ciências do ambiente - cap 2 - meio aquático: características e poluição
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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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Introdução A molécula da água
• 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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Introdução A molécula da água
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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Introdução A molécula da água
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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Poluição das Águas
Fontes de poluição
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31
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Poluição das Águas
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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Poluição das Águas
Despejos e eutrofização
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Poluição das Águas
Despejos e eutrofização
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Poluição das Águas
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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Poluição das Águas
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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Poluição das Águas
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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Química da Água Reações de oxidação e redução
• 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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Química da Água Demanda de oxigênio
• 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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Química da Água Demanda de oxigênio
• 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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Química da Água Demanda de oxigênio
Exemplo do conceito do DBO520
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Química da Água Demanda de oxigênio
• 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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Química da Água Demanda de oxigênio
• 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 Reações de oxidação e redução
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Química da Água Autodepuração da água
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Química da Água Autodepuração da água
• 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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Química da Água Autodepuração da água
• 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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Química da Água Estratificação térmica em lagos
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Química da Água Estratificação térmica em lagos
• 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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Química da Água Reações ácido-base
• 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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Química da Água Reações ácido-base
• 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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Química da Água Reações ácido-base
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Química da Água Reações ácido-base
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Química da Água Reações ácido-base
• 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.
81
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.
82
Qualidade da Água Usos de água e requisitos de qualidade
83
Qualidade da Água Usos de água e requisitos de qualidade
84
Qualidade da Água Processos de poluição e contaminação
85
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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Qualidade da Água Indicadores físicos
• 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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Qualidade da Água Indicadores físicos
• 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.
89
Qualidade da Água Indicadores físicos
• 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).
90
Qualidade da Água Indicadores físicos
• 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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Qualidade da Água Indicadores físicos
• 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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Qualidade da Água Indicadores químicos
• 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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Qualidade da Água Índice de qualidade da água
• 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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Qualidade da Água Índice de qualidade da água
• 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 Índice de qualidade da água
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Qualidade da Água Índice de qualidade da água
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Qualidade da Água Índice de qualidade da água
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Qualidade da Água Índice de qualidade da água
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Qualidade da Água Índice de qualidade da água
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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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