quando as bactérias apropriadas estão presentes, a MO dissolvida na água decompõe-se sob condições anaeróbicas (ausência de oxigênio).

• As condições anaeróbias ocorrem na natureza em águas estagnadas.

• As bactérias atuam sobre o carbono e o modificam. Uma parte do carbono é oxidada (para CO2) e a parte restante é reduzida para (CH4): fermentação.

2 4 22 bactérias

MO METANO

CH O CH CO

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Química da Água Decomposição anaeróbica da MO

• Ambientes anaeróbicos possuem condições redutoras.

• A camada superior de águas naturais geralmente contém níveis de oxigênio dissolvido próximos à saturação, condição que se deve tanto ao seu contato com o ar quanto à presença do O2 produzido pela fotossíntese das algas.

• Logo, as condições das camadas superiores são aeróbicas, e, portanto, as formas presentes são mais oxidadas.

• Perto do fundo ocorre depleção do oxigênio, dado que não existe contato com o ar e que o O2 é consumido na decomposição de material biológico. Sob tais condições anaeróbicas, os elementos existem em suas formas mais reduzidas.

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Química da Água Autodepuração da água

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• Região anterior ao lançamento de MO: região de águas limpas, com elevada concentração de OD e vida aquática superior;

• Zona de degradação: diminuição da concentração inicial de OD, sedimentação de parte do material sólido e aspecto indesejável; ainda existem peixes que afluem ao local em busca de alimentos; quantidade elevada de bactérias e fungos, mas poucas algas;

• Zona de decomposição ativa: a concentração de OD atinge o valor mínimo, podendo inclusive tornar-se igual a zero; a quantidade de bactérias e fungos diminui, havendo uma redução de organismos anaeróbicos;

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• Zona de recuperação: ocorre um aumento na concentração de OD, pois os mecanismos de reaeração predominam à desoxigenação; redução na quantidade de bactérias e fungos e aumento de organismos aeróbicos; tendência de proliferação de algas devido a excesso de nutrientes;

• Zona de águas limpas: volta a apresentar condições satisfatórias de OD e DBO e com relação à presença de organismos aeróbios; pode ainda conter organismos patogênicos.

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Química da Água Balanço de OD em corpos hídricos

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Química da Água Estratificação térmica em lagos

• Em determinadas épocas do ano, principalmente no verão, os lagos apresentam uma distinção entre as temperaturas das camadas superficiais e das camadas profundas: estratificação térmica.

• O perfil vertical de temperatura divide os lagos em três camadas:

– Epilímnio: A camada superior é a mais quente, mais turbulenta e com temperatura aproximadamente uniforme;

– Hipolímnio: é a camada inferior que fica junto ao fundo do lago, mais fria e com baixos níveis de turbulência.

– Metalímnio: A camada intermediária (metalímnio) possui uma variação na temperatura.

• O plano imaginário que passa pelo ponto de máximo gradiente no perfil vertical de temperatura é denominado de termoclina.

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• Os principais fatores que interferem nos processos de mistura em reservatórios e lagos e, portanto, na formação, estabilidade e duração da estratificação térmica são:

– Transferência de calor pela interface ar-água;

– Mistura advectiva gerada pela movimentação das vazões de entrada e saída; e

– Mistura provocada pela turbulência induzida pelo vento.

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Química da Água Reações ácido-base

• O fenômeno ácido-base na água envolve perda e ganho de íons H+. Algumas espécies atuam como ácidos pela liberação de íons H+, e outros se comportam como bases uma vez que recebem estes íons H+;

• A química ácido-base de muitos sistemas naturais aquáticos naturais é dominada pela interação do íon carbonato, CO3

2-, uma base moderadamente forte, com o ácido fraco H2CO3, ácido carbônico.

• O ácido carbônico resulta da dissolução na água do gás atmosférico dióxido de carbono e da decomposição de matéria orgânica na água.

