as águas do planeta terra - qnesc mtgrassi 2001

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31 Cadernos Temáticos de Química Nova na Escola Edição especial – Maio 2001 Águas no planeta Terra A água é um recurso fundamen tal para a existência da vida, na forma que nós conhecemos. Foi na água que a vida floresceu, e seria difícil imaginar a existência de qualquer forma de vida na ausência deste recurso vital. Nosso planeta está inundado d’água; um volume de apro- ximadamente 1,4 bilhão de km 3 cobre cerca de 71% da superfície da Terra. Apesar disso, muitas localidades ainda não têm acesso a quantidades de água com características de potabilidade adequadas às necessidades do con- sumo humano. A água tem sido um bem de extre- ma importância para o homem desde a descoberta de que a produção de alimentos dependia da oferta de água usada no cultivo. As cidades que se desenvolveram no antigo Egito, após a revolução agrícola que ocorreu cerca de 5.000 anos antes de Cristo, o fizeram próximas a rios que atendes- sem a suas demandas domésticas e agrícolas. Posteriormente, a água cor- rente também passou a ser utilizada na movimentação de máquinas que cortavam madeira, em moinhos de grãos e finalmente em processos industriais. A grande oferta fez da água a substância ideal para ser empregada como solvente universal na limpeza e transporte de praticamente todos os resíduos gerados pelo homem. Ao redor de todo o mundo, as cidades foram se estabelecendo e crescendo próximas a grandes cursos d’água. Até os dias atuais, após seu uso nas mais diversas atividades, a água ainda é geralmente descartada para o corpo receptor mais próximo, mui- tas vezes sem que passe por qual- quer tipo de tratamento. Não ob- stante, é verdadeiro afirmar que o baixo custo associado ao uso de enormes quantidades de água tem sido um dos pilares do desenvol- vimento de nossa sociedade. Algumas propriedades da água A água é, certamente, a espécie química mais abundante na Terra. É, além disso, uma substância que pode ser encontrada, naturalmente, em todos os três estados físicos: sólido (gelo), líquido (água líquida) e gasoso (vapor). Sua capacidade em conduzir e estocar o calor (condutividade térmica e capacidade calorífica) tam- bém é única. Entre outros aspectos, a água tem um elevado calor de evapo- ração. Enquanto são necessários 0,239 J (1 caloria) para se elevar a temperatura de 1 g de água de 1 °C, esta mesma massa de água exige Água e população mundial A água potável de boa qualidade é fundamental para a saúde e o bem- estar humano. Entretanto, a maioria da população mundial ainda não tem acesso a este bem essencial. Mais do que isto, existem estudos que apontam para uma escassez cada vez mais acentuada de água para a produção de alimentos, desenvolvimento econômico e proteção de ecossistemas naturais. Para exercer tais atividades, especialistas estimam que o consumo mínimo de água per capita deva ser de pelo menos 1000 m 3 por ano. Cerca de 26 países, em sua maioria localizados no continente africano, já se encontram abaixo deste valor. Com o rápido crescimento populacional, acredita-se que inúmeras outras localidades deverão atingir esta categoria no futuro próximo. Várias regiões do planeta (Pequim, Cidade do México, Nova Deli e Recife, no Brasil) estão acima desse valor apenas devido à exploração de águas subterrâneas (Nebel e Wright, 2000). Marco Tadeu Grassi Um dos principais desafios mundiais na atualidade é o atendimento à demanda por água de boa qualidade. O crescimento populacional, a necessidade de produção de alimentos e o desenvolvimento industrial devem gerar sérios problemas no abastecimento de água nos próximos anos. Este texto trata da importância da água para a sobrevivência do homem e de toda a biota terrestre. Apresentam-se algumas das propriedades mais importantes da água e sua distribuição em nosso planeta. Descrevem-se as formas de uso deste recurso, assim como as principais fontes de poluição e finalmente discute-se a importância do tratamento da água na melhoria da qualidade de vida da população mundial. padrões de qualidade da água, potabilidade, poluição, tratamento da água

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Cadernos Temáticos de Química Nova na Escola Edição especial – Maio 2001Águas no planeta Terra

Aágua é um recurso fundamental para a existência da vida, naforma que nós conhecemos.

Foi na água que a vida floresceu, eseria difícil imaginar a existência dequalquer forma de vida na ausênciadeste recurso vital. Nosso planeta estáinundado d’água; um volume de apro-ximadamente 1,4 bilhão de km3 cobrecerca de 71% da superfície da Terra.Apesar disso, muitas localidades aindanão têm acesso a quantidades de águacom características de potabilidadeadequadas às necessidades do con-sumo humano.

A água tem sido um bem de extre-ma importância para o homem desdea descoberta de que a produção dealimentos dependia da oferta de águausada no cultivo. As cidades que sedesenvolveram no antigo Egito, apósa revolução agrícola que ocorreu cercade 5.000 anos antes de Cristo, ofizeram próximas a rios que atendes-sem a suas demandas domésticas eagrícolas. Posteriormente, a água cor-rente também passou a ser utilizadana movimentação de máquinas quecortavam madeira, em moinhos degrãos e finalmente em processosindustriais.

A grande oferta fez da água asubstância ideal para ser empregada

como solvente universal na limpezae transporte de praticamente todosos resíduos gerados pelo homem. Aoredor de todo o mundo, as cidadesforam se estabelecendo e crescendopróximas a grandes cursos d’água.Até os dias atuais, após seu uso nasmais diversas atividades, a águaainda é geralmente descartada parao corpo receptor mais próximo, mui-tas vezes sem que passe por qual-quer tipo de tratamento. Não ob-stante, é verdadeiro afirmar que obaixo custo associado ao uso deenormes quantidades de água temsido um dos pilares do desenvol-vimento de nossa sociedade.

Algumas propriedades da águaA água é, certamente, a espécie

química mais abundante na Terra. É,além disso, uma substância que podeser encontrada, naturalmente, emtodos os três estados físicos: sólido(gelo), líquido (água líquida) e gasoso(vapor). Sua capacidade em conduzire estocar o calor (condutividadetérmica e capacidade calorífica) tam-bém é única. Entre outros aspectos, aágua tem um elevado calor de evapo-ração. Enquanto são necessários0,239 J (1 caloria) para se elevar atemperatura de 1 g de água de 1 °C,esta mesma massa de água exige

Água e população mundialA água potável de boa qualidade é fundamental para a saúde e o bem-

estar humano. Entretanto, a maioria da população mundial ainda não tem acessoa este bem essencial. Mais do que isto, existem estudos que apontam parauma escassez cada vez mais acentuada de água para a produção de alimentos,desenvolvimento econômico e proteção de ecossistemas naturais. Para exercertais atividades, especialistas estimam que o consumo mínimo de água percapita deva ser de pelo menos 1000 m3 por ano. Cerca de 26 países, em suamaioria localizados no continente africano, já se encontram abaixo deste valor.Com o rápido crescimento populacional, acredita-se que inúmeras outraslocalidades deverão atingir esta categoria no futuro próximo. Várias regiões doplaneta (Pequim, Cidade do México, Nova Deli e Recife, no Brasil) estão acimadesse valor apenas devido à exploração de águas subterrâneas (Nebel e Wright,2000).

