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Universidade Federal do Paraná Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Hídricos e Ambiental

Departamento de Hidráulica e Saneamento

PROJETO CLIMASUL

Estudo de Mudanças Climáticas na Região Sul do Brasil

RELATÓRIO PARCIAL Nº 01

Junho - 2009

Coordenador Geral: Prof. Adilson Pinheiro Coordenador Sub-Projeto UFPR: Prof. Cristovão V. S. Fernandes

Convênio MCT/FINEP/CT-HIDRO-IGRH 01/2007

FURB – CLIMASUL

Projeto Climasul: Relatório Parcial nº 01 – Junho/2009 MF-X

TIPO DE DOCUMENTO : Relatório mensal parcial

TÍTULO : Projeto Climasul – Estudo de Mudanças Climáticas na Região Sul do Brasil

COORDENADOR DO PROJETO: Adilson Pinheiro

COORDENADOR DO SUB-PROJETO: Cristovão Vicente Scapulatempo Fernandes

META FÍSICA: MF 5 – Aplicação de Modelos de Simulação Hidrológica e de Qualidade de Corpos Dágua para cenários climáticos

ATIVIDADE 7 – Avaliação dos impactos de mudanças climáticas na geração de poluição difusa em bacias urbanas – Estudo de Caso do Rio Barigui

EQUIPE Cristovão Vicente Scapulatempor Fernandes

Sérgio Michelotto Braga

Carla Cristina Bem/DTI 2

Artur Sass Braga/ ITI 1

OBJETIVO :

Este relatório (Parcial, nº 01) tem como objetivo apresentar os resultados parciais do Projeto Climasul, referente às atividades do sub-projeto “Estudo de Mudanças Climáticas na Geração de Poluição Difusa em Bacia Urbana: Estudo de Caso do Rio Barigüi”.

RESUMO:

O relatório tem um enfoque principal na apresentação de resultados de atividades envolvendo os equipamentos e procedimentos analíticos quantitativos a serem desenvolvidos ao longo do projeto, com especial ênfase para o desenvolvimento do amostrador de poluição difusa, denominado de SB2.

PALAVRAS-CHAVE :

Hydraccess, Macro, Programa, H-500, Datalogger, Dados, Sensores, ADCP, Poluição Difusa

PERÍDODO DE ATIVIDADES :

Maio a Agosto de 2009

Projeto Climasul: Relatório Parcial nº 01 – Junho/2009 MF-X

Sumário

1. INTRODUÇÃO ............................................................................................................... 4

2.2 OBJETIVO...................................................................................................................... 4

2. DESCRIÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO........................................................................4

2.1 BACIA DO RIO BARIGUI ............................................................................................ 4

2.2 MONITORAMENTO DOS PONTOS DE COLETA..................................................... 6

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................................12

3. CONSOLIDAÇÃO DOS PROCEDIMENTOS ANALÍTICOS....... .........................1

2.1 MANUAL DE ANÁLISES FÍSICO-QUÍMICAS ........................................................1

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ..........................................................................56

Projeto Climasul: Relatório Parcial nº 02 – Agosto/2009 MF-X

1 INTRODUÇÃO

1.1 OBJETIVO

Este relatório possui como objetivo descrever a área de estudo, os pontos

amostrados, os parâmetros analisados e suas respectivas metodologias.

2 DESCRIÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO

2.1 BACIA DO RIO BARIGUI

As informações referentes à área de estudo da Bacia do rio Barigüi são baseadas no

Projeto “Avaliação de Benefício-Custo de Medidas de Controle de Cheias e Despoluição

Urbana – Estudo de Caso da Bacia do Rio Barigüi”, realizado pelo Departamento de

Hidráulica e Saneamento da UFPR (2005).

A Bacia do rio Barigüi, localizada entre as coordenadas 25o 13' 24” e 25o 38' 23”

sul e 49o 15' 00” e 49o 22' 29” oeste, está situada no primeiro planalto paranaense na

Região Metropolitana de Curitiba (RMC).

A área total de drenagem da bacia é de 279 km2, sendo 120 km2 no município de

Almirante Tamandaré, 144 km2 em Curitiba e 15 km2 em Araucária. Percorre esses

municípios no sentido norte-sul e possui extensão de 67 km entre sua nascente e a foz no

rio Iguaçu. A figura 1 apresenta a localização da bacia do Barigui.

Ao longo de sua extensão o rio Barigui é enquadrado como classe 2 até o lago

Barigui e como classe 3 a jusante do lago (SUREHMA,1992, CONAMA, 2005).

A bacia apresenta paisagem suavemente ondulada nos terrenos da formação

Guabirotuba, sendo abrupto nos terrenos de rochas Pré-Cambrianas. O desnível do rio

Barigüi desde sua nascente até sua foz é de 97 m. As maiores altitudes encontram-se ao

norte da bacia, atingindo cota máxima de 1210 m. Já as altitudes mínimas, próximas a

1.000 m, são localizadas na região da sua foz.


Figura 1 – Localização da bacia do rio Barigüi na região metropolitana de Curitiba

Possui característica de ser urbanizada em 50 % da região, nos outros 50% possui

menor intensidade usos industriais, agrícolas, de extrações minerais e pecuária.

(Vasconcelos, 2003, DHS, 2005).

As principais áreas de atividades industriais estão localizadas na região sul do

município de Curitiba e em parte de Araucária, sendo elas a Cidade Industrial de Curitiba

(CIC), a Cidade Industrial de Araucária (CIA) e a Refinaria da Petrobrás (REPAR). A

bacia possui cerca de 180 indústrias potencialmente poluidoras, das quais

aproximadamente 140 estão localizadas na CIC.

Ao longo do curso do rio Barigui há parques como o Barigüi e o Tingüi, situados às

margens os quais exercem efeitos de amortecimento dos picos de enchentes com seus

reservatórios e áreas inundáveis, auxiliando a Região Metropolitana com relação aos picos

de precipitação muitas vezes salientes nesta região.


2.2 MONITORAMENTO DOS PONTOS DE COLETA

Durante o projeto serão realizadas coletas mensais durante XXX meses em dois

pontos, BA1 e BA2, localizados em Almirante Tamandaré e Parque Tingui,

respectivamente. A coordenada geográfica dos pontos de coleta estão na Tabela 1.

TABELA 1 – LOCALIZAÇÃO DOS PONTOS DE COLETA

PONTO DE COLETA LATITUDE LONGITUDE BA1 25º19’S 49º18’W BA2 25º13’S 49º18’W

O ponto BA1 está situado à jusante da ETA – Estação Almirante Tamandaré. Esse

ponto foi reinstalado no mês de agosto (20/08/2007) e possui os seguintes equipamentos: 1

pluviômetro, 1 painel solar, 1 régua linimétrica, 1 medidor de nível e 1 datalogger com 7

canais de registro. Esse datalogger foi instalado (na parede) em posição vertical, enquanto

o painel solar e o pluviômetro foram instalados em um poste. Este ponto foi instalado no

mesmo local que projeto “Avaliação de Benefício-Custo de Medidas de Controle de Cheias

e Despoluição Urbana – Estudo de Caso da Bacia do Rio Barigüi” utilizou para seus

estudos. Este local foi escolhido devido à segurança física oferecida aos equipamentos,

pela possibilidade da comparação de dados anteriores já obtidos e pela possibilidade de

avaliação da influência da ETA a montante. Possui uma bacia que contribui

significativamente, a sub-bacia do rio Pacotuba, com área de 58,3 km2, localizada na

cabeceira deste ponto.

A Figura 2 apresenta a região onde estão será realizada as campanhas de qualidade

da água para o monitoramento no BA1.

O BA2 está localizado no Parque Tingüi. Esse ponto possui os seguintes

equipamentos: 1 pluviômetro, 1 painel solar, 1 régua linimétrica, 1 medidor de nível e 1

datalogger com 7 canais de registro. O datalogger, o painel solar e o pluviômetro foram

instalados em um poste.


FIGURA 2 – PONDO DE COLETA BA1

FIGURA 3 – PONDO DE COLETA BA2

O monitoramento da qualidade da água caracterizou parâmetros físicos e químicos,

além de dados de nível e precipitação obtidos por sensores.

Os parâmetros analisados na coluna d’água bem como suas respectivas

metodologias estão descritos na Tabela 2.


TABELA 2 – DESCRIÇÃO DOS PROCEDIMENTOS ANALÍTICOS

PARÂMETRO MÉTODO FAIXA DE DETECÇÃO

DESCRIÇÃO REFERÊNCIA

DBO5

Winkler; determinação do OD pelo método da azida sódica modificada;

> 2 mg O2.L-1

- Determinação do OD inicial e OD final (após incubação da amostra

por 5 dias, 20ºC); - Quantificação da

DBO5 a partir do OD inicial e final, volume de amostra, volume do frasco, prova em branco

e fator de diluição; - Verificação da faixa

ótima(40-70%);

STANDARD METHODS,

methods 4500 - O C & 5210 B (Apha, 1998)


(CONTINUAÇÃO)

PARÂMETRO MÉTODO FAIXA DE

DETECÇÃO DESCRIÇÃO REFERÊNCIA

DQO total e DQO dissolvida

Colorimétrico; determinação pelo método do refluxo

fechado;

< 90 mg O2.L-1

- Refluxo fechado (150ºC, 2h) de 2ml

para: amostra (in natura ou dissolvida*), solução

oxidante (K2Cr2O7) e solução catalítica (Ag2SO4/H2SO4);

- Leitura em espectrofotômetro UV-

Vis (420nm); - Quantificação através de curva de calibração padrão de biftalato de

potássio;

DQO Particulada DQO particulada: DQO total – DQO dissolvida

COD - Carbono Orgânico

Dissolvido

Combustão sob alta temperatura;

determinação pelo método de detecção infravermelho não dispersivo (NDIR);

TC < 25000 mg.l-1 IC < 30000 mg.L-1

Limite de detecção: 4µg.l-1

para TC e IC

- Quantificação do COD em amostra

dissolvida (pH < 2, H2SO4, -20ºC)

- Leitura no aparelho TOC-VCPH, através de curva de calibração

padrão de biftalato de potássio, carbonato de sódio e bicarbonato de

sódio;

TOC-VCPH SHIMADZU

CORPORATION (2003)

UV-Vis

Varredura espectrofotométrica

UV-Vis;

-

- Varredura em espectrofotômetro UV-

Vis na faixa de comprimento de onda 200 nm - 700 nm, em

amostra dissolvida - Conservação para leitura após 48h: congelamento da amostra (-20ºC);

-

Fluorescência Varredura - - Varredura em -


Molecular (IF)

espectrofotométrica de Fluorescência

Molecular (IF);

espectrofotômetro de fluorescência (amostra dissolvida, conservada a -20ºC) em diferentes modalidades: espectros de emissão, espectros de varredura (modo

sincronizado);


(CONTINUAÇÃO)



Fosfato Reativo /Fosfato solúvel/

Ortofosfato

Colorimétrico; método do ácido

ascórbico

0,15 - 1,30 mg P.L-1

Limite de detecção: 10 µg

P.L-1

- Adição de 2 ml da solução reativa

combinada (H2SO4, tartarato de antimônio e potássio, molibdato de

amônio e ácido ascórbico) em alíquotas

de 10 ml da amostra dissolvida;

- Leitura em espectrofotômetro

(λ=880nm), entre 10 e 45 minutos após adição

do reativo; - Quantificação através de curva de calibração padrão de fosfato de potássio monobásico

Adaptado de Murphy and Riley

(1962)

&

STANDARD METHODS,

method 4500 - P E (Apha, 1998)

Fosfato Total e Fosfato Total

dissolvido

Digestão ácida com ácido nítrico/ácido

sulfúrico; Colorimétrico;

método do ácido ascórbico

0,15 - 1,30 mg P.L-1

Limite de detecção: 10 µg

P.L-1

- Digestão de 5 ml da amostra (in natura ou dissolvida) e 200 µl da solução de ácido forte

(HNO3/H2SO4) nas condições: 1h30min e

130ºC - Após digestão,

neutralização com NaOH 6mol.L-1 e

indicador fenolftaleína; - Diluição da amostra

para 25ml(5x) ou 50ml (10x);

- Leitura em alíquotas de 10ml segundo o

método descrito para Fosfato Reativo;

Adaptado de Murphy and Riley

(1962)

&

STANDARD METHODS,

methods 4500 – P B ¶2 & 4500 - P E

(Apha, 1998)

Fosfato Total particulado

Fosfato Total particulado = Fosfato Total – Fosfato Total dissolvido

N-Nitrito (N-NO2

-)

Colorimétrico; determinação pelo

método da sulfanilamida/N-1-

naftil etilenodiamina

10- 1000 µg NO2-

.L-1

- Adição de 400 µl da solução reativa para N-Nitrito em alíquotas de

10 ml da amostra dissolvida*;