2 2 2 3g aq aqCO H O H CO

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• As reações de ionização do ácido são:

• Portanto, o ácido carbônico está também em equilíbrio em meio aquoso com os íons bicarbonato, e íon hidrogênio.

• A fonte predominante de íon carbonato são as rochas calcárias, que são constituídas em grande parte por carbonato de cálcio. Embora esse sal seja insolúvel, uma pequena quantidade dele dissolve-se quando em contato com a água:

2 3 3

2

3 3

H CO H HCO

HCO H CO

2 2

2 3 3Ca CO Ca CO

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• A fonte predominante de íon carbonato são as rochas calcárias, que são constituídas em grande parte por carbonato de cálcio, CaCO3. Embora esse sal seja insolúvel, uma pequena quantidade dele dissolve-se quando em contato com a água:

• A reação ácida do CO2 dissolvido e a reação básica do carbonato dissolvido têm um efeito sinérgico uma sobre a outra, o qual aumenta a solubilidade tanto do gás como do sólido. Em outras palavras, a água que contém dióxido de carbono dissolve mais facilmente o carbonato de cálcio.

2

3 2 3CO H O HCO OH

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• Quando o pH aumenta, o equilíbrio se desloca favorecendo a formação de H+;

• Quando o pH aumenta, o equilíbrio se desloca favorecendo a formação de ácido carbônico e íon bicarbonato.

• Acima do pH = 10,3, o íon carbonato é a espécie dominante;

• Abaixo do pH = 6,3, o dióxido de carbono dissolvido é a espécie dominante;

• Entre o pH = 6,3 e 10,3, a faixa mais característica das águas naturais, o íon bicarbonato é a espécie dominante.

• A um pH menor que 4,3 somente existirá ácido carbônico livre, isto é, dióxido de carbono dissolvido.

• Os carbonatos só passam a existir quando se extingue o ácido carbônico, a pH ≥ 8,3.

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Química da Água Alcalinidade

• Representa a concentração real em água dos ânions básicos.

• É uma medida da capacidade de uma amostra de água para se comportar como uma base nas reações com prótons (H+). Isto é, a alcalinidade de um corpo de água é uma medida da capacidade de um corpo de água de resistir a uma acidificação, ou seja, de neutralizar ácidos.

• É definida como:

• A alcalinidade não tem significado sanitário, porém, é uma das determinações mais importantes no tratamento de água, estando relacionada com a coagulação, redução de dureza e o controle de corrosão.

– A maior parte das substâncias utilizadas em tratamento de água altera a alcalinidade.

2

3 32Alc HCO CO OH H

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Química da Água Alcalinidade

• Mede-se a alcalinidade titulando uma amostra de água com ácido e determinando o equivalente de hidrogênio, sendo a alcalinidade expressa em mg/L de CaCO3.

• Em função do pH, podem estar presentes os tipos de alcalinidade: – Alcalinidade de hidróxidos e carbonatos: pH 11 – 9,4; – Carbonatos e bicarbonatos: pH 9,4 – 8,3; – Somente bicarbonatos: pH 8,3 – 4,6 – Ácidos minerais: pH < 4,6.

• Os indicadores utilizados para esta titulação são a fenoftaleína e o metilorange.

• Fenoftaleína – Dá uma coloração rosa à água a pH 8,3 ou maior. – A quantidade de ácido consumida é chamada de alcalinidade a

fenoftaleína.

• Metilorange – Dá uma coloração avermelhada ou alaranjada a um pH ao redor de 4,3. – A quantidade de ácido consumido mede a alcalinidade total.

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Química da Água Acidez

• Analogamente, acidez é a capacidade de neutralização de soluções alcalinas, ou seja, é a capacidade da água em resistir às mudanças de pH em função da introdução de bases.

• Em geral a acidez está associada a presença de CO2 livre. A presença de ácidos orgânicos é mais comum em águas superficiais, enquanto que nas águas subterrâneas é menos freqüente a ocorrência de ácidos em geral. Em algumas ocasiões as águas subterrâneas poderão conter ácido sulfúrico derivado da presença de sulfetos metálicos.

