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Disciplina: Química Ambiental

QUALIDADE DE ÁGUAS: AVALIAÇÃO DE EFEITOS AMBIENTAIS

Elizabeth Weinhardt Scheffer

GRANDE DESAFIO MUNDIAL NESTE SÉCULO

Assegurar à população a manutençãoda disponibilidade hídrica

Fotos:http://www.fotosearch.com.br

�EROSÃO E ASSOREAMENTO

PRINCIPAIS PROBLEMAS GERADOS POR UMADINÂMICA DE OCUPAÇÃO DESORDENADA SOBREMANANCIAIS

�DESCARTE DE LIXO URBANO

�FALTA DE SANEAMENTO BÁSICO : APORTE DEESGOTO BRUTO DIRETAMENTE NOS CORPOSD'ÁGUA;

� Extinção da biotaaquática devido aosbaixos níveis deoxigênio dissolvido ealta turbidez das águas.

Fotos Arquivo GQA

�Matéria orgânica

�Organismos patogênicos

�Metais pesados

�Subprodutos orgânicos e inorgânicos de origemindustrial

�Componentes químicos de produtos de higienepessoal

�Fármacos residuais, principalmente antibióticos eestrogênios

COMPOSIÇÃO DOS EFLUENTES:DISTRIBUIÇÃO DA ÁGUA NA TERRA

�� A água ocupa hoje aproximadamente 2/3 da superfície A água ocupa hoje aproximadamente 2/3 da superfície

da Terra da Terra

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�� AA águaágua éé umum recursorecurso renovávelrenovável limitado,limitado, poispois suasuadisponibilidadedisponibilidade tendetende aa sese reduzirreduzir emem decorrênciadecorrência dadadegradaçãodegradação dodo ambienteambiente;;

�� AA águaágua possuipossui característicascaracterísticas químicasquímicas ee físicasfísicas bastantebastanteespeciaisespeciais:: éé umum dosdos rarosraros compostoscompostos queque sese apresentaapresenta nanaformaforma liquidaliquida emem condiçõescondições naturaisnaturais,, possuipossui grandegrandeestabilidade,estabilidade, ee éé umauma fontefonte poderosapoderosa dede energiaenergia;;

�� UmaUma dasdas maismais notáveisnotáveis característicascaracterísticas dada águaágua éé aa suasuacapacidadecapacidade dede atuaratuar comocomo solventesolvente.. ApresentaApresenta elevadaelevadacapacidadecapacidade dede dissolverdissolver compostoscompostos inorgânicosinorgânicos e/oue/ouorgânicos,orgânicos, sólidossólidos ouou gasosos,gasosos, ee destadesta peculiaridadepeculiaridade vemvem aasuasua designaçãodesignação comocomo solventesolvente universaluniversal..

CARACTERÍSTICAS:

� Embora o Brasil seja o primeiro país em disponibilidade hídricaem rios do mundo, a poluição e o uso inadequado comprometemesse recurso em várias regiões do país;

� O Brasil concentra em torno de 12% da água doce do mundodisponível em rios e abriga o maior rio em extensão e volume doPlaneta, o Amazonas;

� Mais de 90% do território brasileiro recebe chuvas abundantesdurante o ano e as condições climáticas e geológicas propiciam aformação de uma extensa e densa rede de rios, com exceção dosemi-árido, onde os rios são pobres e temporários.

A ÁGUA NO BRASIL

� Devido a forma como a água disponível vem sendo usada:com desperdício - que chega entre 50% e 70% nas cidades - esem muitos cuidados com a qualidade ⇒ parte da água no Brasiljá perdeu a característica de recurso natural renovável(principalmente nas áreas densamente povoadas), em razão deprocessos de urbanização, industrialização e produção agrícola⇒ que são incentivados, mas pouco estruturados em termos depreservação ambiental e da água.

�� AsAs águaságuas superficiaissuperficiais contêmcontêm diversosdiversos componentes,componentes, osos quaisquaispodempodem terter suasua origemorigem nono própriopróprio ambienteambiente naturalnatural ouou seremseremintroduzidosintroduzidos aa partirpartir dede atividadesatividades antrópicasantrópicas..