Marco Tadeu Grassi

Um dos principais desafios mundiais na atualidade é o atendimento à demanda por água de boa qualidade. Ocrescimento populacional, a necessidade de produção de alimentos e o desenvolvimento industrial devem gerar sériosproblemas no abastecimento de água nos próximos anos. Este texto trata da importância da água para a sobrevivênciado homem e de toda a biota terrestre. Apresentam-se algumas das propriedades mais importantes da água e suadistribuição em nosso planeta. Descrevem-se as formas de uso deste recurso, assim como as principais fontes depoluição e finalmente discute-se a importância do tratamento da água na melhoria da qualidade de vida da populaçãomundial.

padrões de qualidade da água, potabilidade, poluição, tratamento da água

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cerca de 540 vezes mais energia parase evaporar (Masterton et al., 1990).

Comparativamente com outros hi-dretos, observa-se que a água apre-senta temperaturas de fusão e ebuliçãobem mais elevadas, conforme mostraa Tabela 1. Estas características sãobastante importantes para a existênciade vida na Terra, uma vez que a formalíquida é o estado físico predominante(Bunce, 1993).

Uma outra propriedade da água,pouco usual, porém igualmente impor-tante, é que a forma líquida apresentauma densidade maior que a formasólida. Se o contrário fosse verdade,durante o inverno as águas de inúme-ros rios e lagos localizados no hemis-fério norte de nosso planeta, ao secongelarem, se depositariam no fundodos mesmos. Sob estas condições,provavelmente não se fundiriam nova-mente no verão. Assim sendo, a mis-tura que ocorre na primavera e outonodesempenha um papel importante narecirculação de nutrientes. Esta misturasó ocorre porque a água tem suadensidade máxima a 4 °C. Durante ooutono, quando as temperaturas daságuas de inúmeros lagos cai paravalores próximos a 4 °C, as águassuperficiais se tornam mais densas queas águas mais profundas e assim sedeslocam para o fundo, misturando asespécies dissolvidas, num movimentovertical.

Distribuição da água na Terra

Toda a biota, as-sim como a maiorparte dos ecossiste-mas terrestres, alémdos seres humanos,necessitam de água docepara sua sobrevivência. Entretanto,cerca de 97,5% da água de nossoplaneta está presente nos oceanos emares, na forma de água salgada, ouseja, imprópria para o consumo huma-no. Dos 2,5% restantes, que perfazemo total de água doce existente, 2/3estão armazenados nas geleiras ecalotas polares. Apenas cerca de0,77% de toda a água está disponívelpara o nosso consumo, sendo encon-trada na forma de rios, lagos, águasubterrânea, incluindo ainda a águapresente no solo, atmosfera (umidade)e na biota (Figura 1).

No nosso planeta, a água se apre-senta em diferentes compartimentos,conforme mostra a Tabela 2 (USGS,1999). A quantidade de água presenteem cada um destes compartimentos,assim como o seu tempo de residên-cia, varia bastante. Os oceanos seconstituem no maior destes comparti-mentos, onde a água tem um tempode residência de aproximadamente 3mil anos. Eles são ainda a fonte damaior parte do vapor d’água que apor-ta no ciclo hidrológico. Sendo grandesacumuladores do calor oriundo do sol,os oceanos desempenham um papelfundamental no clima da Terra.

O segundo maior reservatório deágua do planetasão as geleiras ecalotas polares.O continente An-tártico contémcerca de 85% detodo o gelo exis-tente no mundo.O restante podeser encontradono Oceano Árti-co e ainda naGroenlândia.

As águas

subterrâneas encontram-se abaixo dasuperfície em formações rochosasporosas denominadas aquíferos. Estaságuas têm influência e também são in-fluenciadas pela composição químicae pelos minerais com os quais estãoem contato. Os aquíferos são reabas-tecidos pela água que se infiltra no soloe eventualmente flui para reservatóriosque se localizam abaixo de seu próprionível.

Corpos de água doce em contatodireto com a atmosfera compreendemlagos, reservatórios, rios e riachos.Coletivamente, estas águas são cha-madas de superficiais.

A concentração de sais na água fazcom que as águas superficiais sejamdivididas em duas grandes categorias.Águas doces se distinguem de águassalinas pelo seu baixo conteúdo desais, sendo normalmente encontradasem rios e lagos.

O exemplo mais significativo deáguas salinas é o das águas oceâni-cas. Via de regra, águas salinas apre-sentam níveis de cerca de 35 g.L-1 deespécies dissolvidas, entre as quais aspredominantes são formadas por íonsde sódio e cloreto. O encontro daságuas doces e salinas resulta em re-giões denominadas estuários. Nestasregiões, observa-se geralmente umgradiente de salinidade, cujos níveisaumentam à medida que se aproximada foz do rio.

Estuários se caracterizam por suacomplexidade, onde espécies particu-ladas e dissolvidas estão sujeitas amudanças bastante bruscas nosambientes químico e físico. As maioresalterações ocorrem em função de fa-tores tais como pH e salinidade. Qual-

Águas no planeta Terra

Tabela 1: Propriedades físicas de alguns hidretos simples.

Substância CH4 NH3 H2O HF H2S

Ponto de fusão, °C -182 -78 0 -83 -86

Ponto de ebulição, °C -164 -33 +100 +19 -61

Tabela 2: Distribuição da água em nosso planeta.

Reservatórios Volume, km3 Percentual, %

Oceanos 1.320.305.000 97,24

Geleiras e calotas polares 29.155.000 2,14

Águas subterrâneas 8.330.000 0,61

Lagos 124.950 0,009

Mares 104.125 0,008

Umidade do solo 66.640 0,005

Atmosfera 12.911 0,001

Rios 1.250 0,0001

Total 1.358.099.876 100

97,5%Água salgada

0,77%Água doceacessível

1,7%Calotas polares

e geleiras

Figura 1: Distribuição da água na Terra.

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quer mudança em um deles pode le-var à precipitação de espécies dissol-vidas ou ainda à redissolução de mate-riais anteriormente presentes em sóli-dos suspensos ou nos sedimentos. Oselementos que não sofrem qualqueralteração durante este processo demistura, ou seja, aqueles que não seprecipitam ou não se dissolvem,apresentam um comportamento que édenominado conservativo. Comporta-mentos não conservativos resultam daprecipitação ou ainda da redissoluçãode espécies através do estuário.

Um exemplo típico de comporta-mento não conservativo é a precipi-tação do ferro coloidal, que ocorre àmedida em que se aumenta a salini-dade da água de um estuário. Comoresultado, o ferro acaba sendo deposi-tado nos sedimentos.

Do ponto de vista ambiental, umimportante reservatório são os man-gues, nos quais os níveis do lençol freá-tico se encontram praticamente nasuperfície. Estes ecossistemas supor-tam uma vasta população de plantase animais, constituindo-se em berçá-rios bastante importantes para a vidaselvagem.

Finalmente, aatmosfera é o com-partimento quecontém a menorquantidade deágua, além de seraquele onde a águatem o menor tempode residência, cer-ca de 10 dias. Aatmosfera contribui para a preci-pitação, que em última instância é omeio através do qual a água que seevapora predominantemente dosoceanos é devolvida à terra.