2 3 32Acid H CO HCO H OH

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Química da Água Dureza

• É a característica conferida à água pela presença de sais de metais alcalino-terrosos (cálcio, magnésio, etc.) e alguns metais em menor intensidade.

• Em termos gerais, a dureza é definida como:

• A água classificada como “dura” contém concentrações substanciais de íons cálcio e magnésio. Por isso, a água calcária é “dura”.

• Os íons cálcio e magnésio formam sais insolúveis com os ânions dos sabões, formando uma espécie de “nata” na água de lavagem.

• 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.

2 2Dureza Ca Mg

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Qualidade da Água

• Devido às suas propriedades de solvente e à sua capacidade de transportar partículas, a água incorpora a si diversas impurezas

• A qualidade de uma determinada água é função das condições naturais e do uso e ocupação do solo na bacia hidrográfica.

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Qualidade da Água

• O controle da qualidade da água está associado a um planejamento global, no nível de toda a bacia hidrográfica.

• Qualidade existente X Qualidade desejável

• O estudo da qualidade é fundamental para se caracterizar as consequências de uma determinada atividade poluidora quanto para estabelecer os meios para que se satisfaça determinado uso.

• Poluição das águas Adição de substâncias ou de formas de

energia que, direta ou indiretamente, alterem a natureza do corpo d’água de uma maneira tal que prejudique os legítimos usos que dele são feitos.

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Qualidade da Água

• De acordo com a Política Nacional do Meio Ambiente (Lei 6.938, de 31/08/81), poluição é a degradação da qualidade ambiental resultante de atividades que direta ou indiretamente:

– Prejudiquem a saúde, a segurança e o bem estar da população;

– Criem condições adversas às atividades sociais e econômicas;

– Afetem desfavoravelmente a biota;

– Afetem as condições estéticas ou sanitárias do meio ambiente;

– Lancem matérias ou energia em desacordo com os padrões ambientais estabelecidos.

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Qualidade da Água Usos de água e requisitos de qualidade

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Qualidade da Água Usos de água e requisitos de qualidade

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Qualidade da Água Processos de poluição e contaminação

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Qualidade da Água Árvore da qualidade total da água

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Qualidade da Água Indicadores físicos

• Cor

– É decorrente da sua capacidade de absorver certas radiações do espectro do visível.

– Deve-se a substâncias de origem mineral e orgânicas dissolvidas, no estado coloidal ou em suspensão.

• Cor aparente devido à matéria em suspensão. Determinada

antes de centrifugação ou filtração.

• Cor real ou verdadeira devida exclusivamente a substâncias

dissolvidas e em estado coloidal.

– A cor pode tornar o líquido indesejável para uso em indústrias de produção de bebidas e de outros alimentos ou de fabricação de louças e papéis, ou, ainda, em indústrias têxteis.

– Pode ser um indicativo do grau de poluição.

• De modo geral, água de cor elevada apresentam alta DBO.

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• Cor

– A cor geralmente não tem significado sanitário, porém afeta esteticamente a qualidade de uma água.

– Cores características:

• A água pura é ausente de cor.

• Em grandes profundidades, a água ganha cor azulada.

• A cor marrom-amarelada se deve à matéria orgânica.

• Coloração avermelhada debe-se ao ferro.

• Quando em alta alcalinidade e dureza, pode apresentar coloração esverdeada.

• Esgotos industriais podem lançar despejos coloridos.

– Conforme sua origem, pode ser removida por coagulação e filtração, ou por oxidação química.

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• Turbidez

– É uma propriedade ótica da água que causa a dispersão e absorção de um feixe de luz incidindo em uma amostra, em vez de sua transmissão em linha reta.

– Essa propriedade de desviar raios luminosos, é decorrente da presença de materiais em suspensão na água, finamente divididos e/ou em estado coloidal, e de organismos microscópicos.