- Leitura no aparelho

Adaptação de STANDARD METHODS,

method 4500- NO2-

B (Apha, 1998)


espectrofotômetro (λ=543nm), entre 10

minutos e 2 horas após adição da solução

reativa; - Quantificação através de curva de calibração

padrão de nitrito de sódio;


(CONTINUAÇÃO)



N-Nitrato (N-NO3

-)

Redução pela coluna de Cd/Cu;

Colorimétrico; método da

sulfanilamida/N-1-naftil etilenodiamina

10- 1000 µg NO3-

.L-1

- Redução de 25 ml de amostra dissolvida

(volume final de 50 ml, diluição de 2x); pela

coluna de Cd/Cu - Descarte dos 40 ml iniciais para limpeza; - Leitura da alíquota

final de 10 ml segundo método descrito para N-

Nitrito; - Quantificação através de curva de calibração padrão de nitrato de

potássio;


method 4500- NO3-

E (Apha, 1998)

N-Amoniacal Colorimétrico;

método do fenato (indofenol);

< 0,6 mg.L-1 - concentrações

superiores podem ser obtidas através

de diluição da amostra;

- Adição de 400 µl de solução de fenol, 400µl

de nitroprussiato de sódio e 600µl de solução oxidante (citrato alcalino +

hipoclorito de sódio), em alíquotas de 10 ml da amostra dissolvida; - Leitura no aparelho

espectrofotômetro (λ=640nm), após 3h em

ausência de luminosidade para

estabilização da cor ; -Quantificação através de curva de calibração padrão de cloreto de

amônio;


method 4500-NH3 F (Apha, 1998)

N-Total e N-Total dissolvido

Digestão alcalina com persulfato de potássio;

Redução através da coluna de Cd/Cu; Colorimétrico;

método da sulfanilamida/ N-1-naftil etilenodiamina

< 2,9 mg.L-1 - concentrações

superiores podem ser obtidas através

de diluição da amostra;

- Oxidação alcalina (5ml de amostra in

natura ou dissolvida, 100-110ºC, 30min, 2,5ml da solução

oxidante) de todas as formas de nitrogênio a

N-Nitrato; - Leitura de N-Total (in


method 4500- N C (Apha, 1998)


natura ou dissolvido) na forma de N-Nitrito, após redução na coluna

de Cd/Cu - Quantificação, através de curva de calibração padrão para N-Nitrato;


(CONTINUAÇÃO)



N-total particulado

N-Total particulado = N-Total in natura – N-Total dissolvido

N-Orgânico total N-Orgânico Total = N-Total in natura - ∑ N-Inorgânico (N-NO3-+N-NO2

-+N-NH3) N-Orgânico dissolvido

N-Orgânico dissolvido = N-Total dissolvido - ∑ N-Inorgânico (N-NO3-+N-NO2

-+N-NH3)

N-Orgânico particulado

N-Orgânico particulado = N-Orgânico total – N-Orgânico dissolvido

SS – Sólidos Sedimentáveis;

Cone de Imhoff;

Detecção mínina: 0,1 - 1,0 ml/L; - varia com a

composição da amostra;

- Transferir 1 litro de amostra homogeneizada para o cone de Imhoff; - Aguardar 45 minutos (amostra em repouso) e anotar o valor (ml/L) respectivo a menor

graduação presente na base do cone de Imhoff;

STANDARD METHODS,

method 2540 F (Apha, 1998)

SST – Sólidos Suspensos Totais ;

Gravimétrico;

< 200 mg de resíduo;

-Filtrar em membrana de acetato de celulose Ø 0,45µm (P1 – peso 1)

volume entre 100 e 250 ml de amostra

homogeneizada; - Secar membrana

+resíduo em dessecador (P2 – peso2); SST:obtido

gravimetricamente pela diferença entre P2 e P1 e volume de amostra

filtrada;

Adaptado de STANDARD METHODS, method 2540

B(Apha, 1998)

ST – Sólidos Totais; STV – Sólidos Totais

Voláteis & STF – Sólidos Totais

Fixos ;

Gravimétrico;

< 200 mg de resíduo;

- Evaporação (103-105ºC) de amostra

homogeneizada (50 -150 ml) e secagem em estufa para obtenção de

ST; - Calcinação em mufla

(550ºC) após evaporação para

obtenção de STV; - STF: ST – STV ;

Adaptado de STANDARD METHODS,

method 2540 E (Apha, 1998)


REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

CONAMA – CONSELHO NACIONAL DO MEIO AMBIENTE. Resolução N° 357, de 17 de março de 2005. Dispõe sobre a classificação dos corpos de água e diretrizes ambientais para o seu enquadramento, bem como estabelece as condições e padrões de lançamento de efluentes, e da outras providências. 2005. Ministério do Meio Ambiente.

DHS – DEPARTAMENTO DE HIDRÁULICA E SANEAMENTO (UFPR). Relatório Parcial – PROJETO BARIGÜI – “Avaliação de Benefício-Custo de Medidas de Controle de Cheias e Despoluição Urbana – Estudo de Caso da Bacia do Rio Barigüi”. 2005.

PARANÁ, Portaria SUREHMA N° 20 de maio de 1992, disope sobre o enquadramento de corpos aquáticos no Paraná.

VASCONCELOS, A. F. Neto. Dissertação de mestrado em Engenharia de Recursos Hídricos e Ambiental da Universidade Federal do Paraná. Curitiba, PR. 2003.


Sumário

1. INTRODUÇÃO .............................................................................................................1

1.1 OBJETIVOS..................................................................................................................1

2. CONSOLIDAÇÃO DOS PROCEDIMENTOS ANALÍTICOS....... .........................1

2.1 MANUAL DE ANÁLISES FÍSICO-QUÍMICAS ........................................................1

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ..........................................................................56


1

1. INTRODUÇÃO

A importância da confiabilidade dos dados de qualidade e quantidade de água é de

grande relevância na gestão dos recursos hídricos por ser a base para a tomada de decisão.

Por fornecer os pilares para as ferramentas de suporte de decisão, é necessário que

estes dados, sejam representativos e que apresentem valores que correspondam com a

“fotografia” do instante em que foram amostrados.

Esta confiabilidade dos dados coletados em campo é obtida por meio de análises

físico-químicas realizadas com procedimentos analíticos adequados e executados com

rigor, além da utilização de sensores calibrados, de modo a produzir resultados que

representem com precisão e exatidão as concentrações existentes na amostra.

A obtenção de dados confiáveis evita que erros sejam propagados e venham a

produzir outros, como no caso da modelagem de cenários futuros, calibrados com valores

de concentrações que possuem distorções devido a determinação analítica inadequada ou

execução do procedimento.

1.1 OBJETIVO

Este relatório possui como objetivo descrever parte dos procedimentos analíticos

que serão utilizados na análise da qualidade da água nos pontos de monitoramento do rio

Barigui (BA1 e BA2).

2. CONSOLIDAÇÃO DOS PROCEDIMENTOS ANALÍTICOS

A revisão e adaptação dos procedimentos analíticos realizados no Laboratório de

Engenharia Ambiental Borsari Neto – LABEAM tem como objetivo adequar às

metodologias realizadas e elaborar um manual de procedimentos padrão para os diversos

usuários que venham a utilizar a estrutura laboratorial para desenvolvimento de pesquisas.

A primeira etapa que está sendo desempenhada é a pesquisa e adaptação de

procedimentos analíticos para o monitoramento de qualidade de águas.

2.1 MANUAL DE ANÁLISES FÍSICO-QUÍMICAS

Os parâmetros e seus respectivos procedimentos para determinação analítica

adaptados são apresentados a seguir:

2

OXIGÊNIO DISSOLVIDO – OD

INTRODUÇÃO

O oxigênio dissolvido é o elemento principal no metabolismo dos microrganismos

aeróbios que habitam as águas naturais ou os reatores para tratamento biológico de esgotos.

A determinação da concentração de oxigênio dissolvido em águas é também

imprescindível para o desenvolvimento da análise da DBO, demanda bioquímica de oxigênio

e é parâmetro que indica o nível de poluição de ambientes aquáticos.

Nos reatores anaeróbios de tratamento de esgotos ou lodos, o oxigênio dissolvido na

água exerce efeito tóxico sobre as metanobactérias, devendo ser evitado.

MÉTODO PARA DETERMINAÇÃO

MÉTODO WINKLER MODIFICADO PELA AZIDA SÓDICA

Este método consiste em fixar o oxigênio dissolvido da amostra por meio da adição

das soluções de sulfato manganoso, MnSO4, e a solução álcali-iodeto-azida, que contém

hidróxido de sódio (NaOH), iodeto de sódio (NaI) e a azida sódica (NaN3).

A fixação do oxigênio dissolvido ocorre através da formação de óxido de manganês,

segundo a reação:

Mn(OH2) + ½O2 → MnO2 + H2O

Nesta etapa ocorre intensa floculação da amostra. A azida de sódio é utilizada para a

remoção da interferência de nitritos, que pode ser representada por:

NaN3 + H+ → HN3 + Na+

HN3 + NO2− + H+ → N2 + N2O + H2O

A segunda fase é a liberação de iodo, que ocorre após a adição de ácido sulfúrico

concentrado, que provoca a ruptura dos flocos e o desenvolvimento de uma coloração

amarelada, cuja intensidade é proporcional à concentração de oxigênio dissolvido presente

inicialmente na amostra. Esta reação pode ser expressa por:

MnO2 + 2I- + 4H+ → Mn+2 + I2 + 2H2O

Note-se que o íon iodeto é oxidado a iodo molecular, proporcionalmente à quantidade

de óxido de manganês que, por sua vez, é proporcional à concentração de oxigênio dissolvido

na amostra, conforme mostrado na reação de fixação.

3

A fase final da análise é a titulação do iodo liberado com tiossulfato de sódio

(iodometria). Esta reação pode ser representada por:

2Na2S2O3 + I2 → Na2S4O6 + 2NaI + 10H2O

O indicador desta reação é uma solução de amido, com viragem de azul para incolor.

Os resultados são expressos finalmente em termos de mgO2/L.

Equipamentos

Não necessita.

Vidrarias

• frascos de dbo winkler de 300 ml

• pipetas volumétricas

• béckeres

• erlenmeyer

• bureta de 50 ml

Reagentes

• Solução de Sulfato Manganoso (MnSO4):

Dissolver 480 g de MnSO4.4H2O, ou 400 g MnSO4.2H2O ou 364 g de MnSO4.H2O em

aproximadamente 800mL de água destilada, filtrar em papel de filtro Watman nº 40, e diluir

em balão volumétrico de 1L.

• Solução de Alcali-Iodeto-Azida:

Dissolver em aproximadamente 800mL de água:

- 500g de hidróxido de Sódio (NaOH);

- 135g de iodeto de sódio (NaI);

Diluir em 1L de água destilada; adicionar 10g de Azida Sódica (NaN3) – previamente

dissolvida em 40mL de água destilada.

• Ácido Sulfúrico concentrado;

• Solução indicadora de Amido

Dissolver 5 g de amido em um pouco de água, misturar almofariz e pistilo até formar uma

pasta uniforme; transferir para um bécker contendo 1 L de água fervendo e promover a

mistura; aguardar esfriar e sedimentar por 24 h; retirar o sobrenadante e adicionar a ele 1,25 g

de ácido salicílico e 4 g de cloreto de zinco, para preservar a solução.

4

• Solução Padrão de Tiossulfato de Sódio (Na2S2O3.5H2O) 0,025M:

Dissolver 6,205g de tiossulfato de sódio pentahidratado, juntamente com 1,5mL de Hidróxido

de Sódio 6N (ou 0,4g de NaOH), em aproximadamente 800mL de água destilada, transferir

para um balão volumétrico de 1L e completar o volume.

Padronização: Dissolver aproximadamente 2 g de iodeto de potássio (KI) p.a. em 100 mL de

água deionizada em um elernmeyer de 250 mL. Adicionar 10 mL de solução H2SO4 1:9 (1 ml

de H2SO4 e 9 mL de água deionizada). Acrescentar 20 mL da solução de dicromato de

potássio 0,025 N. Deixar a solução no escuro por 6 min e avolumar para 200 mL. Titular a

solução com o tiossulfato de sódio 0,025 N até a coloração amarelo-palha, acrescentar então 5

gotas do indicador amido e prosseguir a titulação até a viragem do azul para o incolor.