O ciclo hidrológico (Figura 2), atra-vés da evaporação das águas oceâ-nicas e da precipitação, principalmen-te, é responsável pela reposição daágua doce encontrada no planeta(Manahan, 1997). Contudo, como to-dos nós sabemos, a ocorrência de chu-va no planeta se dá de forma bastantediferenciada. Regiões com regimes deprecipitação bastante abundantes dãosuporte a densas florestas. Outrasregiões têm ocorrência de chuvaspraticamente nula e se constituem em

desertos. Em virtude disto, podemosimaginar volumes bastante variáveis deágua circulando sobre diferentes re-giões do globo. Em regiões com índi-ces elevados de ocorrência de chuva,existe água suficiente para toda a biota

natural, assim como paraos seres humanos. Entre-tanto, em regiões maissecas, especialmenteaquelas com elevadadensidade populacional,existe um número cres-cente de conflitos emfunção das necessida-des humanas e naturais.

Existem ao redor do planeta inúmerassituações de ecossistemas em estres-se devido à escassez de água. Alémdisso, são também vários os casos dedisputas existentes entre países quedispõem da mesma fonte de água quedeve atender às demandas oriundasde atividades agrícolas, urbanas eindustriais (Ortolano, 1997).

Especialistas acreditam que dentrode cerca de 20 anos, no máximo,teremos no mundo uma crise seme-lhante à do petróleo, em 1973, relacio-nada com a disponibilidade de águade boa qualidade. Assim como ocorreucom o petróleo no passado, a águaestá se transformando em uma com-modity1 em crise. Esta perspectivapreocupante e bastante realista se

deve à provável escassez da água nofuturo. Para tanto, basta mencionar quenos últimos 15 anos a oferta de águalimpa disponível para cada habitantedo planeta diminuiu quase 40% (Nebele Wright, 2000).

Mesmo o Brasil, que conta com cer-ca de 12% da água doce disponível nomundo, não deverá escapar da crisehídrica que está sendo prevista. Nonosso caso, vale ressaltar que mais de80% de todo o volume de águas super-ficiais disponíveis no país se encontramna região amazônica. Os 20% restan-tes estão distribuídos por todo o país,de maneira pouco uniforme, e se des-tinam a abastecer aproximadamente95% da população brasileira (Rebou-ças et al., 1999).

Em todo o mundo, em média, omaior uso que se faz da água é naagricultura. A irrigação retira aproxima-damente 69% da água de boa quali-dade do planeta. A irrigação consisteem um tipo de uso denominado con-suntivo. Isto quer dizer que o recursoutilizado não retorna para a mesmafonte de onde é proveniente. As ativi-dades industriais, ao contrário, sãoconsideradas não consuntivas, umavez que a água, embora possa estarcontaminada com determinados resí-duos, retorna para sua fonte, perma-necendo disponível. Estas atividadesconsomem cerca de 23% e o homem,

Águas no planeta Terra

Água subterrânea

Infiltração

Figura 2: O ciclo hidrológico.

Especialistas acreditam quedentro de cerca de 20

anos, no máximo, teremosno mundo uma crise

semelhante à do petróleo,em 1973, relacionada com a

disponibilidade de águade boa qualidade

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através do uso direto, é responsávelpelo consumo de 8% da água dispo-nível no planeta. Certamente estesvalores percentuais podem variardependendo da disponibilidade daágua, do grau de desenvolvimento daregião e até mesmo de aspectosculturais. Em algumas partes dosEstados Unidos, por exemplo, o usodoméstico da água pode atingir 600 Lpor habitante, por dia. Em algunspaíses africanos, ao contrário, o usode água per capita não é superior a10 L ao dia (Nebel e Wright, 2000).

Os dados apresentados anterior-mente deixam claro que o estressehídrico previsto não é mera especu-lação. Ao contrário, para atender a umademanda crescente por alimentos,frente às estimativas de crescimentopopulacional feitas pela Organizaçãodas Nações Unidas (ONU) para ospróximos anos, a expectativa é de ummaior uso de água na irrigação.

Qualidade e poluição da águaTão ou mais importante que a ques-

tão envolvendo a quantidade de águadisponível, apresenta-se também aquestão da qualidade da água dispo-nível. A qualidade da água ao redorde nosso planeta tem se deterioradode forma crescente, especialmente nosúltimos 50 anos. Problemas rela-cionados com a poluição da água seintensificaram principalmente após aSegunda Guerra Mundial, quando fo-ram observados aumentos signifi-cativos nos processosde urbanização eindustrialização. Antesde falar em poluiçãode águas, entretanto,é necessário que estetermo seja definido deforma adequada. ACompanhia de Tec-nologia de Sanea-mento Ambiental doEstado de São Paulo, a CETESB, de-fine poluição como “qualquer subs-tância que possa tornar o meio ambien-te impróprio, nocivo ou ofensivo àsaúde, inconveniente ao bem estarpúblico, danoso aos materiais, à fauna,à flora ou prejudicial à segurança, aouso e gozo da propriedade e àsatividades normais da comunidade”.

Portanto, qualquer substância causa-dora de poluição é denominada polu-ente.

A poluição das águas é principal-mente fruto de um conjunto de ativida-des humanas. E ospoluentes alcançamáguas superficiais esubterrâneas de for-mas bastante diver-sas. Este aporte éarbitrariamente clas-sificado como pontualou difuso, principal-mente para efeito delegislação. Fontespontuais compreen-dem a descarga de efluentes a partirde indústrias e estações de tratamentode esgoto, dentre outras. Estas fontessão de identificação bastante fácil eportanto podem ser facilmente monito-radas e regulamentadas. É relativa-mente fácil se determinar a compo-sição destes resíduos, assim comodefinir seu impacto ambiental. Alémdisso, é possível se responsabilizar oagente poluidor, caso haja necessi-dade. Ao contrário, as fontes difusasapresentam características bastantediferenciadas. Elas se espalham porinúmeros locais e são particularmentedifíceis de serem determinadas, emfunção das características intermi-tentes de suas descargas e tambémda abrangência sobre extensas áreas.Fontes difusas incluem o escoamentosuperficial urbano, escoamento super-

ficial de áreas agrí-colas, deposiçãoatmosférica (seca eúmida), etc (Bunce,1994).

Existem duas es-tratégias adotadas nocontrole da poluiçãoaquática: (1) reduçãona fonte e (2) trata-mento dos resíduos

de forma a remover os contaminantesou ainda de convertê-los a uma formamenos nociva. O tratamento dosresíduos tem sido a melhor opção nocaso de contaminantes de fontespontuais. A redução na fonte pode seraplicada a contaminantes provenientesde ambas as fontes, tanto pontuaisquanto difusas.

As primeiras evidências da relaçãoentre doenças e o consumo de águapoluída foram estabelecidas na meta-de do século passado em Londres, naInglaterra, através da ocorrência de

uma epidemia de có-lera. Sabe-se hoje quea água é um dos prin-cipais vetores na trans-missão de doenças.Cólera e tifo, que sãotransmitidas pelaágua, mataram mi-lhões de pessoas nopassado e são aindauma das principaiscausas de doenças ao

redor do globo, especialmente nospaíses subdesenvolvidos (Glynn Henrye Heinke, 1996).