• Naturalmente: processos de erosão (silte, argila e areia), matéria orgânica, microorganismos e até pequenas bolhas de ar;

• Artificialmente: lançamento de despejos domésticos e industriais.

– Dificulta a fotossíntese devido à redução em termos de penetração de luz, logo, prejudicando fauna e flora.

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• Turbidez

– Afeta esteticamente os corpos d’água ou ainda encarece e dificulta os processos de tratamento para fins de abastecimento público e industrial.

– A turbidez pode ser interpretada como uma medida indireta da quantidade de sólidos em suspensão, e é, por exemplo, particularmente útil no controle do tratamento de água potável.

– São determinados em aparelhos chamados de nefelômetros ou turbidímetros, onde uma célula voltaica mede a quantidade de luz dispersa através de uma amostra.

• A unidade de medida é a unidade nefelométrica de turbidez (UNT) ou apenas conhecida como unidade de turbidez (UT).

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• Sabor e odor

– São consideradas em conjunto pois são intimamente relacionadas e facilmente confundidas.

– Reconhecem-se apenas quatro sabores: azedo, doce, amargo e salino.

– Substâncias inorgânicas produzem sabor geralmente sem

produzir odor.

– Substâncias orgânicas

• Podem produzir tanto sabor quanto odor.

• Praticamente todos os odores reconhecidos na água são de origem orgânica, exceto o H2S.

– O sabor e odor sendo sensações organolépticas de avaliação subjetiva, não são passíveis de medição direta por instrumentos.

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• Sabor e odor

– Quando existem problemas de sabor e odor na água, a aeração pode ser empregada para a remoção de compostos voláteis e H2S ou pode ser necessária a aplicação de carvão ativado, com ou sem aeração prévia.

• Temperatura

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Qualidade da Água Indicadores químicos

• pH

• Oxigênio Dissolvido

• Dióxido de Carbono Dissolvido

• Matéria Orgânica (DBO e DQO)

• Acidez

• Alcalinidade

• Dureza

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• Sólidos

São caracterizados como sólidos todas as partículas presentes em suspensão ou em solução, sedimentáveis ou não sedimentáveis, orgânicas ou minerais.

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• Sólidos • Totais - massa sólida obtida com a evaporação da parte líquida da

amostra a 103º a 105ºC, em mg/L;

• Minerais ou Fixos - resíduos sólidos retidos após calcinação dos sólidos totais a 500ºC, em mg/L;

• Orgânicos ou Voláteis - parcela dos sólidos totais volatilizada no processo de calcinação, em mg/L;

• Em Suspensão ou Filtráveis e Não-filtráveis - quantidade de sólidos determinada com a secagem do material retirado por filtração da amostra, através de micromalha, de 0,45 μm, em mg/L;

• Coloidais - fração dos sólidos composta de partículas com diâmetros equivalentes da ordem de 10-3 a 0,45 μm;

• Dissolvidos - fração dos sólidos composta de partículas com diâmetros equivalentes inferiores a 10-3 μm.

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• Sólidos

– Sólidos sedimentáveis podem se depositar em leitos de rios e reservatórios --- destruição de organismos e leitos de desova de peixes, formação de depósitos que se decompõem anaerobicamente, assoreamento de corpos de água, agravamento de problemas de enchentes.

– A quantidade de sólidos influencia na cor e na turbidez.

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• 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.

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• Ferro e manganês

– São necessários em pequenas concentrações aos seres vivos.

– O ferro, com certa freqüência, associado ao manganês, confere à água sabor, ou melhor, sensação de adstringência e coloração avermelhada, decorrente de sua precipitação.

– As águas ferruginosas mancham as roupas durante a viagem, mancham os aparelhos sanitários e podem ficar depositados nas tubulações.

– O manganês apresenta inconvenientes semelhantes aos do ferro, porém é menos comum e sua coloração característica é marrom.

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• Cloreto

– Sua presença 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 (NaCl) com cerca de 70% deste teor.

– 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.