COMPOSIÇÃO:

�FONTES ANTROPOGÊNICASIntensificação dos Processos de Urbanização e deIndustrialização, e das Atividades Agrícolas.

�FONTES NATURAISProcessos Geoquímicos (desgaste de rochas e de solos,deposição atmosférica pela precipitação úmida e seca), biotaaquática, vegetação local, etc.

�O conceito de qualidade da água está intimamente ligado aouso que dela se faz;

�A qualidade é definida por atributos (parâmetros): conjunto deindicadores de características químicas, físicas e biológicas dosistema;

Parâmetros mais comumente utilizados:

�características físicas: temperatura, turbidez, sólidos (totais,suspensos, dissolvidos), condutividade, cor;

�características químicas: cálcio, magnésio, sódio, ferro,manganês, cobre, cádmio, cromo, mercúrio, chumbo, cloretos,sulfato, nitrato, fosfato, bicarbonatos, compostos demandabioquímica de oxigênio - DBO, pesticidas oxigênio dissolvido,amônia, pH, alcalinidade, dureza;

�características biológicas: organismos patogênicos (CF) e algas

QUALIDADE DA ÁGUA 1. Características Físicas

� As características físicas podem interferir no uso da água,como por exemplo: a cor e a turbidez podem tornar a águaimprópria ao consumo humano, pelo aspecto estético ou pormanchar roupas e aparelhos sanitários;

� A cor pode tornar o líquido indesejável para uso em indústriasde produção de bebidas e de outros alimentos, ou de fabricaçãode louças e papéis, ou, ainda, em indústrias têxteis;

� Águas com sabor e odor acentuados são rejeitadas paraconsumo doméstico ou podem causar problemas ao organismohumano, dependendo dos compostos químicos presentes;

� A turbidez acentuada em águas de mananciais impede apenetração dos raios solares e a conseqüente fotossíntese,podendo causar problemas ao meio aquático.

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1. 1 COR

� A Cor é uma característica da água que pode fornecer aoobservador importantes indícios de fenômenos naturais (porexemplo, lavagem do solo pelas enxurradas) ou da agressãoantrópica (por exemplo, proliferação de algas devido aolançamento de esgotos).

� Dependendo de sua intensidade, pode interferir na mediçãoda transparência e da turbidez.

� Como as descrições verbais são inseguras e subjetivas, ao seregistrar a cor da água de um manancial, é desejável que seutilize um padrão reprodutível de comparação.

Exemplo: abaixo as cores mais encontradas na água delagos e reservatórios.

�Azul: pouco material em suspensão

�Verde: rica em fitoplâncton e outras algas

�Vermelha: Certos tipos de algas ("maré vermelha")

�Amarela/Marrom: Materiais orgânicos dissolvidos,substâncias húmicas do solo, turfa ou material deterioradode plantas

�Mistura de cores: Escoamento de água no solo

� A temperatura da água é determinada pela radiação solar,salvo nos casos de despejos industriais, de termelétricas e deusinas atômicas que operem nas margens do corpo d’água

� A temperatura exerce maior influência nas atividades biológicase no crescimento. Também governa os tipos de organismospresentes: peixes, insetos, zooplâncton, fitoplâncton e outrasespécies aquáticas, todas têm uma faixa preferida de temperaturapara se desenvolverem.

�Se essa faixa for ultrapassada (para menos ou para mais), onúmero de indivíduos das espécies diminui até se extinguiremtotalmente.

1.2 TEMPERATURA DA ÁGUA �A temperatura também influi na concentração de Oxigêniodissolvido (OD) da água. A água fria, por exemplo, contém maisOD do que a água quente. Por outro lado, alguns compostos sãomais tóxicos para a vida aquática nas temperaturas maiselevadas.

�A relação entre a temperatura, o oxigênio dissolvido e aprofundidade pode ser melhor visualizada na figura abaixo.