Desta forma, os poluentes aquáti-cos mais sérios são os microorga-nismos patogênicos, ou seja, aquelescausadores de doenças e mortes.Estes microorganismos encontram-sefreqüentemente presentes nos excre-mentos de seres humanos e de ani-mais, podendo ser bactérias, vírus,parasitas etc. Através de águas resi-duárias, os microorganismos aportamem corpos aquáticos receptores epodem assim contaminar novos indi-víduos.

Desde o início deste século, têmsido adotadas medidas de saúdepública visando minimizar os efeitosdestas doenças, especialmente nospaíses desenvolvidos e em desenvol-vimento. Tais medidas envolvem priori-tariamente duas estratégias: (1) otratamento e desinfecção da águadestinada ao abastecimento público e(2) a coleta e tratamento do esgoto.

Muitas pessoas atribuem o aumen-to da expectativa de vida da populaçãomundial à medicina moderna. Naverdade, esta melhora é muito mais fru-to da prevenção de doenças, que setornou possível através das medidasmencionadas anteriormente. Apesardisto, cerca de 1,4 bilhão de pessoasem todo o mundo ainda não têm aces-so à água potável tratada. Da mesmaforma, 2,9 bilhões de pessoas vivemem áreas sem que haja coleta outratamento do esgoto. Em virtude dafalta de condições básicas de sanea-mento, especialmente tratamento da

Águas no planeta Terra

As primeiras evidências darelação entre doenças e oconsumo de água poluída

foram estabelecidas nametade do século passadoem Londres, na Inglaterra,através da ocorrência deuma epidemia de cólera

Muitas pessoas atribuem oaumento da expectativa devida da população mundial

à medicina moderna. Naverdade, esta melhora é

muito mais fruto daprevenção de doenças,que se tornou possível

através das medidas aquimencionadas

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água e do esgoto, uma fração significa-tiva da população mundial se encontracronicamente infectada com organis-mos patogênicos. Mais de 250 milhõesde casos de doenças transmitidas pelaágua são registrados anualmente emnosso planeta, e cerca de 10 milhõesdestes casos irão resultar em mortes,especialmente de crianças, que sãovítimas em 50% dos casos (Nebel eWright, 2000).

Os esgotos doméstico e industrialtambém introduzem nos sistemasaquáticos diversos tipos de matériaorgânica. Com exceção dos plásticose outros produtos químicos sintéticos,esta matéria orgânica tem caracterís-ticas biodegradáveis. Quando bacté-rias e outros organismos detritívorosdecompõem a matéria orgânica, elesconsomem o oxigênio que se encontradissolvido na água. A quantidade deoxigênio que pode ser dissolvida naágua é bastante limitada. Em águasfrias, os níveis de oxigênio dissolvidopodem atingir cerca de 10 ppm (mg.L-1),sendo que a solubilidade do gásdiminui com o aumento da tempera-tura. O valor acima pode ser consi-derado bastante baixo se comparadocom os níveis de oxigênio no ar, porexemplo, que são da ordem de210.000 ppmv2 (21%). Assim sendo,mesmo quantidades moderadas dematéria orgânica podem resultar emuma diminuição significativa no oxigê-nio dissolvido presente em águasnaturais. O grau de consumo de oxigê-nio que ocorre quando uma dada subs-tância é oxidada através de um pro-cesso microbiológico é avaliado atra-vés de uma análise denominada de-manda bioquímica de oxigênio (DBO),explicada em detalhes no texto sobretratamento de esgoto (p. 28).

Outra forma de poluição de águassuperficiais, especialmente de lagos ereservatórios, é a eutrofização artificial.Estes corpos aquáticos sofrem umprocesso de enriquecimento de nutri-entes, principalmente fósforo e nitro-gênio. Sedimentos e materiais dissol-vidos são constantemente carregadospara lagos e reservatórios, em umprocesso bastante lento, que pode du-rar milhares de anos. Entretanto, adescarga de esgoto não tratado e deresíduos agrícolas e industriais têm

contribuído para acelerar este proces-so. No Brasil, as lagoas da Pampulha,em Belo Horizonte, e do Taquaral, emCampinas, assim como o Lago Para-noá, em Brasília, são exemplos de cor-pos aquáticos eutrofizados. O aporteexcessivo de nutrientes tais comofósforo e nitrogênio provoca o cresci-mento descontrolado de algas. Gera-se então uma biomassa maior queaquela que o sistema poderia natural-mente controlar. O aumento excessivona população e sua posterior degra-dação no corpo aquático gera umademanda de oxigênio grande, a qualpode então provocar a morte de ani-mais aquáticos (peixes) e também aproliferação de organismos anaeró-bios. Em seu estágio final, estes lagose reservatórios produzem compostosmal-cheirosos e altamente tóxicos paraa biota.

Anualmente, milhões de toneladasde compostos orgânicos sintéticos sãoproduzidos globalmente. Estes com-postos são largamente empregados naprodução de plásticos, fibras sin-téticas, borracha sintética, solventes,pesticidas, agentes preservantes demadeira, entre uma centena de outros

produtos. Em função de sua estruturaquímica, muitos destes compostos sãoresistentes à biodegradação. Esta é,inclusive, uma das principais proprie-dades que tornam tais compostos degrande utilidade.

Inúmeros destes compostos sãoconsiderados poluentes aquáticos. Aomesmo tempo, muitos deles se consti-tuem em substâncias às quais a biotaaquática ainda não foi exposta. Assimsendo, os efeitos destes compostossobre os mais variados tipos de orga-nismos aquáticos ainda são totalmentedesconhecidos, particularmente nocaso de exposições prolongadas e emconcentração muito baixa. Muitosdeles podem ser mutagênicos (causa-dores de mutação), cancerígenos ouainda teratogênicos (causadores dedefeitos em recém-nascidos). Podemainda causar disfunções nos rins efígado, esterilidade e inúmeros proble-mas de natureza fisiológica ou aindaneurológica.

A presença de compostos orgâni-cos persistentes é causa de grandepreocupação, principalmente quandosão encontrados em águas destinadasao abastecimento público.

Águas no planeta Terra

Fósforo: o vilão da eutrofizaçãoO fósforo é o nutriente limitante no crescimento de algas. Microorganismos

requerem carbono, nitrogênio e fósforo como nutrientes majoritários. Assimcomo as reações químicas deixam de se processar quando um reagentelimitante é totalmente consumido, o crescimento de algas é limitado peladisponibilidade de nutrientes na água. A transformação de nutrientes embiomassa ocorre em uma proporção média de C:N:P = 110:15:1. O carbononunca é a espécie limitante na água, uma vez que sua presença é suprida peloCO2 atmosférico. Algas verde-azuladas podem suprir as necessidades emtermos do nitrogênio, pois são capazes de fixar o nitrogênio atmosférico. Assimsendo, o fósforo é usualmente o elemento limitante, embora seja necessáriona menor quantidade.