– Acelera processos de corrosão em tubulações.

– Em determinadas concentrações imprime um sabor salgado à água.

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• Corrosividade

– A tendência da água de corroer os metais pode ser devida à presença de ácidos minerais (casos raros) ou pela existência em solução de gases dissolvidos.

– De um modo geral, o oxigênio é fator de corrosão dos produtos ferrosos; o gás sulfídrico, dos não-ferrosos; e o gás carbônico, dos materiais à base de cimento.

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• Nutrientes

– Os nutrientes são compostos, principalmente a base de nitrogênio e fósforo que em determinadas concentrações possibilitam o aparecimento e a proliferação de organismos aquáticos eutrofização (aumento na presença de algas e

plantas aquáticas)

– Os compostos de nitrogênio e fósforo ocorrem naturalmente em pequenas concentrações. O aumento na concentrações desses elementos nas águas se devem principalmente aos esgotos de origem doméstica.

– O processo de eutrofização pode causar prejuízos principalmente a usos da água como abastecimento público, recreação e navegação.

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• Nutrientes

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• Nutrientes

– Quantidades excessivas de sulfatos dão sabor amargo água e podem ser laxativos, principalmente em novos consumidores.

– O nitrogênio segue um ciclo, podendo estar presente em diversas formas - amoniacal, nitritos, nitratos.

– Estes compostos ocorrem na água originários de esgotos domésticos e industriais ou da drenagem de áreas fertilizadas.

– Podem ser usados como indicadores da "idade" da carga poluidora (esgoto), dependendo do estágio em que se encontram.

– Teores elevados de nitratos são responsáveis pela incidência de uma doença infantil chamada metemoglobinemia (ou cianose), que provoca a descoloração da pele.

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Qualidade da Água

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Qualidade da Água Principais parâmetros em uma análise

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Qualidade da Água

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Qualidade da Água Índice de qualidade da água

• O Índice de Qualidade das Águas (IQA) incorpora 9 parâmetros considerados relevantes para a avaliação da qualidade das águas, tendo como determinante principal a utilização das mesmas para abastecimento público.

• A criação do IQA baseou-se na avaliação dos parâmetros, o peso relativo dos mesmos e a condição com que se apresenta cada parâmetro, segundo uma escala de valores "rating".

• Foram estabelecidas curvas de variação da qualidade das águas de acordo com o estado ou a condição de cada parâmetro. Estas curvas de variação, sintetizadas em um conjunto de curvas médias para cada parâmetro, bem como seu peso relativo correspondente

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• O IQA é calculado pelo produto ponderado das qualidades de água correspondentes aos parâmetros:

– Temperatura da amostra;

– pH;

– Oxigênio dissolvido;

– Demanda bioquímica de oxigênio (5 dias, 20ºC);

– Coliformes termotolerantes;

– Nitrogênio total;

– Fósforo total;

– Resíduo total; e

– Turbidez.

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• A seguinte fórmula é utilizada:

– IQA : Índice de Qualidade das Águas, um número entre 0 e 100;

– qi : qualidade do i-ésimo parâmetro, um número entre 0 e 100, obtido da respectiva "curva média de variação de qualidade", em função de sua concentração ou medida e;

– wi : peso correspondente ao i-ésimo parâmetro, um número entre 0 e 1, atribuído em função da sua importância para a conformação global de qualidade, sendo que:

– n : número de parâmetros que entram no cálculo do IQA.

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Qualidade da Água Legislação de qualidade da água

• CONAMA 274/2000: Critérios de balneabilidade em águas brasileiras.

• CONAMA 357/2005: Classificação dos corpos de água e diretrizes ambientais para o seu enquadramento; e as condições e padrões de lançamento de efluentes,

• PORTARIA 518 MS/2004: Procedimentos e responsabilidades relativos ao controle e vigilância da qualidade da água para consumo humano e seu padrão de potabilidade.

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Ciências do Ambiente - Cap 2 - Meio aquático: Características e poluição