TEMPERATURA NÍVEL VIDA AQUÁTICA

Menor 14 oC baixaPoucas plantas, truta, poucasdoenças.

15 a 20oC médiaAlgumas plantas, besouros d´água,algumas doenças.

21 a 27oC altaMuitas plantas, carpa, bagre, muitasdoenças de peixes.

Maior 27 oC muito altaA temperatura começa a reduzir avida aquática.

A Tabela abaixo apresenta, em linhas gerais, a importância da temperaturapara a biota aquática:

A temperatura comanda umaimportante característica físicada água: a densidade ;

A água difere da maioria doscompostos porque ela é menosdensa no estado sólido do queno seu estado líquido.Consequentemente, o geloflutua;

A água é mais densa a 4oC e torna-se menos densa , tanto nastemperaturas inferiores como superiores a esse limite.

Quando as diferenças de temperatura geram camadas d´águacom diferentes densidades, isso impede que se misturem e sea energia do vento não for suficiente para misturá-las, o calornão se distribui uniformemente na coluna d´água, criandoassim a condição de estabilidade térmica.

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� A turbidez é a medida da dificuldade de um feixe de luzatravessar uma certa quantidade de água, conferindo umaaparência turva à mesma.

� Essa medição é feita com o turbidímetro ou nefelômetro, quecompara o espalhamento de um feixe de luz ao passar pelaamostra, com o de um feixe de igual intensidade, ao passar poruma suspensão padrão. Quanto maior o espalhamento, maiorserá a turbidez.

Os valores são expressos,normalmente, em UnidadesNefelométricas de Turbidez -UNT, ou em mg/l de Si0 2(miligramas por litro em Sílica).

1.3 TURBIDEZ Causas da Turbidez

� As principais causas da turbidez da água são: presença dematérias sólidas em suspensão (silte, argila, sílica, colóides),matéria orgânica e inorgânica finamente divididas, organismosmicroscópicos e algas.

� A origem desses materiais pode ser o solo (quando não hámata ciliar); a mineração (como a retirada de areia ou aexploração de argila); as indústrias; ou o esgoto doméstico,lançado no manancial sem tratamento.

� Após uma chuva forte, as águas dos mananciais de superfícieficam turvas, graças ao carreamento dos sedimentos dasmargens pela enxurrada. Assim, os solos argilosos e as águasem movimentação, ocasionam turbidez.

Conseqüências da Turbidez�A turbidez, além de reduzir a penetração da luz solar na colunad´água, prejudicando a fotossíntese das algas e plantas aquáticassubmersas, pode recobrir os ovos dos peixes e os invertebradosbênticos (que vivem no fundo).

� Os sedimentos em suspensão podem carrear nutrientes epesticidas, obstruindo as guelras dos peixes, e até interferir nahabilidade do peixe em se alimentar e se defender dos seuspredadores. As partículas em suspensão localizadas próximo àsuperfície podem absorver calor adicional da luz solar,aumentando a temperatura da camada superficial da água.

�Limites de Turbidez Recomendados: água potável < 0,5 a 5,0UNT; Água subterrânea típica< 1 UNT; Piscicultura10 a 40 UNT

1.4 Sólidos em suspensão

� Sólidos suspensos em águas naturais são caracterizados pelagrande diversidade da composição;

� São, em geral, minerais, argila, partículas orgânicas, incluindoorganismos e restos biológicos, húmus e partículas inorgânicasrecobertas com matéria orgânica;

� Por convenção, o material particulado suspenso é definidocomo aquele que é retido por uma membrana de 0,4 a 0,5 µm deporosidade. O material não retido é normalmente consideradocomo sendo “dissolvido”, embora, na verdade, possa conterpartículas coloidais;

� O material em suspensão tem uma grande área superficial,mesmo no caso de partículas pequenas, como as argilas, porexemplo;

� Esse material encontra-se freqüentemente recoberto pelamatéria orgânica de ocorrência natural, possuindo assim, umasuperfície bastante reativa;

� Esta característica resulta numa capacidade elevada deadsorção, por parte do material particulado, tanto desubstâncias dissolvidas como no estado coloidal, entre elas osmetais traço.