Nas décadas de 50 e 60 sais de fosfato eram utilizados em grandesquantidades na formulação de detergentes, visando regular o pH da soluçãode lavagem e também para manter íons como Ca2+ em solução (abrandando adureza e produzindo mais espuma). Como conseqüência, são inúmeros osregistros de eutrofização em lagos e reservatórios de todo o mundo, contidosna literatura. Os chamados Grandes Lagos, localizados ao norte dos EstadosUnidos e sul do Canadá, são exemplos de ambientes aquáticos severamenteatingidos pelo fenômeno da eutrofização artificial. São, igualmente, bonsexemplos de cooperação internacional entre países. Desde a década de 70 aslegislações norte-americana e canadense impuseram sérias restrições ao usode fosfatos em detergentes, de tal forma que estes lagos têm sido recuperadosdesde então. Os níveis médios de fosfato no esgoto canadense caíram de10 mg.L-1 em 1969 para 5 mg.L-1 em 1974, permanecendo abaixo deste valoraté os dias atuais (Glynn Henry e Heike, 1996).

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Entre os compostos orgânicossintéticos, uma classe preocupantesão os hidrocarbonetos halogenados,ou seja, compostos orgânicos ondeum ou mais átomos de hidrogênio sãosubstituídos por átomos de cloro, fluor,bromo ou ainda iodo. Dentre estes, oshidrocarbonetos clorados são os maiscomuns. Estes compostos são vasta-mente empregados na indústria de

Águas no planeta Terra

Bioconcentração de substâncias químicasMuitos compostos químicos sintéticos têm sido encontrados em

concentrações relativamente elevadas em tecidos de peixes e outros animaisaquáticos, especialmente daqueles localizados em rios e lagos próximos agrandes centros industriais. Alguns destes compostos são o DDT, as bifenilaspolicloradas (PCB) e dioxinas, entre outros (veja suas fórmulas estruturais notexto sobre o lixo). Concentrações relativamente elevadas, neste caso, significamµg.L-1 (ppb) ou até mesmo mg.L-1 (ppm). A evidência dos efeitos tóxicos destassubstâncias é causa de grande preocupação e conseqüentemente a legislaçãotem estabelecido restrições no consumo de peixes provenientes de regiõespoluídas.

Os peixes que vivem em águas poluídas, quando em contato comsubstâncias não polares, tendem a acumular muitos destes compostos atravésde um processo denominado bioacumulação. Isto ocorre quando umasubstância não polar presente na água é absorvida pela gordura do peixe. Agordura funciona, neste caso, como um solvente não polar que extrai asubstância química da água. Em outras palavras, pode-se formular umaconstante de equilíbrio para descrever a distribuição de uma espécie entredois líquidos imiscíveis, como o óleo e a água, por exemplo. A constante dedistribuição, também conhecida como constante de partição (Kd) é definidacomo:

Os valores de Kd para a razão entre as concentrações de substânciasquímicas na gordura e na água são elevados. Por esta razão, organismosaquáticos geralmente bioconcentram substâncias químicas não polarespresentes nas águas onde eles vivem. Em função disto, as concentrações destassubstâncias podem ser, em alguns casos, milhares de vezes mais elevadasnos organismos do que na água.

Do ponto de vista experimental, é bastante difícil trabalhar com o tecido deorganismos aquáticos. Assim sendo, um solvente químico é utilizado com opropósito de se mimetizar o comportamento químico do tecido animal. O octanolé o solvente mais comumente empregado na previsão do fator debioconcentração (FBC) de compostos orgânicos presentes na água.

Uma estratégia comum consiste em considerar que organismos aquáticospossuem cerca de 5% de gordura, em peso. Sob estas condições pode-seconsiderar a seguinte aproximação:

FBC = 0,05 x KdA bioconcentração pode elevar os níveis de substâncias potencialmente

tóxicas em várias ordens de grandeza. Por esta razão, muitas vezes a água deum determinado local pode ser considerada própria para o consumo humano,enquanto o consumo de peixes e outros animais aquáticos pode ser bastanterestrito (Bunce, 1994).

plásticos (cloreto de polivinila - PVC),pesticidas (DDT), solventes (tetraclo-roetileno) e de isolamento elétrico(bifenilas policloradas), entre outras.

Outra classe de substâncias quími-cas que não se degradam no ambientesão os metais pesados. A toxicidadede metais é diferenciada daquela dospesticidas, por exemplo. Pesticidas,em geral, são compostos orgânicos

cuja toxicidade resulta de modificaçõesno arranjo de átomos de carbono,hidrogênio, nitrogênio e oxigênio,dentre outros. Estes elementos nãometálicos não são intrinsecamente tóxi-cos. Conseqüentemente, torna-sepossível sua conversão para estruturasnão tóxicas, o que pode ser feito atra-vés de processos químicos ou aindabiológicos. Esta mesma estratégia nãoé possível, no entanto, para os metaispesados, onde o elemento é intrinse-camente tóxico, embora esta toxidezdependa, como se verá adiante, daespécie química formada pelo metal.

Os metais pesados mais perigosossão o chumbo, mercúrio, arsênio, cád-mio, estanho, crômio, zinco e cobre.Estes metais são largamente utilizadosna indústria, particularmente na lami-nação de metais. Alguns deles estãotambém presentes em determinadospesticidas e até mesmo em medica-mentos. São ainda usados em pigmen-tos, esmaltes, tintas e corantes. Emvirtude deste vasto espectro de utilida-des, os metais aportam em sistemasaquáticos por várias fontes e espéciesdiferentes (Manahan, 1997).

Um outro aspecto importante arespeito da presença de metais emambientes aquáticos diz respeito àforma com que a espécie metálica seencontra em solução. Os elementosmetálicos se diferenciam pela quanti-dade com que estão presentes, mastambém em função das interações quepossuem com outras espécies dissol-vidas. Isto significa que um metal podeestar presente em um corpo d’água emvárias formas físico-químicas diferen-tes. A forma físico-química como ummetal se apresenta é chamada deespeciação química (Howard, 1998). Aimportância da compreensão daespeciação química de um elementometálico se deve ao fato dela influen-ciar as propriedades, a disponibilidadebiológica e, conseqüentemente, a toxi-cidade do metal tanto em águas natu-rais quanto em águas residuárias. Nocaso do mercúrio, por exemplo, saiscomo Hg(NO3)2 são bastante solúveise se estiverem presentes em água, oíon Hg(II) permanecerá em solução esua concentração deve ser elevada.Exceto se ânions como o sulfeto tam-bém estiverem presentes, pois o HgS

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é uma espécie altamente insolúvel eprovavelmente deve se depositar nossedimentos de corpos aquáticos. Oscompostos orgânicos contendo mer-cúrio (aqueles que apresentam liga-ções covalentes C-Hg) são muito maistóxicos para os mamíferos que os saissimples de Hg(II). Os compostosorgano-mercuriais apresentam carac-terísticas não polares e podem serbioconcentrados em tecidos bioló-gicos.