Calcular a normalidade real do tiossulfato:

*VK Cr O K Cr O

Na S O

N

Na S OV

N=

2 2 7 2 722 2 3

2 2 3

em que:

N K2Cr2O7 = normalidade da solução do dicromato de potássio

V K2Cr2O7 = volume da solução do dicromato de potássio

V Na2S2O3 = volume da solução de tiossulfato gasto na titulação

PROCEDIMENTO

1. transferir a amostra para o frasco de winkler evitando agitar a amostra e a formação de

bolhas;

2. adicionar 1 mL de sulfato manganoso;

3. adicionar 1 mL de solução alcalina de iodeto azida;

4. feche o frasco, agite por inversão:

• se houver formação de uma suspensão leitosa, não há oxigênio para ser

determinado na amostra;

• se houver formação de um precipitado de cor marrom prosseguir a análise.

5. adicionar ao fraco 1 mL de H2SO4;

6. fechar o frasco e agitar por inversão novamente até que o precipitado seja dissolvido;

7. transferir do frasco para um elernmeyer, 100 mL da amostra;

5

8. titular com solução de tiossulfato de sódio 0,025 N até o aparecimento de uma cor

amarelo-palha; acrescentar 5 a 6 gotas do indicador amido e prosseguir a titulação e

continue a titulação até a viragem da cor azul para incolor;

9. anote o volume gasto na titulação.

CÁLCULO DO OD

fcVgLmgOD *2*)/( =

em que:

Vg = volume (mL) de tiossulfato de sódio gasto na titulação

fc= fator de correção do tiossulfato de sódio

LIMITE DE DETECÇÃO

Concentração de oxigênio dissolvido (mg/L):

• limite máximo – 7 a 9 mg OD/L

• limite mínimo – 2 mg OD /L

6

DEMANDA BIOQUÍMICA DE OXIGÊNIO – DBO

INTRODUÇÃO

A Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) é um teste no qual procedimentos

padronizados de laboratório são usados para determinar a quantidade de oxigênio relativa em

águas naturais, efluentes domésticos e industriais consumidos para estabilização da matéria

orgânica presente na amostra durante um período de tempo.

O teste de DBO é empregado para determinar os níveis de poluição, para avaliar

cargas poluidoras e para avaliar a eficiência de um determinado sistema de tratamento.

O teste de DBO mais difundido é o DBO520, no qual, as amostras são incubadas por 5

dias a 20ºC, mas também há a DBOU (demanda bioquímica última de oxigênio).

Normalmente é realizado o teste de DBO520 devido ao menor período de incubação e a

degradação que ocorre neste tempo equivale a cerca de 70% da concentração de matéria

orgânica presente.

Pode-se relacionar os valores obtidos no teste de DBO com os obtidos nos testes de

DQO. A relação DQO/DBO indica a biodegrabilidade da amostra. Quanto mais elevada for a

relação, menor é a fração biodegradável, e quando menor a relação, maior a biodegrabilidade

da amostra.

MÉTODOS PARA DETERMINAÇÃO

MÉTODO WINKLER

O teste de DBO tem por objetivo, determinar essa quantidade de oxigênio consumido,

e assim, relacionar com a quantidade de matéria orgânica – biodegradável – presente na

amostra.

O método usualmente empregado para a determinação da DBO é o da diluição,

incubação por um período de 5 dias a 20ºC, com a determinação dos níveis iniciais e finais de

oxigênio através do método da Azida modificado.

Método Winkler

Equipamentos

• garrafão para água de diluição

• incubadora (termo-regulável)

7

Vidrarias

• frascos de dbo de 300 ml


• béckeres

• erlenmeyer

• bureta de 50 ml

Reagentes

• Solução Tampão de Fosfato:

Dissolver em aproximadamente 600mL de água destilada:

- 8,5g de fosfato monobásico de potássio (KH2PO4);

- 21,75g de fosfato bibásico de potássio (K2HPO4);

- 33,4g de fosfato bibásico de sódio heptahidratado (Na2HPO4.7H2O);

- 1,7g de cloreto de amônio (NH4Cl)

Transferir para um balão volumétrico de 1L e completar o volume com água destilada; tal

solução deve ser guardada em baixas temperaturas e na ausência de luz.

• Solução de Sulfato de Magnésio (MgSO4):

Dissolver 22,5g de sulfato de magnésio heptahidratado (MgSO4.7H2O) em aproximadamente

800mL de água, transferir para um balão volumétrico de 1L e completar o volume; tal solução

deve ser guardada em baixas temperaturas e na ausência de luz.

• Solução de Cloreto de Cálcio (CaCl2):

Dissolver 27,5g de cloreto de cálcio anidro em aproximadamente 800mL de água, transferir

para um balão volumétrico de 1L e completar o volume; tal solução deve ser guardada em

baixas temperaturas e na ausência de luz.

• Solução de Cloreto Férrico (FeCl3):

Dissolver 0,25g de cloreto férrico hexahidratado (FeCl3.6H2O) em aproximadamente

800mLde água, transferir para um balão volumétrico de 1L e completar o volume; tal solução

deve ser guardada em baixas temperaturas e na ausência de luz.

• Água de Diluição:

Adicionar a um garrafão previamente limpo e estéril água destilada de acordo com a

necessidade a ser empregada no teste; manter o conteúdo desse garrafão em aeração por, no

8

mínimo, 2 horas; deixar em repouso por aproximadamente 30 minutos, e acrescentar a tal

água 1mL de cada uma das soluções nutriente para cada litro de água destilada usado.

• Solução de Sulfato Manganoso (MnSO4):

Dissolver 480 g de MnSO4.4H2O, ou 400 g MnSO4.2H2O ou 364 g de MnSO4.H2O em

aproximadamente 800mL de água destilada, filtrar em papel de filtro Watman nº 40, e diluir

em balão volumétrico de 1L.

• Solução de Alcali-Iodeto-Azida:

Dissolver em aproximadamente 800mL de água:

- 500g de hidróxido de Sódio (NaOH);

- 135g de iodeto de sódio (NaI);

Diluir em 1L de água destilada; adicionar 10g de Azida Sódica (NaN3) – previamente

dissolvida em 40mL de água destilada.

• Ácido Sulfúrico concentrado;

• Solução Padrão de Tiossulfato de Sódio (Na2S2O3.5H2O) 0,025M:

Dissolver 6,205g de tiossulfato de sódio pentahidratado, juntamente com 1,5mL de Hidróxido

de Sódio 6N (ou 0,4g de NaOH), em aproximadamente 800mL de água destilada, transferir

para um balão volumétrico de 1L e completar o volume.

Padronização: Dissolver aproximadamente 2 g de iodeto de potássio (KI) p.a. em 100 mL de

água deionizada em um elernmeyer de 250 mL. Adicionar 10 mL de solução H2SO4 1:9 (1 ml

de H2SO4 e 9 mL de água deionizada). Acrescentar 20 mL da solução de dicromato de

potássio 0,025 N. Deixar a solução no escuro por 6 min e avolumar para 200 mL. Titular a

solução com o tiossulfato de sódio 0,025 N até a coloração amarelo-palha, acrescentar então 5

gotas do indicador amido e prosseguir a titulação até a viragem do azul para o incolor.

Calcular a normalidade real do tiossulfato:

*VK Cr O K Cr O

Na S O

N

Na S OV

N=

2 2 7 2 722 2 3

2 2 3

em que:

N K2Cr2O7 = normalidade da solução do dicromato de potássio

V K2Cr2O7 = volume da solução do dicromato de potássio

V Na2S2O3 = volume da solução de tiossulfato gasto na titulação

9

• Solução indicadora de Amido

Dissolver 5 g de amido em um pouco de água, misturar almofariz e pistilo até formar uma

pasta uniforme; transferir para um bécker contendo 1 L de água fervendo e promover a

mistura; aguardar esfriar e sedimentar por 24 h; retirar o sobrenadante e adicionar a ele 1,25 g

de ácido salicílico e 4 g de cloreto de zinco, para preservar a solução.

PROCEDIMENTO WINKLER SEM SEMENTE

10. regular o pH das amostras para 6,8 a 7,2 quando estiverem a temperatura ambiente;

11. adicionar a amostra ao frasco preparado de DBO e identificado – completar com a

amostra ou amostra mais a alíquota da diluição. O Standard recomenda pelo menos 5

diluições. As diluições devem ser decididas com base na concentração de DQO.

12. anotar o nº e o volume do frasco ou porcentagem da amostra adicionada em uma ficha

de controle;

13. completar o volume do frasco com água de diluição evitando a formação de bolhas e

turbulências;

14. medir OD inicial por meio do método modificado pela azida sódica;

15. levar à incubadora as amostras para a incubação;

16. após 5 dias determinar a concentração de OD final da amostra.

PROCEDIMENTO WINKLER COM SEMENTE

1. regular o pH das amostras para 6,8 a 7,2 quando estiverem a temperatura ambiente;

2. anotar o nº e o volume do frasco ou porcentagem da amostra adicionada em uma ficha

de controle;

3. adicionar o volume da amostra ao frasco de DBO preparado evitando a formação de

bolhas e turbulências;

4. em um frasco em separado, incubar a semente, adicionando 2mL da semente

preparada, completando o volume com água de diluição;

5. completar o volume do frasco com água de diluição evitando a formação de bolhas e

turbulências;

6. medir OD inicial;

7. levar à incubadora as amostras para a incubação;

8. após 5 dias determinar a concentração de OD final da amostra.

10

PREPARO DA SEMENTE

As sementes utilizadas no teste da DBO podem ser obtidas de amostras in natura de

esgotos, de amostras do próprio efluente após 3 a 8 km do ponto de despejo, de forma a obter

microorganismo adaptados. Também podem ser usados sólidos suspensos ou serem

adquiridos sementes comerciais para DBO.

CÁLCULO DA DBO SEM SEMENTE

( / ) I FOD ODDBO mg L

P−=5

em que :

ODI = concentração de OD inicial (mg/L)

ODF = concentração de OD final (mg/L)

P = fração volumétrica da amostra utilizada (mL)

CÁLCULO DA DBO COM SEMENTE

( )*( / ) I F I FOD OD B B f

DBO mg LP

− − −=5

em que :

ODI = concentração de OD inicial (mg/L)

ODF = concentração de OD final (mg/L)

BI = concentração de OD no controle da semente inicial (mg/L)

BF = concentração de OD no controle da semente final (mg/L)

f = razão da semente diluída na amostra em relação a semente de controle

P = fração volumétrica da amostra utilizada (mL)


Concentração de oxigênio dissolvido (mg/L):

• limite máximo – 7 a 9 mg OD/L

• limite mínimo – 2 mg OD /L

MÉTODO RESPIROMÉTRICO – OXITOP

Baseia-se numa amostra em uma garrafa âmbar sob quantidade suficiente de

microrganismos e nutrientes a temperatura controlada de 20ºC ± 1ºC e que por meio de

11

agitação faz com que o O2 presente na câmara de ar se dissolva no líquido. Os

microrganismos respiram este oxigênio dissolvido na amostra durante o processo de

degradação da matéria orgânica, exalando CO2, que é absorvido por NaOH contido em um

reservatório de borracha, produzindo uma diferença de pressão na garrafa, que é medida pelo

sensor Oxitop, cujo sistema contém este instrumento digital.

MÉTODO OXITOP

Equipamentos

• garrafas de dbo oxitop

• bandeja de agitação magnética

• agitador magnético

• incubadora (termo-regulável)

Vidrarias


Reagentes

• NaOH em pérolas;

• Solução Tampão de Fosfato:

Dissolver em aproximadamente 600mL de água destilada:

- 8,5 g de fosfato monobásico de potássio (KH2PO4);

- 21,75 g de fosfato bibásico de potássio (K2HPO4);

- 33,4 g de fosfato bibásico de sódio heptahidratado (Na2HPO4.7H2O);

- 1,7 g de cloreto de amônio (NH4Cl)

Transferir para um balão volumétrico de 1 L e completar o volume com água destilada; tal


• Solução de Sulfato de Magnésio (MgSO4):

Dissolver 22,5 g de sulfato de magnésio heptahidratado (MgSO4.7H2O) em aproximadamente

800 mL de água, transferir para um balão volumétrico de 1 L e complete o volume; tal


• Solução de Cloreto de Cálcio (CaCl2):

12

Dissolver 27,5 g de cloreto de cálcio anidro em aproximadamente 800 mL de água, transferir

para um balão volumétrico de 1 L e complete o volume; tal solução deve ser guardada em

baixas temperaturas e na ausência de luz.

• Solução de Cloreto Férrico (FeCl3):

Dissolver 0,25 g de cloreto férrico hexahidratado (FeCl3.6H2O) em aproximadamente 800 mL

de água, transferir para um balão volumétrico de 1 L e complete o volume; tal solução deve

ser guardada em baixas temperaturas e na ausência de luz.

• Solução de Amônia (NH4Cl):

Dissolver 38,2 g de cloreto férrico hexahidratado (FeCl3.6H2O) em aproximadamente 800 mL

de água, neutralize o pH para 7,0 com KOH e transfira para um balão volumétrico de 1 L e

complete o volume; tal solução deve ser guardada em baixas temperaturas e na ausência de

luz.