2.1 Oxigênio Dissolvido (OD)

� Elemento de importância vital para os organismos aquáticosaeróbios;

� O teor de oxigênio dissolvido é um indicador das condições deimpactação principalmente quanto ao aporte de matéria orgânicaoriunda de esgoto doméstico e industrial;

� Baixos teores de oxigênio dissolvido podem indicar intensaatividade bacteriana na decomposição da matéria orgânicalançada no corpo d’água;

� O teor de oxigênio na água varia principalmente com atemperatura e com a altitude;

2. Características Químicas

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A biota aquática precisa de Oxigênio para viver;

O Oxigênio também é necessário para muitas reações químicasque são importantes para o funcionamento do ecossistema;

As principais fontes de Oxigênio são:

�A fotossíntese gerada pela flora aquática;�A atmosfera em contato com a água (ventos, ondas, correntes);�A liberação através de reações químicas que ocorrem naágua;

A Tabela abaixo mostra a influência do Oxigênio Dissolvido(ppm) para a fauna aquática:

ODOD situaçãosituação

ZeroZero anoxiaanoxia

1 a 21 a 2 pobrepobre

3 a 53 a 5 estresseestresse

6 a 146 a 14 OKOK

Os principais responsáveis peloconsumo do Oxigênio no meioaquático são:

�A respiração da fauna e oconsumo da flora aquática;�A decomposição da matériaorgânica presente;�As reações químicas entrecompostos.

⇒As reduções nas concentrações de oxigênio estão relacionadasprincipalmente ao aporte de material de origem orgânica. Aausência ou baixos níveis de oxigênio num corpo d’água pode darorigem à formação de gases (H2S, mercaptanas, etc.) além demanter o ambiente desfavorável aos organismos aeróbios.

2.2 Alcalinidade

� É a medida total das substâncias presentes na água, ecapazes de neutralizar ácidos;

� É a quantidade de substâncias presentes na água e que atuamcomo tampão;

� Se numa água quimicamente pura (pH=7) for adicionadapequena quantidade de um ácido fraco seu pH mudaráinstantaneamente. Numa água com certa alcalinidade a adição deuma pequena quantidade de ácido fraco não provocará aelevação de seu pH, porque os íons presentes irão neutralizar oácido.

� Em águas subterrâneas a alcalinidade é devida principalmenteaos carbonatos e bicarbonatos e, secundariamente, aos íonshidróxidos, silicatos, boratos, fosfatos e amônia;

� Alcalinidade total é a soma da alcalinidade produzida por todosestes íons presentes numa água;

� Águas que percolam rochas calcárias (calcita = CaCO3)geralmente possuem alcalinidade elevada;

� Granitos e gnaisses, rochas comuns em muitos Estadosbrasileiros, possuem poucos minerais que contribuem para aalcalinidade das água subterrâneas;

� A alcalinidade total de uma água é expressa em mg/l de CaCO3

(miligramas por litro de carbonato de cálcio).

A figura abaixo mostra o comportamento da alcalinidade comrelação aos radicais químicos por ela responsáveis.

⇒ Se um manancial tem abundância de material tampão (altaalcalinidade), ele é mais estável e resistente às variações de pH.Entretanto, se volumes crescentes de ácidos (a chuva ácida, porex.) são adicionados, a sua capacidade tampão pode serconsumida.

2.3 Cloretos

�Entre os ânions inorgânicos, o cloreto é um dos principaispresentes na água e em efluentes.

�Compostos com Cl- que podem estar presentes na água,naturalmente ou como conseqüência do aporte de esgotossanitários ou industriais;

�Em teores elevados causam sabor acentuado, podendoainda aumentar a corrosividade da água;

�Em águas naturais, os cloretos ocorrem em teores variadosdevido ao contato com depósitos minerais ou com a água domar;

�Maiores concentrações decorrem da contaminação poresgotos domésticos (através da excreção de cloreto pelaurina), e também de efluentes industriais diversos e do retornode águas de irrigação.