Um íon metálico presente em solu-ção pode se combinar com umaespécie doadora de elétrons para for-mar um complexo. O doador de um parde elétrons é uma base de Lewis e édefinido como o ligante. Um exemplodeste tipo de combinação é mostradoabaixo, para o cádmio:

Cd2+ + CN– ↔ Cd(CN)+ (1)Íons cianeto adicionais podem se

ligar sucessivamente para formar oscomplexos Cd(CN)2, Cd(CN)3

– eCd(CN)4

2–. Neste exemplo, o íoncianeto é um ligante monodentado, oque significa que ele tem apenas umsítio capaz de se ligar ao íon cádmio.Em águas naturais, no entanto, estãopresentes outros tipos de ligantes, quesão denominados agentes quelantes.Um agente quelante quando ligado aum íon metálico forma um compostochamado de quelato. Em geral, comoum agente quelante pode se ligar aometal por mais de uma posição simul-taneamente, os quelatos são comple-xos mais estáveis que aqueles envol-vendo ligantes monodentados. Aestabilidade dos quelatos metálicostende a ser proporcional ao número desítios quelantes disponíveis no agentequelante.

As substâncias húmicas se cons-tituem na classe mais importante deagentes complexantes naturais. Estassubstâncias são bastante persistentese têm sua origem na decomposição devegetais que se depositam no solo, emsedimentos etc. São uma misturacomplexa de materiais poliméricos,com massas molares acima de300 g.mol-1. As substâncias húmicassão classificadas de acordo com suasolubilidade em água. As huminas sãoinsolúveis, os ácidos húmicos sãosolúveis apenas em bases e os ácidos

fúlvicos são solúveis em ácidos ebases. Em função de suas proprie-dades de natureza ácido-base, deadsorção e de complexação, as subs-tâncias húmicas, tanto solúveis quantoinsolúveis, têm um efeito importantenas propriedades de águas naturais.Normalmente, os ácidos fúlvicos sedissolvem em água, agindo como umaespécie solúvel. Os ácidos húmicos ehuminas, por outro lado, permaneceminsolúveis e afetam as característicasde corpos aquáticos através da trocade espécies, tais como cátions esubstâncias orgânicas, com a água.

A elevada capacidade de comple-xação frente a metais é um dos aspec-tos ambientais mais importantes dassubstâncias húmicas e se deve, emgrande parte, à presença em sua estru-tura de um elevado número de grupa-mentos carboxílicos e fenólicos. Ferroe alumínio formam complexos bastanteestáveis com as substâncias húmicas,ao contrário do magnésio, por exem-plo. Os complexos envolvendo metaise ácidos fúlvicos desempenham umpapel importante em águas naturais,pois são responsáveis pela permanên-cia, em solução, de metais de transição

que participam de processos bioló-gicos. Particularmente, estão envolvi-dos nos mecanismos de solubilizaçãoe transporte do ferro em águas natu-rais.

Tratamento da águaUm dos grandes benefícios das

tecnologias modernas tem sido adrástica redução das doenças transmi-tidas pela água, entre elas a cólera e otifo. Nos dias atuais, estas doençasnão representam mais a mesma amea-ça que já representaram no passado.O aspecto chave para este avanço foio reconhecimento que a contaminaçãodos reservatórios de águas destinadasao abastecimento público, especial-mente por resíduos humanos, era aprincipal fonte de infeção. A partir deentão não foi difícil reconhecer quemuitas doenças poderiam ser elimi-nadas através de um tratamento maisefetivo da água, assim como de umamelhor disposição para os rejeitos.

A filtração da água potável foi usa-da, pioneiramente, no início do séculoXIX, na Escócia e Inglaterra. Atual-mente, as estações de tratamento deágua (ETA) são projetadas para forne-

Águas no planeta Terra

A doença de MinamataUm episódio bastante trágico envolvendo mercúrio e outros metais pesados,

conhecido como “Doença de Minamata”, está largamente registrado naliteratura. O episódio recebeu o nome do local onde ocorreu, uma pequena vilade pescadores localizada no Japão. Na metade dos anos 50, os gatos daregião começaram a apresentar movimentos espasmódicos estranhos,seguidos de paralisia parcial, estado de coma e morte. Inicialmente, imaginava-se que se tratava apenas de uma síndrome peculiar dos gatos e pouca atençãofoi dada ao problema. Entretanto, pouco tempo depois, os mesmos sintomasforam observados em habitantes da região, causando grande preocupação.Sintomas adicionais, como insanidade, retardamento mental e defeitos emrecém-nascidos também foram observados. Após estudarem vários casos,especialistas diagnosticaram que a causa das doenças era uma intoxicaçãoaguda por mercúrio.

Uma indústria química localizada na região estava descartando seus resíduoscontendo mercúrio em um rio que seguia pela Baia de Minamata, onde oshabitantes locais pescavam. O mercúrio orgânico descartado se acumulavanos sedimentos da baia, sendo ingerido primeiramente por bactérias e sendotransferido pela cadeia alimentar para peixes e finalmente gatos ou sereshumanos. Os gatos foram as primeiras vítimas por se alimentarem quase queexclusivamente dos restos de peixes. Quando a situação foi finalmentecontrolada, cerca de 50 pessoas haviam morrido e outras 150 haviam contraídoproblemas ósseos e nervosos. Ainda hoje as marcas da tragédia permanecem,nos deficientes físicos e mentais de alguns descendentes de pessoas atingidas(Nebel e Wright, 2000).

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cer água continuamente, de maneira aatender a critérios de potabilidade. NoBrasil, as normas e padrões de pota-bilidade para a água destinada aoconsumo humano, em vigor nos diasatuais, estão dispostas na Portaria n.36 do Ministério da Saúde, de 19 dejaneiro de 1990. Cabe ao Ministério daSaúde, em articulação com as autori-dades sanitárias competentes dosEstados e Distrito Federal, exercer afiscalização e o controle do exato cum-primento das normas e padrões previs-tos pela portaria.

As principais operações consistemna decantação, coagulação/flocula-ção, filtração e desinfecção (Figura 3).Estas operações têm como principaisobjetivos a remoção do material parti-culado, bactérias e algas; remoção damatéria orgânica dissolvida, que con-fere cor a água e remoção ou destrui-ção de organismos patogênicos taiscomo bactérias e vírus. Estas ope-rações podem evidentemente variardependendo da fonte de água e igual-mente dos padrões a serem alcan-çados (Glynn Henrye Heinke, 1996).

No caso do trata-mento de águas su-perficiais, a água semove pela ação gra-vitacional e a pri-meira etapa consistena remoção de ma-terial com maior ta-manho através de grades. Ocasio-nalmente, a água que apresenta baixaturbidez pode ser tratada através dadecantação direta, sem adição desubstâncias químicas, e posteriorfiltração, para remoção de partículasmenores que não se decantam natural-mente. Em muitos casos, no entanto,um agente químico é adicionado para

coagular e flocular as partículas commenor tamanho. Estas partículas, detamanho coloidal, podem então serremovidas por decantação, em tan-ques, ou diretamente em filtros.

A sedimentação é a forma maisantiga e comum de tratamento deáguas e águas re-siduárias. Usa a gra-vidade como agentede decantação res-ponsável pela remo-ção do material parti-culado suspenso daágua. Trata-se de umprocesso simples ede baixo custo e érealizado em tanquesde diferentes tamanhos e formas.