PROCEDIMENTO OXITOP

1. conhecer o valor da DQO da amostra ou a faixa de DBO esperada e de acordo com

estes valores observar na Tabela 1, o volume da amostra e solução nutriente a ser

transferido para a garrafa de Oxitop;

DBO ESPERADA (mg/L)

VOLUME DE AMOSTRA (mL)

VOLUME DE SOLUÇÃO NUTRIENTE (mL)

0 – 40 432 1,7

0 – 80 365 1,5

0 – 200 250 1,0

0 – 400 164 0,6

0 – 800 97 0,4

0 – 2000 43,5 0,2

2. transfira o volume de amostra no frasco de DBO Oxitop;

3. pipete o volume da solução nutriente;

4. coloque a barra magnética dentro da garrafa ;

5. coloque 2 a 3 pastilha de NaOH no reservatório de borracha;

6. coloque o reservatório com cuidado na boca da garrafa;

7. feche a garrafa c/ sensor e coloque sobre o sistema de agitação;

8. conecte o instrumento e verifique os agitadores;

9. pressione simultaneamente as teclas M e S.

13

CÁLCULO DA DBO OXITOP

A concentração final da DBO será dada após o término da análise no leitor do sensor

do Oxitop.


0 – 2000 mg DBO/L

14

DEMANDA QUÍMICA DE OXIGÊNIO – DQO

INTRODUÇÃO

Demanda Química de Oxigênio (DQO) é definida como a quantidade de oxigênio

necessária para oxidar quimicamente a matéria orgânica e inorgânica oxidável de uma

determinada amostra sob condições controladas.

O parâmetro DQO é largamente empregado para avaliação da qualidade de águas e de

efluente industriais e doméstico. Seu valor pode ser correlacionado com outros parâmetros,

como, por exemplo com demanda bioquímica de oxigênio (DBO).


MÉTODO DO REFLUXO ABERTO - TITULOMÉTRICO

A matéria orgânica/inorgânica oxidável é oxidada em meio ácido (H2SO4) por um

forte agente oxidante (K2Cr2O7) em excesso conhecido num condensador de refluxo do tipo

Friedrichs. Toda reação é catalisada por Sulfato de Prata (Ag2SO4) e calor.

Após a digestão o excesso de Dicromato é titulado contra uma solução de Sulfato

Ferroso Amoniacal – SFA – (Fe(SO4)2(NH4)2), e assim determina-se a quantidade de

oxidante consumida na reação; tal quantidade será expressa em termos equivalentes de

oxigênio. O tempo ideal para a digestão é de 2 horas.

Método Refluxo aberto

Equipamentos

• chapa de aquecimento contendo condensadores friedrichs

• balança analítica

Vidrarias

• balão de fundo chato de 500 ml

• pérolas de vidro para controlar ebulição

• espátulas


• balão volumétricos

• dispenser

15

• proveta

• bureta de 50 ml

Reagentes

• Ácido Sulfúrico com Sulfato de Prata:

Adicionar 10 g de Sulfato de Prata em 1 L de Ácido Sulfúrico concentrado. Deixar um dia

para a dissolução.

• Solução de Dicromato de Potássio 0,25 N:

Dissolver 12,259 g de Dicromato de Potássio p.a., previamente seco a 150 ºC por 2 horas, em

aproximadamente 800 mL de água destilada, transferir para um balão volumétrico de 1 L e

completar o menisco.

• Solução de Dicromato de Potássio 0,025N:

Diluir 100mL da solução de Dicromato de Potássio 0,25N em um balão de 1L, completar o

volume com água destilada.

• Solução de Sulfato Ferroso Amoniacal (SFA) 0,25N:

Dissolver 98 g de SFA em aproximadamente 800 mL de água destilada, adicionar 20 mL de

Ácido Sulfúrico concentrado, aguardar esfriar e transferir para um balão volumétrico de 1 L,

completar o volume com água destilada.

Padronização:

1. Adicionar 10 mL de Dicromato de Potássio 0,25 N num erlernmeyer;

2. Elevar o volume do erlernmeyer para 100 mL com água destilada;

3. Adicionar, com um Dispenser, 30 mL de Ácido Sulfúrico;

4. Aguardar esfriar;

5. Adicionar de 3 a 6 gotas de indicador Ferroin;

6. Titular com a solução de SFA até a viragem do indicador (verde para marrom).

Calcular a Normalidade da solução de SFA:

)(*)(2

)(1)( 722

722 OCrKNmLgastoSFAv

mLOCrKvSFAN =

• Solução de Sulfato Ferroso Amoniacal (SFA) 0,025 N:

Diluir 100 mL da solução de SFA 0,25 N num balão volumétrico de 1 L e completar o volume

com água destilada. Padronizar da mesma forma descrita para o SFA 0,25 N, com uma

alteração: utilizar a Solução de Dicromato de Potássio 0,025 N.

• Solução Indicadora de Ferroin:

Dissolver 1,485 g de 1,10 – fenantrolina monohidratada e 695 mg de Sulfato

16

Ferrosos heptahidratado em 100 mL de água destilada;

• Sulfato de Mercúrio.

PROCEDIMENTO PARA DQO > 50 (mg/L)

1. pesar em um balão de fundo chato 0,4 g de sulfato de mercúrio;

2. adicionar ao balão de fundo chato 20 mL da amostra já homogeneizada;

3. adicionar ao balão de fundo chato 10 mL da solução 0,25 N de dicromato de potássio;

4. adicionar ao balão de fundo chato 5 mL de ácido sulfúrico p.a.

5. adicionar ao balão de fundo chato 3 a 4 pérolas de vidro;

6. adicionar ao balão de fundo chato com o auxilio de um dispenser 25 mL de ácido

sulfúrico p.a./sulfato de prata;

7. conectar o balão no condensador de refluxo;

8. deixar em refluxo por 2 horas; desligar o condensador e deixar esfriar;

9. adicionar 5 a 6 gotas de solução indicadora de Ferroin no balão; titular a amostra com

solução de SFA 0,25 N até a viragem do verdeazulado para o marrom;

10. anotar o volume gasto na titulação.

PROCEDIMENTO PARA DQO < 50 (mg/L)

1. pesar em um balão de fundo chato 0,4 g de sulfato de mercúrio;

2. adicionar ao balão de fundo chato 50 mL da amostra já homogeneizada;

3. adicionar ao balão de fundo chato 25 mL da solução 0,025 N de dicromato de

potássio;

4. adicionar ao balão de fundo chato 5 mL de ácido sulfúrico p.a.

5. adicionar ao balão de fundo chato 3 a 4 pérolas de vidro;

6. adicionar ao balão de fundo chato com o auxilio de um dispenser 25 mL de ácido

sulfúrico p.a./sulfato de prata;

7. conectar o balão no condensador de refluxo;

8. deixar em refluxo por 2 horas; desligar o condensador e deixar esfriar;

9. adicionar 5 a 6 gotas de solução indicadora de Ferroin no balão; titular a amostra com

solução de SFA 0,25 N até a viragem do verdeazulado para o marrom;

10. anotar o volume gasto na titulação.

CÁLCULO DA DQO

17

( ))(

8000**1.0*))/( 2 mLVamostra

fcVVLmgODQO ab −

=

em que :

Vb: volume (mL) gasto na titulação do branco

Va: volume (mL) gasto na titulação da amostra

V: volume da amostra (mL)

fc: fator de correção do SFA

MÉTODO DO REFLUXO FECHADO - COLORIMÉTRICO

A matéria orgânica/inorgânica presente na amostra é oxidada por meio do agente

oxidante (K2Cr2O7). O método padrão emprega como reagentes solução padrão de

Hidrogenoftalato de Potássio, solução ácida (Ag2SO4 em H2SO4 concentrado) e solução

digestora (composta de K2Cr2O7, HgSO4 e H2SO4 diluídos em água). O método consiste na

redução do cromo (Cr6+ a Cr3+) e subseqüente análise através da modificação da coloração,

em um espectrofotômetro. Tal processo é usualmente conduzido em um digestor a 150°C, por

2 horas. As leituras obtidas em espectrofotômetro de luz visível. Para valores de DBO

menores que 90 mg/L, a amostra deve ser lida no comprimento de onda de 420 nm, se a DQO

estiver entre 100 a 900 mg/L, a leitura deve ser realizada no comprimento de onda 600 nm.

EQUIPAMENTOS, VIDRARIAS E REAGENTES

Método Refluxo fechado

Equipamentos

• digestor

• espectrofotômetro


Vidrarias

• pipetas graduadas

• frascos de digestão

Reagentes

• Ácido sulfúrico p.a.;

• Sulfato de mercúrio;

18

• Ácido Sulfúrico com Sulfato de Prata:

Adicionar 10 g de Sulfato de Prata em 1 L de Ácido Sulfúrico concentrado. Deixar um dia

para a dissolução;

• Solução digestora:

Dissolver 10.216 g de Dicromato de Potássio p.a., previamente seco a 150 ºC por 2 horas, em

aproximadamente 800 mL de água destilada e 167 mL de ácido sulfúrico p.a. e 33.3 g de

sulfato de mercúrio. Dissolve, aguarde esfriar e transferir para um balão volumétrico de 1 L

até completar o menisco;

• Hidrogenoftalato de Potássio.


Adicionar ao frasco de reação:

1. 2 mL de Solução de Dicromato de Potássio 0,0347 M.

2. 3,5 mL de Ácido Sulfúrico p.a. contendo Sulfato de Prata

3. 0,5 g de HgSO4 p.a.

4. 2 mL da amostra a ser analisada.

5. Tampar o frasco e levar para digestão de 2 horas no bloco digestora 150 °C. Aguardar

o frasco com a amostra resfriar.

6. Transferir a amostra digerida para uma cubeta limpa.

7. Realizar a leitura no Espectrofotômetro a 420 nm, região de maior absorção do Cromo

(III).

8. Fazer paralelamente um BRANCO afim de “Zerar” o espectrofotômetro.


Adicionar ao frasco de reação:

1. 2 mL de Solução de Dicromato de Potássio 0,0347 M;

2. 3,5 mL de Ácido Sulfúrico p.a. contendo Sulfato de Prata;

3. 0,5 g de HgSO4 p.a.;

4. 2 mL da amostra a ser analisada;

5. Tampar o frasco e levar para digestão de 2 horas no bloco digestora 150 °C. Aguardar

o frasco com a amostra resfriar;

6. Transferir a amostra digerida para uma cubeta limpa;

19

7. Realizar a leitura no Espectrofotômetro a 600 nm, região de maior absorção do Cromo

(III);

8. Fazer paralelamente um BRANCO afim de “Zerar” o espectrofotômetro.

CÁLCULO DA DQO – MÉTODO REFLUXO FECHADO

( ))(

8000**1.0*))/( 2 mLVamostra

fcVVLmgODQO ab −

=

em que :

Vb: volume (mL) gasto na titulação do branco

Va: volume (mL) gasto na titulação da amostra

V: volume da amostra (mL)

fc: fator de correção do SFA


Para leituras no comprimento de onda 420 nm: 0 – 90 mg/L.

Para leituras no comprimento de onda de 600 nm: 100 – 900 mg/L.

20

CARBONO ORGÂNICO DISSOLVIDO – COD

INTRODUÇÃO

A análise de carbono em amostras líquidas quantifica a concentração total de carbono

presente não importando a sua estrutura química, isto é, não faz diferença entre os grupos de

compostos.

O carbono orgânico total COT é usado para caracterizar a matéria orgânica dissolvida

e em suspensão em água. Ao contrário da DBO e DQO o COT é independente do estado de

oxidação da matéria orgânica e não sofre a interferência de outros átomos ligados à estrutura

orgânica tais como o nitrogênio e hidrogênio, e espécies inorgânicas como Fe (II) , Mn (II),

sulfeto e cloreto.


A metodologia utilizada na análise é a proposta pelo fabricante do equipamento

utilizado na análise. A determinação da concentração de carbono é realizada pela combustão á

alta temperatura.

Equipamentos

• Analisador de carbono orgânico (marca Shimadzu, modelo TOC – Vcph).

Vidrarias

• Frasco para amostra (50 mL).

Reagentes

• Ácido clorídrico (HCl) 2 M:

Prepare a solução diluindo uma parte de HCl concentrado (12 M) em cinco partes de água

deionizada.

• Soluções Padrões:

Solução padrão para TC: pese 2.125 g de ftalato hidrogênico de potássio, que foi

previamente seco a 105-120 ºC por uma hora e resfriado em um dessecador. Transfira para

um balão volumétrico de 1 L e dissolva em água deionizada. Avolume para 1 L. A

concentração desta solução é 1000 mgC/L.