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2.4 Condutividade

�A presença de íons em solução confere à água certo valor decondutância específica ou condutividade, que é a capacidade emtransmitir corrente elétrica.

�A condutividade é proporcional à concentração de substânciasiônicas dissolvidas no meio, e em águas fluviais varia entre 30 a2000 µS cm-1 a 25°C.

�Grandes variações decorrem devido ao lançamento dedespejos industriais e de mineração, e de esgotos domésticos.

2.5 pH

� O pH de uma amostra de água é a medida da concentraçãode íons Hidrogênio;

� O pH da água determina a solubilidade (quantidade que podeser dissolvida na água) e a disponibilidade biológica(quantidade que pode ser usada pela biota aquática) dosconstituintes químicos, tais como os nutrientes (P, N e C) emetais pesados (Pb, Cu, Cd e outros).

� Lagos ácidos tendem a ter águas claras, porque contêmpouca ou nenhuma alga. Também podem não conter peixes.

� Uma ligeira acidificação da água aumenta a solubilização dosfosfatos, fazendo com que maiores quantidades de fósforosolúvel passem à água em menos tempo.

2.6 Elementos Nutrientes (Fósforo, Nitrogênio, Carbono,Sílica)

Nutrientes são elementos essenciais ao desenvolvimento dabiota aquática e que podem, em excesso, provocar aeutrofização dos lagos e reservatórios, ou seja, o seuenriquecimento exagerado, com danos consideráveis para omeio ambiente;

As principais fontes de Nutrientes são as seguintes:

� Esgotos domésticos e industriais

� Fezes de animais (bois, porcos, aves, etc.)

� Fertilizantes agrícolas e ração para peixes

� Solo agrícola superficial

� Decomposição da matéria orgânica

� Enxurradas (poluição não pontual)

� Os principais nutrientes para os lagos e reservatórios sãodestacados quanto à sua origem mais comum, na Figuraabaixo:

Os ESGOTOS lançados direta ou indiretamente nos lagos ereservatórios, são uma fonte considerável de Fósforo eNitrogênio. São os maiores responsáveis pelo aumento daprodução de algas.

Entre esses 2 elementos, o fósforo é geralmente o maisimportante, em águas que não recebam contribuiçãoacentuada de esgotos domésticos.

Quando essa contribuição ocorre a situação se inverte, umavez que a proporção entre fósforo (P) e nitrogênio (N) nosesgotos é bem maior (P/N = 1/8) que a proporção necessáriapara garantir uma alta taxa de desenvolvimento de algas (P/N= 1/30).

APORTE DE NUTRIENTES

ESGOTOS ou efluentes contendo fezes de animais criados emconfinamento em fazendas (em especial de gado, porco eaves), assim como as fezes humanas, são ricas em nutrientes.

Assim, nas regiões produtoras que:

�Não aproveitam esse material como adubo nas plantações;

�Não empregam como matéria prima para a produção debiogás e biofertilizante;

�Não dispõem de instalações para seu pré-tratamento antes doseu lançamento nos corpos d´água;

Tornam-se um sério problema deimpactação para os mananciais.


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FERTILIZANTES agrícolas e rações usadas em piscicultura sãouma fonte de nutrientes das mais concentradas, visto seu baixoaproveitamento por plantas e peixes em relação ao total lançadono solo e na água.

Solos fertilizados pela aplicação de adubosorgânicos ou minerais, constituem importantesfontes de nutrientes.

As ENXURRADAS aqui consideradas não são aquelas quelevam os nutrientes por sulcos abertos no solo, mas sim aquelaque se verifica nas superfícies impermeáveis da baciahidrográfica, também chamada de poluição não pontual. Além deinúmeros nutrientes, essas águas DE escoamento superficialtambém carreiam para os lagos: lixo, óleo, sedimentos,compostos tóxicos e coliformes fecais.


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