As partículas presentes em águastêm diâmetros que variam entre 10-1 e10-7 mm. A turbidez é causada porpartículas maiores que 10-4 mm, en-quanto aquelas menores que 10-4 mmcontribuem para a ocorrência de cor esabor na água. Do ponto de vistaoperacional, estas últimas são consi-

deradas como dissol-vidas, ao contrário departiculadas.

A água contendo omaterial particulado fluilentamente para o tan-que de decantação, on-de fica retida por umtempo suficiente paraque as partículas maio-

res possam decantar para o fundo dotanque. O material que lentamente sedeposita no fundo do tanque é remo-vido manualmente ou ainda meca-nicamente. Aquele material de dimen-sões muito pequenas que não sedecanta naturalmente é então remo-vido por filtração ou outros métodos.

A coagulação/floculação é um

procedimento químico e físico ondepartículas muito pequenas são deses-tabilizadas e então agregadas paraque possam se decantar. Um percen-tual significativo das partículas presen-tes em águas superficiais são tãopequenas que demorariam dias ou até

mesmo semanas parase decantarem natu-ralmente.

A coagulação é umprocesso químico usa-do para se desesta-bilizar partículas coloi-dais. Adiciona-se umagente químico paragerar íons carregadospositivamente na

água, que contém colóides carregadosnegativamente. Como resultado,ocorre uma redução na repulsãoexistente entre as partículas. Inicial-mente, agita-se rapidamente o sistemadurante cerca de 30 s, afim de au-mentar a dispersão do coagulante. Emseguida, o sistema é agitado lentamen-te, permitindo o contato entre as partí-culas, no processo denominado flocu-lação. Esta agitação lenta e constantepode ser obtida através de pás movi-das mecanicamente ou ainda por meiohidráulico, através do direcionamentoadequado do fluxo de água que entrano tanque de coagulação/floculação.Por intermédio da ação combinada deprocessos químicos e físicos dacoagulação/floculação, as partículascoloidais que não iriam se decantar sãoaglomeradas, formando sólidos demaior tamanho chamados flocos. Osulfato de alumínio é o agente coagu-lante mais freqüentemente utilizado.Entretanto, outras substâncias quími-cas, tais como sais de ferro(III) ou aindapolímeros orgânicos, podem serempregados na coagulação.

A química da coagulação é relativa-mente complexa, mas pode ser ilustra-da através de equações químicassimplificadas. A coagulação usandoAl2(SO4)3 pode ser descrita através dasseguintes etapas:

1. O sulfato de alumínio em águagera as espécies Al3+ e SO4

2–. Parte dosíons Al3+ neutraliza as cargas negativasdos colóides.

2. A maior parte dos íons Al3+ secombina com íons OH- presentes na

Águas no planeta Terra

Águabruta

Base ecoagulante Desinfecção

Rede dedistribuição

Decantadorprimário

Decantadorsecundário

Filtro

Figura 3: Representação esquemática de uma estação de tratamento de água.

Um percentual significativodas partículas presentes naságuas superficiais apresenta

dimensão de tal modoreduzida que demoraria

dias ou até mesmo semanaspara se decantar

naturalmente

Por intermédio deprocessos químicos e físicosda coagulação/floculação,as partículas coloidais quenão iriam se decantar sãoaglomeradas, formando

sólidos de maior tamanhochamados flocos

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água formando Al(OH)3, que interagecom outros cátions presentes emsolução:

Al2(SO4)3 + 6H2O → 2Al(OH)3(s)+ 6H+ + 3SO4

3– (2)Deve-se observar que o hidróxido

de alumínio formado tem uma cons-tante de solubilidade bastante baixa(Kps = 3,0x10-34).

3. O Al(OH)3 se caracteriza comouma dispersão coloidal (sol) positi-vamente carregada, que neutraliza ascargas das partículascoloidais presentesna água. O excessode Al(OH)3 é neutrali-zado pelos íons SO4

2-.O excesso de íons

H+ formados tende adiminuir o pH domeio, o que podecontribuir para a interrupção da forma-ção do Al(OH)3, que é dependente dopH. Em alguns casos, o excesso deH+ é removido pela alcalinidade,presente em águas naturais na formade íons HCO3

–:

6H+ + 3SO42– + 3Ca(HCO3)2 →

3Ca2+ + 3SO42– + 6CO2 + 6H2O(3)

A reação geral, combinando asduas equações anteriores, é:

Al2(SO4)3.14,3H2O + 3Ca(HCO3)2 →2Al(OH)3 + 3CaSO4 + 6CO2+ 14,3H2O (4)

que revela que 600 partes de sulfatode alumínio devem ser adicionadaspara cada 300 partes de alcalinidade(expressa como CaCO3). Se a alcalini-dade do meio for insuficiente, o pH domeio deve ser aumentado pela adiçãode base, Ca(OH)2, NaOH ou aindaNa2CO3. O pH ideal para a coagulaçãocom sulfato de alumínio é aproxima-damente 7.

Normalmente, não é possível seobter uma solução totalmente clarifica-da apenas através do uso da decan-tação direta ou ainda pela combinaçãoda coagulação/floculação e decan-tação. Assim sendo, faz-se necessárioo uso da filtração na extensa maioriados processos de tratamento de água.Nestes casos, a filtração é o processoatravés do qual a água passa por umfiltro que se constitui em uma camada

de areia fina depositada sobre cama-das de cascalho ou pedregulho. Omecanismo da filtração inclui a reten-ção de partículas maiores que os porosdo filtro; floculação, que ocorre quandoas partículas são forçadas a se aproxi-mar do leito filtrante; e sedimentaçãodas partículas nos poros do filtro. Como passar do tempo, os poros do filtro,especialmente os das camadas su-periores, se entopem e então o filtrotem que ser limpo através de retrola-vagem.

Para assegurar quea água esteja livre demicroorganismos pa-togênicos, ela devepassar por um proces-so de desinfecção. Acloração é o métodode desinfecção mais

comumente utilizado na maioria dospaíses. Quantidades suficientes decloro, na forma do gás cloro ou aindade hipoclorito, são adicionadas à águavisando destruir ou inativar os organis-mos alvo. A cloração permanece comosendo um método confiável, de relativobaixo custo e de simplicidade de apli-cação. Outros agentes desinfetantespodem ser as cloraminas, dióxido decloro, ozônio e radiação ultravioleta. Aozonização tem sido bastante utilizadana França e tem ganho popularidadenos Estados Unidos, nos últimos anos(Bunce, 1994).

O cloro se apresenta na forma degás, sob condições normais de pres-são e temperatura.Este gás pode sercomprimido para serestocado em cilin-dros, na forma líqui-da. Como o cloro éum gás altamentetóxico, ele é normal-mente dissolvido emágua, sob pressão reduzida, e asolução concentrada resultante é apli-cada a água que vai ser tratada. O clorotambém pode ser encontrado na formasólida, como hipoclorito de cálcio,Ca(OCl)2, ou ainda na forma de solu-ção, como hipoclorito de sódio, NaOCl.