21

Solução padrão para IC: pese 3,05 g de carbonato hidrogênico de sódio, que foi previamente

seco por 2 h em um dessecador com sílica gel e 4,41 g de carbonato de sódio, previamente

seco por uma hora a 280-290 ºC por uma hora e resfriado em um dessecador. Transfira para

um balão volumétrico de 1 L e dissolva em água deionizada. Avolume para 1 L. A

concentração desta solução é 1000 mgC/L.

Preparação de solução padrão para TC 100 mgC/L: transfira 100 mL da solução padrão

1000 mgC/L de TC para balão volumétrico, 25 mL de solução de HCL 2 M e avolume para 1

L.

PROCEDIMENTO

Inserir o capilar do equipamento analisador de TOC no frasco de amostra e proceder a

determinação.

CÁLCULO DA CONCENTRAÇÃO

Concentração (mgC/L) fornecida pelo analisador de carbono orgânico.

22

SÉRIE DE SÓLIDOS

INTRODUÇÃO

Resíduos ou Sólidos são todas as matérias suspensas ou dissolvidas na água, nos

despejos domésticos ou industriais. Pode-se interpretar o termo sólido como sendo a matéria

que permanece como resíduo após evaporação, secagem ou calcinação, a uma temperatura

preestabelecida e por um tempo fixado.

Os sólidos de uma água podem ser classificados de acordo com o fluxograma disposto

abaixo:

De acordo com o tratamento térmico efetuado na amostra, pode-se, ainda, fragmentar

os sólidos em termos de “fixos” e “voláteis”; sendo que o termo “sólidos fixos” é aplicado ao

resíduo total, em suspensão ou dissolvido, após aquecimento e secagem por um período

específico e a uma temperatura específica. A massa perdida por ignição é chamada de

“sólidos voláteis”; a determinação dessas porções não permite distinguir com precisão entre

matéria orgânica e inorgânica, uma vez que a perda por ignição não envolve apenas a matéria

orgânica, podendo ser em razão da decomposição ou volatilização de vários sais minerais.

23


O método gravimétrico baseia-se na diferença entre massa, dessa forma, a

determinação das várias formas de sólidos prende-se a diferença entre a massa seca e a massa

úmida, em relação ao volume de amostra disposta no teste.

Equipamentos

• bomba de vácuo


• dessecador

• estufa

• mufla

• pinça simples e espátula

• membrana de filtração de 0,45µm

• cone imhoff

Vidrarias

• bécker

• pipeta graduada e volumétrica

• cápsula de porcelana de 50 ml de capacidade

• cápsula de porcelana de 100 ml de capacidade

• kitassato

Reagentes

Não é utilizado nenhuma solução, apenas a amostra.

PROCEDIMENTO – PREPARO DA CÁPSULA

1. ligar a mufla a 550º C +/-5ºC e a estufa a 103-5ºC por 1 hora;

2. colocar uma cápsula limpa na mufla por 1 hora;

3. deixar a cápsula esfriar na estufa por 15 minutos;

4. deixar a cápsula esfriar no dessecador por 30 minutos;

5. levar a cápsula a estufa a 103-5ºC por 1 hora;

6. deixar a cápsula esfriar no dessecador por 30 minutos;

7. pesar a cápsula e anotar o resultado em g(P0).

24

PROCEDIMENTO – DETEMINAÇÃO DE SÓLIDOS TOTAIS

1. 1 –transferir a cápsula uma alíquota homogênea de volume adequado de amostra,

medido em proveta ou pipeta graduada com extremidade larga e evaporar até secura

em banho-maria;

2. levar a cápsula com resíduo em estufa a 103-5ºC por 1 hora;

3. deixar a cápsula esfriar no dessecador por 30-45 minutos;

4. pesar a cápsula com resíduo e anotar o resultado em g (P1);

5. expressar o resultado:

( ))(

000.000.1*01)/(

mLVamostra

PPLmgST

−=

PROCEDIMENTO – DETEMINAÇÃO DE SÓLIDOS TOTAIS FIXOS

1. colocar a mesma cápsula anteriormente usada em mufla a 550º C +/-5ºC por 1 hora;

2. deixar a cápsula esfriar na estufa por 15 minutos;

3. deixar a cápsula no dessecador por 30 – 45 minutos;

4. pesar a cápsula e anotar o resultado em g (P2);

5 – expressar o resultado:

( ))(

000.000.1*02)/(

mLVamostra

PPLmgSTF

−=

PROCEDIMENTO – DETEMINAÇÃO DE SÓLIDOS TOTAIS VOLÁTEIS

1. é obtido por cálculo da diferença entre os Sólidos totais e os Sólidos Totais Fixos;


STFSTLmgSTV −=)/(

PROCEDIMENTO – PREPARO DO CADINHO

1. ligar a mufla a 550º C +/-5ºC e a estufa a 103-5ºC por 1 hora;

2. colocar um cadinho limpo com a membrana de fibra de vidro de 0,45 µm na mufla por

1 hora;

3. deixar o cadinho esfriar na estufa por 15 minutos;

4. colocar o cadinho esfriar no dessecador por 30 – 45 minutos;

5. levar o cadinho com a membrana de fibra de vidro na estufa 103 – 5ºC por 1 hora;

6. deixar a cápsula esfriar no dessecador por 30 – 45 minutos;

25

7. pesar a cápsula e anotar o resultado em g (P0).

PROCEDIMENTO – DETERMINAÇÃO DE SÓLIDOS SUSPENSOS TOTAIS

1. transferir o papel filtro fibra de vidro em um porta filtro, e filtrar a amostra;

2. retirar o papel filtro fibra de vidro do porta filtro e transferir novamente para a cápsula

correspondente;

3. levar a cápsula com resíduo, em estufa a 103 – 5ºC por 1 hora;

4. deixar a cápsula esfriar no dessecador por 30 – 45 minutos;

5. pesar a cápsula com resíduo e anotar o resultado em g (P1);


( ))(

000.000.1*01)/(

mLVamostra

PPLmgSST

−=

PROCEDIMENTO – DETERMINAÇÃO DE SÓLIDOS SUSPENSOS FIXOS

1. colocar a mesma cápsula, usada anteriormente em mufla a 550 +/- 50ºC por 1 hora;

2. deixar a cápsula na estufa 103 – 5ºC por 15 minutos;

3. deixar a cápsula esfriar no dessecador por 30 minutos ou mais;

4. pesar a cápsula e anotar o resultado em g (P2);


( ))(

000.000.1*02)/(

mLVamostra

PPLmgSSF

−=

PROCEDIMENTO – DETERMINAÇÃO DE SÓLIDOS SUSPENSOS VOLÁTEIS

1. é obtido pela diferença entre os sólidos suspensos totais e os sólidos suspensos fixos;


SSFSSTLmgSSV −=)/(

PROCEDIMENTO – DETERMINAÇÃO DE SÓLIDOS SEDIMENTÁVEIS

1. homogeneizar vigorosamente a amostra;

2. transferir a amostra para o cone até a marca de 1000 mL;

3. deixar em repouso por 45 minutos;

4. passar vagarosamente um bastão de vidro na parede interna do cone, ou gira-lo

suavemente entre as mãos;

26

5. deixar em repouso por mais 15 minutos;

6. determinar o volume, em mL, ocupado pelos sólidos sedimentáveis;

7. anotar o valor lido;

8. expressar o resultado em mL/L pela leitura direta no cone Imhoff.

27

UV-VIS

INTRODUÇÃO

Espectrofotometria na região UV-VIS do espectro eletromagnético é uma das técnicas

analíticas mais empregadas, em função de robustez, custo relativamente baixo e grande

número de aplicações desenvolvidas.

O método consiste em fazer uma leitura de varredura entre faixas de comprimento da

onda na região do ultravioleta – visível, normalmente as amostras são lidas entre os

comprimentos de onda de 200 a 800 nm.

A resposta da absorção será em função dos constituintes orgânicos que compõe a

amostra. Cada composto ou grupo de composto possui picos de intensidade de absorção em

faixas distintas do espectro.


Leitura em espectrofotômetro.

Equipamentos

• espectrofotômetro UV-vis

• bomba a vácuo

• membrana de fibra de vidro

Vidrarias

• cubeta de vidro

• kitassato

• elermenyer

• pipeta volumétrica

Reagentes

Não há uso de soluções no preparo da amostra.

PROCEDIMENTO

1. filtrar a amostra em membrana de fibra de vidro;

2. transferir para uma cubeta;

3. ler no espectrofotômetro entre os comprimentos de onda de 200 a 800 nm.

28

NITRITO – NO 2-


A concentração de N-NO2- é determinada através da formação de um azo corante, de

coloração púrpura característica, em faixa de pH entre 2,0 e 2,5, decorrente da complexação

entre sulfanilamida e N-(1-naftil)-etilenodiamina.

Equipamentos

• bomba a vácuo



Vidrarias

• balão volumétrico de 50 mL


• pipetas volumétricas ou graduadas

• cubeta

Reagentes

• Solução estoque padrão de N-NO2-:

Dissolver 0,308 g de Nitrito de sódio (NaNO2) em água destilada. Avolumar para 250 mL

com água destilada em balão volumétrico.

* 1 ml = 250µg N ou 250 mg.L-1

* Preservar com 1 ml de CHCl3 - Estabilidade de 1 mês após o preparo.

* Armazenar em frasco âmbar e acondicionar em ambiente refrigerado (4ºC)

• Solução intermediária padrão de N-NO2-:

Diluir 10 mL da Solução Estoque em água destilada. Avolumar com água destilada para 50

mL, em balão volumétrico.

* 1mL = 50 µg N ou 50 mg.L-1

* Preparo deve ser realizado apenas para o uso imediato.

• Solução padrão para calibração de N-NO2-:

29

Diluir 10 mL da Solução Intermediária em água destilada. Avolumar com água destilada para

100 mL, em balão volumétrico.

* 1mL = 0,5 µg N ou 0,5 mg.L-1


• Solução reativa para N-NO2-:

Adicionar 25 mL de Ácido fosfórico (H3PO4) P.A. 85% em aproximadamente 200 mL de

água destilada. Adicionar, na seqüência, 2,5g de Sulfanilamida (C6H8N2O2S). Após

dissolução total, adicionar 0,25g de N-1-naftil etilenodiamina dihidroclórico (C12H4N2.2HCl).

Após dissolução total, aferir com água destilada, para um volume final de 250 mL em balão

volumétrico.

* Estabilidade de 1 mês.

* Acondicionamento em ambiente refrigerado (4ºC).

* 250 mL = 0,4 mL (volume para uma amostra) x 3 (triplicata) = 1,2 mL = aproximadamente 205

amostras.

PROCEDIMENTO – CALIBRAÇÃO DO MÉTODO

A calibração do método é realizada através de curva de calibração padrão, descrito na

seqüência:

- A partir da solução padrão, preparar, em balões volumétricos de 50 mL, a seguinte curva de

calibração (volume final com água destilada):

Concentração N-NO2- (µg.L-1) Volume N-NO2

- (ml) 0 (branco) -

5 0,5 10 1 25 2,5 50 5 100 10

*Para uma melhor confiabilidade e verificação da linearidade da curva de calibração, esta pode ser preparada em duplicata ou triplicata.

- Posteriormente ao preparo das soluções padrões, conforme a tabela acima, retirar, com

auxílio de uma pipeta volumétrica, uma alíquota de 10 mL de cada padrão e reservar em outro

frasco.

- Juntamente aos padrões, realizar prova em branco utilizando alíquotas de 10 mL de água

destilada.

- Adicionar 0,4 mL da Solução Reativa para N-NO2- em cada alíquota (padrão e branco) e

misturar por inversão.

30

- Leitura em espectrofotômetro (λ = 543 nm) entre 10 min e tempo máximo de 2 horas.

- Equação da reta, obtida com a plotagem do gráfico: absorbância (eixo y) X concentração

(eixo x).

- Verificar coeficiente de linearidade: R > 0,980.

- Realizar comparação com a curva de calibração padrão apresentada abaixo:

0 20 40 60 80 1000,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

Abs

orbâ

ncia

N-NO2- (µµµµg.L-1)

Eq.Reta: Conc=(Abs+0,00514)/0,00305R = 0,99866

PROCEDIMENTO – DETERMINAÇÃO DA CONCENTRAÇÃO DE NO2- EM

AMOSTRAS

1. homogeneizar bem a amostra presente no frasco de coleta;

2. transferir 50 mL de amostra para o sistema de filtragem a vácuo;

3. filtrar em membrana de acetato de celulose Ø 0,45 µm;

4. a partir da fração dissolvida, retirar alíquotas de 10 mL (triplicata) e reservar em

frascos secundários;

5. adicionar 0,4 mL da Solução Reativa para N-NO2- em cada alíquota e misturar por

inversão. Realizar o mesmo procedimento para o branco;

6. realizar prova em branco, utilizando alíquotas de 10 mL de água destilada;

7. leitura em espectrofotômetro (λ = 543 nm) entre 10 min e tempo máximo de 2

horas.