O gás cloro reage quase comple-tamente com a água para formar o áci-do hipocloroso:

Cl2 + H2O ∆ HOCl + H+ + Cl– (5)O ácido hipocloroso se dissocia,

gerando os íons H+ e OCl:HOCl ∆ H+ + OCl– (6)A presença do cloro diminui o pH

da água pela liberação de íons H+. OpH do meio é importante porqueinfluencia na extensão com que o ácidohipocloroso se ioniza. Sob valores depH inferiores a 7,5, o ácido hipoclorosoé a espécie predominante. Seu poten-cial de desinfecção é cerca de 80 vezessuperior se comparado ao hipoclorito,que é a espécie predominante sobvalores de pH superiores a 7,5. O HOCle o OCl– são denominados cloro livredisponível, o que em outras palavrassignifica disponíveis para a desinfec-ção. Assim sendo, o potencial dedesinfecção do ácido hipocloroso ésignificativamente aumentado sobvalores pH mais baixos, em função damaior proporção de HOCl presente nomeio (Sawyer et al., 1994).

O cloro é uma espécie química alta-mente reativa e quando adicionado aágua deve oxidar substâncias orgâni-cas e inorgânicas igualmente. Em con-seqüência disto, nem todo o cloro adi-cionado a água irá produzir o chamadocloro livre disponível. A quantidade decloro que reage com espécies inorgâ-nicas (Fe2+, Mn2+, NO2

– e NH3) e impu-rezas orgânicas é denominada dedemanda de cloro. Esta demanda de-ve ser satisfeita antes da formação docloro livre disponível.

Os aspectos básicos envolvidos nosucesso da cloraçãosão a dose e o tempode contato. Uma quan-tidade suficiente decloro deve ser adicio-nada para que a de-manda por cloro sejasatisfeita e para geraruma concentração de

pelo menos 0,2 mg.L-1 de cloro livredisponível, após um contato de 10 mi-nutos, sob pH 7. O excesso de clorotambém deve ser evitado, caso con-trário a água irá apresentar um saborcaracterístico indesejado. Isto significaque em uma ETA devem ser feitos tes-tes freqüentes visando se determinara dose correta de cloro a ser aplicada.

Além destes aspectos, a água a ser

Águas no planeta Terra

O cloro é uma espéciequímica altamente reativa

e quando adicionado àágua deve oxidar

substâncias orgânicas einorgânicas igualmente

A água a ser distribuídapara a população deveconter um certo teor de

cloro residual, de modo aprevenir que haja novacontaminação durante oprocesso de distribuição

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distribuída para a população deveconter um certo teor de cloro residual,que pode ser determinado em umaamostra coletada na torneira de nossascasas. Isto é feito para se prevenir quehaja nova contaminação da água,principalmente durante o processo dedistribuição.

Um dos problemas decorrentes douso do cloro como agente de desinfec-ção está relacionado com sua capaci-dade em reagir com as substânciasorgânicas de ocorrência natural, quepodem estar presentes na água. Estasreações produzem os trialometanos(THM), entre eles o clorofórmio, que écancerígeno. Os THM não são removi-dos da água através do tratamentoconvencional, e desta forma deve-seassegurar que a matéria orgânica deveestar ausente da água que vai sersubmetida a cloração.

Considerações finaisOs avanços conquistados na área

de saneamento básico, especialmenteno desenvolvimento de técnicas detratamento de água, têm contribuídopara a melhoria daqualidade de vida deboa parte da popu-lação de nosso pla-neta. Contudo, res-tam ainda vários obs-táculos no estabe-lecimento de um ba-lanço adequado entrenossas necessidadese o funcionamento dos diversos ecos-sistemas da Terra. Primeiramente, éimportante mencionar que uma parcelasignificativa da população mundial ain-da não tem acesso a água tratada. NoBrasil, esta situação não é diferente,pois mais de 50% de nossa populaçãose encontra nesta situação.

A demanda por água de boa quali-dade, tanto de populações rurais quan-to urbanas de países menos desen-volvidos, foi identificada pela ONUcomo o principal desafio mundial exis-tente no início dos anos 80. Passadasduas décadas, verifica-se que a situa-ção pouco se modificou. Ao contrário,observa-se que esta demanda temaumentado, em função do crescimentopopulacional do planeta. Este cresci-mento populacional, aliado ao desen-

volvimento industrial e a necessidadepor alimentos, deve continuar aumen-tando a demanda por água, o que devegerar sérios problemas de abasteci-mento no futuro próximo. Ao mesmotempo torna-se evidente uma progres-siva deterioração na qualidade das fon-tes de água doce, decorrente dodescarte de resíduos domésticos eindustriais para os corpos aquáticosreceptores. Todos estes dados apontampara a necessidade de uma mudançadrástica de nosso comportamento fren-te ao uso da água.

Do ponto de vista quantitativo, aagricultura, que consome cerca de70% da água de boa qualidade exis-tente no planeta, constitui-se no setorcom as maiores potencialidades emtermos de economia, principalmenteatravés do uso de métodos mais efici-entes e de menor desperdício. Quanti-dades significativas de água tambémpodem ser poupadas pelo setor indus-trial, através de processos efetivos dereciclagem e reuso. A adoção de medi-das que implementem o tratamento deresíduos tanto domésticos quanto

industriais tambémtende a contribuir paracom a melhoria daqualidade das águassuperficiais, principal-mente.

Fica portanto evi-dente que tanto no pla-no local quanto global,todas estas questões

terão que ser resolvidas se o que sealmeja é o uso sustentável da água. Istorepresenta um grande desafio e medi-das de natureza política, assim como semostram necessárias mudanças deatitude por parte da população. Aomesmo tempo, novos desafios denatureza científica e tecnológica estãosendo colocados frente à comunidadecientífica mundial, na busca por inova-ções tecnológicas ambientalmente cor-retas. Neste sentido, a compreensão deprocessos fundamentais, assim comosua interdependência, continuarãosendo essenciais. Todos estes objetivossó serão efetivamente alcançados,contudo, se o poder público abandonarmedidas meramente paliativas e inves-tir profundamente na busca e adoçãode novas soluções. O uso sustentável

Águas no planeta Terra

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U.S. GEOLOGICAL SURVEY. WaterScience for Schools home page.[Online]Disponível em http://ga.water.usgs.gov/edu/

da água é vital para nossa sobrevivênciano futuro.

Notas1. Mercadoria em estado bruto ou

produto básico de importância comer-cial, como café, cereais, algodão,petróleo etc., cujo preço é controladopor bolsas internacionais.

2. Para misturas gasosas, 1 ppmv(parte por milhão em volume) correspondea 10-6 x p(total). Portanto, ao nível do mar,onde p(total) = 1 atm, 1 ppmv = 10-6 atm.Entretanto, se p(total) = 0,01 atm (valorencontrado a 30 km de altitude), 1ppmv = 10-6 x 0,01 atm, ou seja, 10-8 atm.

Marco Tadeu Grassi([email protected]),químico, mestre em química analítica e doutor em quí-mica analítica ambiental pela Unicamp, tem pós-dou-torado em engenharia ambiental pela Universidade deDelaware (EUA) e é professor na Universidade Federaldo Paraná.

Todos os dadosapresentados aqui

apontam para anecessidade de uma

mudança drástica de nossocomportamento frente ao

uso da água