* TODO o material utilizado na quantificação de N-NO2- deve passar por banho de solução ácida

de HCl 0,5 mol/L e repetidas lavagens com água destilada.

* A quantidade máxima de 50 mL de amostra é o suficiente para quantificação.

31


Quantificação da concentração de N-NO2- (mg/L ou µg/L) através da equação da reta,

obtida na curva de calibração.

LIMITE DE DECTEÇÃO

O método para quantificação de N-NO2- é aplicável para leitura na faixa de

concentração entre 5 e 1000 µg/L. Para concentrações superiores, sugere-se a diluição da

mesma e, posteriormente, quantificação através do fator de diluição fdiluição.

32

NITRATO – NO 3-


A concentração de N-NO3- é determinada, quantitativamente, através da redução para

N-NO2-, em presença de grânulos de cádmio (Cd). Posteriormente, o N-NO2

- é quantificado

segundo o método da sulfanilamida (ver POP nº. 01 / N-NO2-).

Equipamentos

• bomba a vácuo



Vidrarias



• pipetas volumétricas ou graduadas

• cubeta

Reagentes

• Solução estoque padrão de N-NO3-:

Dissolver 0,18045g de Nitrato de potássio (KNO3), previamente seco em estufa (105ºC / 24h)

em água destilada. Avolumar para 250 mL com água destilada em balão volumétrico.

* 1mL = 100 µg N-NO3- ou 100 mg.L-1.

* Preservar com 1 mL de CHCl3 - Estabilidade de 6 mês após o preparo.

* Armazenar em frasco âmbar e acondicionar em ambiente refrigerado (4ºC)

• Solução intermediária padrão de N-NO3-:


mL, em balão volumétrico.

* 1mL = 10 µg N-NO3- ou 10 mg.L-1


• Solução de sulfato de cobre 2% (CuSO4):

33

Dissolver 10 g de CuSO4 em aproximadamente 300 mL de água destilada. Avolumar com

água destilada para 500 mL, em balão volumétrico.

* Armazenar em frasco âmbar e acondicionar em ambiente seco.

• Solução estoque de NH4Cl – EDTA:

Dissolver 13 g de Cloreto de amônio (NH4Cl) e 1,7 g de EDTA em aproximadamente 800 mL

de água destilada. Avolumar com água destilada para 1000 mL, em balão volumétrico.

* Verificar pH da solução e, se necessário, ajustar para pH 8,5.

* Armazenar em frasco âmbar e acondicionar em ambiente refrigerado (4ºC).

• Solução diluída de NH4Cl – EDTA:

Diluir 300 mL da solução estoque de NH4Cl - EDTA (2.4) para 500 mL (volume final), com

água destilada, em balão volumétrico.




água destilada. Adicionar, na seqüência, 2,5 g de Sulfanilamida (C6H8N2O2S). Após

dissolução total, adicionar 0,25 g de N-1-naftil etilenodiamina dihidroclórico (C12H4N2.2HCl).


volumétrico.




amostras.



seqüência:

- A partir da solução estoque intermediária preparar, em balões volumétricos de

50 mL a seguinte curva de calibração (volume final com água destilada):

34

Concentração N-NO3- (µg/L) Volume N-NO3

- (mL) 0 (branco) -

50 0,25 100 0,5 300 1,5 500 2,5 800 4,0


Após o preparo das soluções padrões e suas respectivas concentrações, seguir para a

próxima etapa: processo de ativação da coluna de Cd-Cu, descrito na sequência:

1. - Passar pela coluna de Cd-Cu uma alíquota de 20 - 25 mL de solução de sulfato de

cobre 2%;

2. - Na sequência, passar alíquota de 50 mL de solução diluída de NH4Cl – EDTA;

3. - Após a solução de NH4Cl - EDTA, lavar a coluna com alíquotas de 50 - 100 mL

de água destilada;

4. - Retirar uma alíquota de 10 mL e adicionar 0,4 mL da solução reativa para N-

NO2-. Verificar a presença ou não da coloração púrpura (desenvolvimento da cor,

indica a presença de N-NO2-);

5. - Na presença de cor, lavar a coluna novamente com alíquota de 50 - 100 mL de

água destilada e realizar novo teste para verificar a limpeza da coluna;

Após ativação da coluna de Cd-Cu, seguir as etapas para a calibração do método, descrito na

seqüência (considerando soluções padrões preparadas para volume final de 50mL):

- Passar o primeiro padrão pela coluna. Descartar, aproximadamente, os primeiros 35 mL da

solução.

- Coletar, em balão volumétrico, os próximos 10 mL e transferir para um frasco secundário.

- Nesta alíquota de 10 mL, adicionar 0,4 mL da solução reativa para N-NO2-.

- Leitura em espectrofotômetro (λ = 543 nm) entre 10 min e tempo máximo de 2 horas.

- Realizar o mesmo procedimento para as próximas soluções padrões preparadas.

- Passar pela coluna de Cd-Cu uma prova em branco, seguindo modo de preparo para os

padrões, porém, utilizando apenas água destilada.

Equação da reta, obtida com a plotagem do gráfico: absorbância (eixo y) X concentração

(eixo x).



35

0 200 400 600 8000,0

0,4

0,8

1,2

1,6

2,0

Eq.Reta: Conc=(Abs-0,02655)/0,00234R = 0,99959

Abs

orbâ

ncia

N-NO3- (µµµµg.L-1)

ATENÇÃO : a leitura das soluções padrões deve manter durante a passagem pela coluna de Cd-Cu a mesma

vazão, assim como as amostras a serem quantificadas posteriormente. Isto se deve ao fato de vazões diferentes

ocasionarem alterações na sensibilidade da coluna, podendo ocasionar alterações na detecção de padrões e

amostras.

- A verificação da sensibilidade da coluna de Cd-Cu pode ser realizada da seguinte maneira: caso você tenha

utilizado a mesma solução reativa para N-NO2-, tanto na calibração de N-NO2

- como de N-NO3-, compare os

resultados obtidos para a absorbância do último padrão de N-NO2- e o primeiro padrão de N-NO3

- (dados a partir

das tabelas de calibração deste manual, indicam a mesma concentração para ambos).

- Considerando a absorbância de N-NO2- (último padrão) igual a 100%, verificar a relação com o valor

encontrado para N-NO3-. Considerando como exemplo, a calibração padrão para N-NO2

- e N-NO3- presente neste

manual, a partir dos dados de absorbância, verifica-se uma sensibilidade de aproximadamente 95%, ou seja,

indica uma boa eficiência da coluna de Cd-Cu na redução de N-NO3- para N-NO2

-.

PROCEDIMENTO – DETERMINAÇÃO DA CONCENTRAÇÃO DE NO2- EM

AMOSTRAS

1. primeiramente, verificar ativação da coluna de Cd-Cu. Caso, anteriormente à

quantificação das amostras, tenha sido preparado uma calibração padrão, a coluna não

precisa ser ativada novamente;




5. a partir da fração dissolvida, transferir, com o auxílio de uma pipeta volumétrica, 5 mL

da amostra (triplicata) para balão volumétrico de 50 mL;

36

6. adicionar 5 mL da solução diluída de NH4Cl – EDTA;

7. aferir o balão volumétrico com água destilada;

ATENÇÃO : seguindo este procedimento acima, você estará realizando uma diluição de 10 vezes de sua

amostra, a qual, deve ser utilizada posteriormente para correção do valor encontrado através da curva de

calibração. Considerando que uma diluição de 10 vezes pode estourar a calibração do método ou ficar abaixo da

detecção do mesmo, verificar nova diluição para quantificação de N-NO3- na amostra, como os exemplos abaixo:

- 25 mL de amostra + 5 mL de solução diluída de NH4Cl - EDTA para volume final de 50 mL (diluição de 2

vezes).

- 1 mL de amostra + 5 mL de solução diluída de NH4Cl - EDTA para volume final de 50 mL (diluição de 50

vezes).

- Dando continuidade ao procedimento analítico, após diluição do padrão, passar o mesmo

através da coluna de Cd-Cu

8. descartar, aproximadamente, os primeiros 35 mL da amostra;

9. coletar, em balão volumétrico, os próximos 10 mL e transferir para um frasco

secundário;

10. nesta alíquota de 10 mL, adicionar 0,4 mL da solução reativa para N-NO2-;

11. leitura em espectrofotômetro (λ = 543 nm) entre 10 min e tempo máximo de 2 horas;

12. o mesmo procedimento deve ser realizado para as réplicas da amostra e para outras

amostras;

13. após a passagem da amostra, seguir o mesmo procedimento para realização de uma

prova em branco, utilizando água destilada.


Quantificação da concentração de N-NO3- (mg/L ou µg/L) através da equação da reta,



O método para quantificação de N-NO3- é aplicável para leitura na faixa de

concentração entre 10 e 1000 µg/L.

37

NITROGÊNIO AMONIACAL – NH 3+-

MÉTODO PARA DETERMINAÇÃO – MÉTODO DO FENATO

A presença de um composto de intensa coloração azul característica, indofenol, é

formada através da reação entre a concentração de N-NH3 presente na amostra, hipoclorito de

sódio e fenol, tendo o nitroprussiato de sódio como catalisador da reação.

Equipamentos



Vidrarias



• pipetas volumétricas e graduadas

• cubeta.

Reagentes

• Solução estoque padrão de NH4Cl:

Dissolver 0,3819 g de cloreto de amônio (NH4Cl), previamente seco em estufa (100ºC/2h),

em aproximadamente 80 mL de água destilada. Avolumar com água destilada para 100 mL,

em balão volumétrico.


* Estabilidade de 1 mês após o preparo.

* 1mL = 1mg N ou 1mL = 1,22 mg N-NH3.

• Solução intermediária padrão de N-NH3:


mL (diluição de 20x), em balão volumétrico.

* Concentração final de 61 mg.L-1

* Preparo deve ser realizado para uso imediato.

• Solução de fenol:

38

Misturar 11,1 mL de fenol liquefeito (≥ 89%) com álcool etílico p.a. (95%). Avolumar com

álcool etílico p.a. (95%) para 100 mL, em balão volumétrico.

* ATENÇÃO: Durante o preparo, utilize luvas e óculos de proteção e sempre que for manusear o fenol (reagente

ou solução para N-NH3), realiza o mesmo, SEMPRE, em capela com ventilação; O fenol é altamente

cancerígeno e todos os procedimentos de segurança devem ser adotados na hora de seu uso.

• Solução de nitroprussiato de sódio:

Dissolver 0,5 g de nitroprussiato de sódio 80 mL de água destilada. Avolumar com água

destilada para 100 mL, em balão volumétrico.


* Estabilidade de 1 mês após o preparo.

• Solução de citrato alcalino:

Dissolver 100 g de citrato trisódico em 250 mL de água destilada. Adicionar 10 g de

hidróxido de sódio e dissolver novamente. Avolumar com água destilada para 500 mL, em

balão volumétrico.


• Solução de hipoclorito de sódio:

Solução comercial 5%.

* Verificar reposição desta solução a cada 2 meses, devido à decomposição após abertura do

frasco.

• Solução oxidante:

Misturar em um becker, 100 ml da solução de citrato alcalino e 25 ml de hipoclorito de sódio

5%.




seqüência:

-A partir da solução padrão preparar, em balões volumétricos de 50 mL, a seguinte curva de


39

Concentração N-NO3- (µg/L) Volume N-NO3

- (mL) 0 (branco) -

122 0,1 488 0,4 976 0,8 1464 1,2 2440 2




frasco.


destilada.

- Adicionar nesta ordem: 0,4 mL da solução de fenol, 0,4 mL da solução de nitroprussiato de

sódio e 0,6 mL da solução oxidante.

- Fechar o frasco e misturar por inversão.

- Manter no escuro por período de 3h para desenvolvimento da cor.

- Leitura em espectrofotômetro (λ = 630 nm). Tempo máximo para leitura de 24h.


(eixo x).



0 500 1000 1500 2000 25000,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

A

bsor

bânc

ia

N-NH3 (µµµµg.L-1)

Eq.Reta: Conc=(Abs+0,00124)/3,21444E-4R = 0,99997

40

PROCEDIMENTO – DETERMINAÇÃO DA CONCENTRAÇÃO DE NH3+ EM

AMOSTRAS



3. filtrar em membrana de acetato de celulose Ø 0,45µm;



5. adicionar nesta ordem: 0,4 mL da solução de fenol, 0,4 mL da solução de

nitroprussiato de sódio e 0,6 mL da solução oxidante, para cada alíquota;

6. fechar o frasco e misturar por inversão;

7. manter no escuro por período de 3 h para desenvolvimento da cor;

8. leitura em espectrofotômetro (λ = 630 nm). Tempo máximo para leitura de 24h.

ATENÇÃO: O método do fenato para quantificação de N-NH3 acaba por gerar um resíduo composto,

principalmente, por fenol, devido à existência deste reagente nas etapas de reação do método. Assim, todo e

qualquer material líquido gerado por este método devem ser armazenados em frascos próprios para o resíduo de

fenol / N-NH3.

Ao utilizar este método na quantificação de N-NH3 procure sempre cobrir muito bem o fraco contento a amostra

e as soluções para a reação. Uma alternativa é o uso de parafilm no frasco, evitando assim, a volatilização da

solução de fenol para o ambiente do laboratório.


Quantificação da concentração de N-H3+ (mg/L ou µg/L) através da equação da reta,



O método para quantificação de N-H3+ é aplicável para leitura na faixa de

concentração entre 10 e 1000 µg/L.

41

NITROGÊNIO TOTAL

MÉTODO PARA DETERMINAÇÃO – MÉTODO DA DIGESTÃO POR

PERSULFATO DE POTÁSSIO

Quantificação de N-Total através de uma oxidação alcalina em temperaturas entre 110

- 125ºC, para conversão de todas as formas de nitrogênio presentes a N-NO3- e posterior

redução pela coluna de Cd-Cu para detecção na forma de N-NO2- .

Equipamentos


• digestor


Vidrarias

• frascos para digestão




• cubeta

Reagentes

• Solução digestora:

20,1 g de persulfato de potássio (< 0,001% N), em aproximadamente 80mL de água destilada

Adicionar 0,3 g de hidróxido de sódio p.a. e dissolver novamente. Avolumar com água

destilada para 100 mL, em balão volumétrico.


• Solução tampão de borato:

Dissolver 30,9 g de ácido bórico (H3BO3) em aproximadamente 300 mL em água destilada.

Adicionar 4 g de hidróxido de sódio p.a. e dissolver novamente.. Avolumar com água

destilada para 500 mL (diluição de 20x), em balão volumétrico.

• Solução de sulfato de cobre 2%:

42

Dissolver 10 g de CuSO4 em aproximadamente 300 mL de água destilada. Avolumar com


* Armazenar em frasco âmbar e acondicionar em ambiente seco.

• Solução estoque de NH4Cl – EDTA:

Dissolver 13 g de Cloreto de amônio (NH4Cl) e 1,7 g de EDTA em aproximadamente 800 mL

de água destilada. Avolumar com água destilada para 1000 mL, em balão volumétrico.

* Verificar pH da solução e, se necessário, ajustar para pH 8,5.


• Solução diluída de NH4Cl – EDTA:

Diluir 300 mL da solução estoque de NH4Cl - EDTA (2.4) para 500 mL (volume final), com

água destilada, em balão volumétrico.




água destilada. Adicionar, na seqüência, 2,5g de Sulfanilamida (C6H8N2O2S). Após

dissolução total, adicionar 0,25g de N-1-naftil etilenodiamina dihidroclórico (C12H4N2.2HCl).


volumétrico.




amostras.


A calibração do método é a utilizada para a determinação do nitrato.

PROCEDIMENTO – DETERMINAÇÃO DA CONCENTRAÇÃO DE NITROGÊNIO

TOTAL EM AMOSTRAS


2. transferir, com o auxílio de uma pipeta volumétrica, 5 mL da amostra para tubos

de ensaio com rosca para uso em digestores;

3. adicionar ao volume de amostra, 2,5 mL da solução digestora;

4. fechar bem os tubos para digestão e misturar por inversão;

43

5. realizar a digestão em aparelho digestor por um período de 30 min e temperatura

entre 110 ºC e 125ºC;

6. após término da digestão, retirar os tubos e esperar esfriar os mesmos;

7. após resfriamento dos tubos de ensaio contendo as amostras, adicionar em cada

tubo, 1 mL da solução de ácido bórico;

8. fechar o tubo e misturar por inversão 3 vezes;

9. transferir o volume presente no tubo de ensaio para um balão volumétrico de 50

mL;

10. adicionar 5 mL da solução de NH4Cl-EDTA diluída;

11. aferir o balão volumétrico com água destilada;

12. passar a amostra pela coluna de Cd-Cu (ver etapa de ativação da coluna de Cd-

Cu);

13. descartar, aproximadamente, os primeiros 35 mL;

14. coletar, em balão volumétrico, os próximos 10 mL e transferir para um frasco

secundário;

15. nesta alíquota de 10 mL, adicionar 0,4 mL da solução reativa para N-NO2-;

16. leitura em espectrofotômetro (λ = 543 nm) entre 10 min e tempo máximo de 2

horas;

O mesmo procedimento deve ser realizado para as réplicas da amostra e para outras

amostras. Após a passagem da amostra, seguir o mesmo procedimento para realização de uma

prova em branco, utilizando água destilada.

ATENÇÃO: Seguindo este procedimento acima, descrito para N-Total, você estará fazendo uma diluição de 10

vezes da amostra, ou seja, foram tomados 5 ml iniciais da amostra, passado pela digestão e antes de passar pela

coluna de Cd-Cu foi diluída para 50ml. Para este exemplo, o valor obtido para a absorbância deve ser corrigido

com um fator de diluição de 10 vezes, de modo a se obter o valor de concentração real.


Quantificação da concentração de N-Total (mg/L ou µg/L) através da equação da reta,

obtida na curva de calibração para N-NO3-.


44

O método para quantificação de N-Total é aplicável para leitura de concentrações <

2,9 mg/L. Concentrações superiores ao limite podem ser obtidas através da diluição da

amostra e, posteriormente, quantificação através do fator de diluição fdiluição.

45

NITROGÊNIO ORGÂNICO


Aplicando as metodologias descritas para a série de nitrogênio até o presente

momento, quantificamos N-Org da seguinte forma:

N-TOTAL - ∑N-Inorgânico = N-Orgânico.

46

FÓSFORO REATIVO SOLÚVEL – ORTOFOSFATO

MÉTODO PARA DETERMINAÇÃO – MÉTODO DO ÁCIDO ASCÓRBIC O

A reação entre molibdato de amônio e antimônio tartarato de potássio em meio ácido

(H2SO4) com ortofosfato, formam o ácido fosfomolibdico, que em presença de ácido

ascórbico é reduzido para fosfomolibdato, composto de coloração azul intensa característica.

Equipamentos



Vidrarias




• elernmeyer


• cubeta

Reagentes

• Solução padrão para fosfato:

Dissolver 0,02195 g de fosfato de potássio monobásico anidro (KH2PO4) em

aproximadamente 80 mL de água destilada. Avolumar com água destilada para 100 mL, em

balão volumétrico.


• Solução Ácido sulfúrico 2,5 M:

Diluir 70 ml de H2SO4 (conc) em aproximadamente 400 mL de água destilada. Avolumar com


• Solução de tartarato de antimônio e potássio:

Dissolver 0,6858 g de tartarato de antimônio e potássio em, aproximadamente 200. Avolumar

com água destilada para 250 mL, em balão volumétrico.

47


• Solução de molibdato de amônio:

Dissolver 10 g de molibdato de amônio em, aproximadamente, 200 mL de água destilada.

Avolumar com água destilada para 250 mL, em balão volumétrico.


• Solução de ácido ascórbico:

Dissolver 1,76 g de ácido ascórbico em, aproximadamente, 80 mL de água destilada.

Avolumar com água destilada para 100 mL, em balão volumétrico.


* Estabilidade de 1 semana.

• Solução reativa combinada (Mix):

Adicionar com o auxílio de pipetas volumétricas e/ou graduadas os seguintes reagentes, na

ordem e proporção de volume: 50 mL de H2SO4 2,5 mol.L-1 + 5 mL de tartarato de antimônio

e potássio + 15 mL de molibdato de amônio + 30 mL de ácido ascórbico (volume final de 100

mL)

- A cada adição de um reagente promover a homogeneização / mistura da solução.

- Ao final, na adição do ácido ascórbico, uma coloração amarelada bem clara aparecerá, sendo

um indicativo que os reagentes do Mix foram bem preparados, sem influência de

contaminação por fósforo.

- No caso da solução Mix ficar com coloração esverdeada e azulada, indica contaminação por

fósforo, embora possa ser utilizada, devido à correção pelo branco;



seqüência:A partir da solução padrão preparar, em balões volumétricos de 50 mL, a seguinte

curva de calibração (volume final com água destilada):

Concentração P-PO4-3 (µg/L) Volume P-PO4

-3 (mL) 0 (branco) -

100 0,1 300 0,3 500 0,5 900 0,9 1500 1,5

48




frasco.


destilada.

- Adicionar 2 mL da solução reativa combinada para ortofosfato em cada alíquota.


- Aguardar 10 min para o desenvolvimento e estabilidade da cor.

- Leitura em espectrofotômetro (λ = 880 nm). Tempo máximo para leitura de 30 - 45 min.


(eixo x).



0 200 400 600 800 1000 1200 1400 16000,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

Abs

orbâ

ncia

P-PO4

3- (µµµµg.L -1)

Eq.Reta: Conc=(Abs-0,01517)/5,5605E-4R = 0,99577

PROCEDIMENTO – DETERMINAÇÃO DA CONCENTRAÇÃO DE P-PO4-3 EM

AMOSTRAS






49

5. adicionar 2 mL da solução reativa combinada para ortofosfato em cada alíquota;

6. fechar o frasco e misturar por inversão;

7. aguardar 10 min para o desenvolvimento e estabilidade da cor;

8. leitura em espectrofotômetro (λ = 880 nm). Tempo máximo para leitura de 30 - 45

min.


Quantificação da concentração de N-Total (mg/L ou µg/L) através da equação da reta,

obtida na curva de calibração para P-PO4-3.


O método para quantificação de Ortofosfato (P-PO43-) é aplicável para concentrações

< 1300 µg/L com valor mínimo detectável de 10 µg/L. Etapas de pré concentração, por

exemplo, podem favorecer a leitura de valores mais baixos em relação ao limite de detecção.

50

FÓSFORO TOTAL

MÉTODO PARA DETERMINAÇÃO – MÉTODO DA DIGESTÃO ÁCIDA (H2SO4 /

HNO3)

Quantificação de P-Total através de digestão ácida de HNO3 /H2SO4 (130 ºC /

1h30min) para conversão de todas as formas de fósforo presentes para ortofosfato e posterior

quantificação segundo o método do ácido ascórbico.

Equipamentos


• digestor


Vidrarias

• frascos para digestão




• elernmeyer


• cubeta

Reagentes

• Solução digestora ácida:

Adicionar 150 ml H2SO4 concentrado em 300 mL de água destilada. Esperar resfriar e

adicionar 2 ml de HNO3 concentrado. Avolumar com água destilada para 500 mL, em balão

volumétrico.


• Solução NaOH 4 M:

Dissolver 80 g de NaOH p.a em, aproximadamente, 400 mL de água destilada. Avolumar

com água destilada para 500 mL, em balão volumétrico.

51

• Solução indicadora de fenolftaleína

• Soluções para preparo da solução reativa combinada:

Seguir procedimentos descritos na seção: Fósforo reativo solúvel.



seqüência:

- A partir da solução padrão preparar, em balões volumétricos de 50 mL, a seguinte curva de


Concentração P-PO4-3 (µg/L) Volume P-PO4

-3 (mL) 0 (branco) -

100 0,1 300 0,3 500 0,5 900 0,9 1500 1,5


- A partir das soluções padrões preparadas retirar, com o auxílio de uma pipeta volumétrica,

alíquotas de 5 mL e transferir para os tubos de ensaio com rosca, para uso em digestores.

- Adicionar a cada tubo, 0,2 mL da solução digestora ácida.

- Fechar bem os tubos para digestão e misturar por inversão.

- Realizar a digestão em aparelho digestor por um período de 1h30 min e temperatura de

130ºC.

- Após término da digestão, retirar os tubos e esperar esfriar os mesmos.

- Após resfriamento, transferir a solução presente no tubo para um balão volumétrico de 25

mL.

- Adicionar 2 gotas da solução indicadora de fenolftaleína.

- Titular a solução com NaOH 4 M/L até o ponto de viragem ( transparente para rosa).

- A titulação se faz necessária apenas para a neutralização da solução digestora ácida.

- Na sequência, aferir o balão volumétrico com água destilada.

- Retirar uma alíquota de 10 mL e reservar em outro frasco.

- Adicionar a esta alíquota 2 mL da solução reativa para Ortofosfato. Repetir o mesmo

procedimento para os demais padrões e réplicas.


- Aguardar 10 min para o desenvolvimento e estabilidade da cor.

52

- Leitura em espectrofotômetro (λ = 880 nm). Tempo máximo para leitura de 30 - 45 min.


(eixo x).



0 50 100 150 200 250 3000,00

0,02

0,04

0,06

0,08

0,10

0,12

0,14

0,16

0,18

Eq.Reta: Conc=(Abs+0,00166)/5,61129E-4R = 0,99982

Abs

orbâ

ncia

P-PO4

3- (µµµµg.L-1)

ATENÇÃO: Verifique com atenção a seguinte etapa da metodologia: ao adicionar 5 mL do padrão para

digestão e após a neutralização, ter aferido para 25 mL, você realizou uma diluição de 5 vezes, ou seja, o padrão

deve estar, teoricamente, 5 vezes mais diluído que o valor encontrado para a curva de calibração de Ortofosfato.

PROCEDIMENTO – DETERMINAÇÃO DA CONCENTRAÇÃO DE P-TOTAL EM

AMOSTRAS

1. homogeneizar bem a amostra presente no frasco de coleta.

2. com o auxílio de uma pipeta volumétrica, transferir 5 ml da amostra para tubos de

ensaio com rosca, para uso em digestores.

3. -adicionar a cada tubo, 0,2 ml da solução digestora ácida.

4. fechar bem os tubos para digestão e misturar por inversão.

5. realizar a digestão em aparelho digestor por um período de 1h30 min e temperatura

de 130ºC.

6. após término da digestão, retirar os tubos e esperar esfriar os mesmos;

7. após resfriamento, transferir a solução presente no tubo para um balão volumétrico

de 25 mL.

8. adicionar 2 gotas da solução indicadora de fenolftaleína.

53

9. titular a solução com NaOH 4 M/L até o ponto de viragem ( transparente para

rosa).

10. titulação se faz necessária apenas para a neutralização da solução digestora ácida.

11. sequência, aferir o balão volumétrico com água destilada.

12. retirar uma alíquota de 10 mL e reservar em outro frasco.

13. adicionar a esta alíquota 2 mL da solução reativa para Ortofosfato. Repetir o

mesmo procedimento para os demais padrões e réplicas.

14. fechar o frasco e misturar por inversão.

15. aguardar 10 min para o desenvolvimento e estabilidade da cor.

16. leitura em espectrofotômetro (λ = 880 nm). Tempo máximo para leitura de 30 - 45

min.


Quantificação da concentração de P-Total (mg/L ou µg/L) através da equação da reta,

obtida na curva de calibração para P-Total.


O método para quantificação de P-Total está relacionado com o método que será

utilizando para a quantificação de Ortofosfato (P-PO43-). Para este caso segue a faixa de

leitura descrita para Ortofosfato.

Projeto Climasul: Relatório Parcial nº 01 – Junho/2009 MF-5 Ativiade 7 – Avaliação dos impactos de mudanças climáticas na geração de poluição difusa em bacia urbana – Estudo de Caso do Rio Barigui

FÓSFORO DISSOLVIDO TOTAL


A quantificação de fosfato total na fração dissolvida, pode ser realizada seguindo a

metodologia descrita para fosfato total. Entretanto, a única diferença é uma etapa a mais:

A amostra deve, primeiramente, ser filtrada em membrana de acetato de celulose Ø

0,45 µm para obtenção da fração dissolvida e, na sequência, seguir o método da digestão

ácida.

FÓSFORO TOTAL PARTICULADO


A quantificação da concentração de fosfato total, presente na fração particulada

pode ser obtida da subtração do fosfato dissolvido pela concentração encontrada para

fosfato total:

P-Total – P-Total Dis = P-Total Part

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

APHA; AWWA; WPC – American Public Health Association, American Water Works

Association and Water Pollution Control. Standard methods for the examination of

water and wastewater. 20 th Ed., 1998.


Sumário

1. HYDRACCESS ..............................................................................ERRO! INDICADOR NÃO DEFINIDO.

1.1 O QUE É O SOFTWARE 1.2 ORGANIZADO 1.3 ESTUDO DE CASO 1.4 MACRO...............................................................................................ERRO! INDICADOR NÃO DEFINIDO .

2. TREINAMENTO DATALOGGER..............................................ERRO! INDICADOR NÃO DEFINIDO.

3. ADCP...............................................................................................ERRO! INDICADOR NÃO DEFINIDO.

4. LISÍMETRO................................................................................................................1

1.1 DESCRIÇÃO DO EQUIPAMENTO..........................................................................1

1.2 INSTALANDO ...........................................................................................................1

1.3 DADOS MEDIDOS ....................................................................................................3

.14 ANÁLISE CRÍTICA ...................................................................................................3

5. SB2 ................................................................................................................................4

2.1 INTRODUÇÃO...........................................................................................................4

2.2 ESTADO DA ARTE ...................................................................................................5

2.3 CONCEPÇÃO E MONTAGEM DO PROTÓTIPO ...................................................6

2.4 DESCRIÇÃO DO FUNCIONAMENTO....................................................................9

2.5 TESTES REALIZADOS EM LABORATÓRIO ......................................................13

2.6 DISCUSSÃO.............................................................................................................15

2.7 CONCLUSÃO...........................................................................................................16

2.8 REPROJETANDO ....................................................................................................16


1

HYDRACCESS

Sobre o programa hydraccess serão abordadas as características principais do

programa e as primeiras relações com o mesmo. Estas consistiram em importar dados para

o database e produzir series históricas experimentais para familiarização com o programa.

O QUE É O SOFTWARE

O hydraccess se trata de um banco de dados de forma organizada e pratica. Como o

projeto vai gerar uma grande carga de dados é necessário organizá-los de forma a serem

úteis e práticos. O programa além de armazenar os dados de forma organizada ainda

possibilita varias analises dos dados armazenados, que tomariam um tempo importante

levando em consideração a quantidade de dados esperada. Com o hydraccess é possível

armazenar dados e obter relações entre os parâmetros: cota, descarga, qualidade, chuva e

clima. O programa automaticamente gera gráficos em relação ao tempo, para análises

históricas, ou gráficos de parâmetros por outros parâmetros através de funções fornecidas.

ORGANIZADO

O menu principal do programa é dividido em 4 categorias principais: Hydro, Chuva

– Clima, Utilidades e Ajuda. Dentro das categorias Hydro e Chuva – Clima estão as opções

de manuseio de dados de todos os parâmetros, como importar dados, gerar gráficos ou

relacionar parâmetros.Na categoria Utilidades têm opções de funções avançadas e opções

do programa, como a linguagem do programa, mudança de cor em gráficos ou manuseio

do database do programa. E a categoria Ajuda exibe um tópico com todas as características

e funções do programa com intuito de auxiliar o usuário. Está exibida uma foto do menu

principal na categoria Hydro na Figura 1.

Os sub-menus do programa já variam com o menu principal, mas em geral os dados

seguem uma ordem a serem salvos. Os sub-menus que acessam informações de todos os

outros são as “Estações” (“Stations” na Figura 1). Delas podemos gerenciar a localização,


2

os sensores, os dados, zonas de monitoramento, entidades que monitoram, tempo de

monitoramento e entre outros. Os demais sub-menus tem função de analise de cada

parâmetro e manipulação de funções tirando os dois últimos “Tabelas” e “Import”

(“Tables” e “Import” na Figura 1). No sub-menu “Tabelas” estão organizadas as tabelas de

dados genéricos do Hydraccess para serem usadas por diversas estações, como a

localização de bacias, nomes e características de rios, qualidade de dados e entre outros

parâmetros que o programa generaliza para facilitar o uso posterior.

Então a estrutura de dados principal do hydraccess consiste em Estações que tem

Sensores que armazenam dados, e as outras peculiaridades e analises são ramificadas dessa

estrutura.

Figura 1 – Menu Hydraccess


3

ESTUDO DE CASO

Para se familiarizar com o programa e aprender algumas de suas funções foram

selecionados dados antigos de estações de monitoramento do Rio Barigui. Os dados eram

gerados a partir de dataloggers que monitoravam diversos sensores. Na figura 2 tem um

exemplo da estrutura de dados gerada em arquivos texto (.txt). Para então, primeiramente,

importar os dados para dentro do hydraccess era necessário criar a tabela em Excel na

Figura 3, com o parâmetro de interesse colocado na coluna “value”. Na Figura 3 está

ilustrada a tabela para as cotas obtidas pelo datalogger da estação X com o sensor I-NIV. A

partir desse procedimento de tratar os dados e importá-los foram colocados dentro do

hydraccess uma serie histórica de 2001 até 2004, aproximadamente, de estações no rio

barigui, para os parâmetros Cota e Chuva nas estações. Os gráficos gerados em Excel pelo

hydraccess estão exibidos em ordem do 1 ao 4, sendo respectivamente: Cotas da estação

P1 – Tamandaré , Chuva da estação P1- Tamandaré, Cotas da estação P2 – Parque Tingui

e Chuva da estação P2 – Parque Tingui. Os intervalos com falha de dados foram tratados

ao máximo, porém restaram algumas discrepâncias devido à má qualidade dos dados

escolhidos. Mas, o objetivo desse experimento era se familiarizar com o programa e ver

que tipo de operações é possível fazer com ele, estando à utilidade dos dados em questão

voltadas somente a isso.

Futuramente, serão realizadas rotinas como essa para importar milhões de dados de

diversos parâmetros de diversas estações. Então ainda serão ensaiados experimentos

importando outros parâmetros, que não chuva e cota, e possíveis analises a serem úteis

como implantações de curvas-chave. Para quando for necessário o programa comece, de

fato, a armazenar dados reais e realizar análises reais.


4

"DATALOGGER #:", 1"DESCRIPTION :","ALMTAM ""File Type :"," 462 89 29 333""SAMPLE RATE :","00:30:00""PRECISION :","-DOUBLE-""LAST RECORDING:","07/03/03","13:00:00""DATE ","TIME ","ANALOG 1","ANALOG 2","ANALOG 3","ANALOG 4","ANALOG 5","ACCUM. 9","MM/DD/YY","HH:MM:SS","nivel ","temp ","cond ","pH ","od ","mm*10 "," "," ","m ","C ","ohm ","n ","porc ","mm*10 ","06/26/03","15:21:02", 0.1406, 13.5645, 171.0001, 8.5497, 9.0355, 0.000"06/26/03","15:51:02", 0.1650, 13.5340, 163.7500, 8.5668, 9.0050, 0.000"06/26/03","16:21:02", 0.1528, 13.5035, 163.7500, 8.5668, 9.0050, 0.000"06/26/03","16:51:02", 0.1436, 13.4195, 161.4749, 8.5583, 8.9745, 0.000"06/26/03","17:21:02", 0.1307, 13.3890, 162.9999, 8.5465, 9.0050, 0.000"06/26/03","17:51:02", 0.0887, 13.3890, 165.2750, 8.5412, 9.0050, 0.000"06/26/03","18:21:02", 0.1184, 13.3205, 177.1000, 8.5294, 9.0050, 0.000"06/26/03","18:51:02", 0.1131, 13.2900, 172.5251, 8.5219, 9.0050, 0.000"06/26/03","19:21:02", 0.1131, 13.1450, 171.0001, 8.5241, 9.0050, 0.000

"DATALOGGER #:", 1"DESCRIPTION :","ALMTAM ""File Type :"," 462 89 29 333""SAMPLE RATE :","00:30:00""PRECISION :","-DOUBLE-""LAST RECORDING:","07/03/03","13:00:00""DATE ","TIME ","ANALOG 1","ANALOG 2","ANALOG 3","ANALOG 4","ANALOG 5","ACCUM. 9","MM/DD/YY","HH:MM:SS","nivel ","temp ","cond ","pH ","od ","mm*10 "," "," ","m ","C ","ohm ","n ","porc ","mm*10 ","06/26/03","15:21:02", 0.1406, 13.5645, 171.0001, 8.5497, 9.0355, 0.000"06/26/03","15:51:02", 0.1650, 13.5340, 163.7500, 8.5668, 9.0050, 0.000"06/26/03","16:21:02", 0.1528, 13.5035, 163.7500, 8.5668, 9.0050, 0.000"06/26/03","16:51:02", 0.1436, 13.4195, 161.4749, 8.5583, 8.9745, 0.000"06/26/03","17:21:02", 0.1307, 13.3890, 162.9999, 8.5465, 9.0050, 0.000"06/26/03","17:51:02", 0.0887, 13.3890, 165.2750, 8.5412, 9.0050, 0.000"06/26/03","18:21:02", 0.1184, 13.3205, 177.1000, 8.5294, 9.0050, 0.000"06/26/03","18:51:02", 0.1131, 13.2900, 172.5251, 8.5219, 9.0050, 0.000"06/26/03","19:21:02", 0.1131, 13.1450, 171.0001, 8.5241, 9.0050, 0.000

Figura 2 – Estrutura dos dados

Figura 3 – Tabela Excel


5

Estação : 65019600 = P1 - Tamandaré (Auto-Iguaçu)Sensor : I--NIV = Cotas

Gráfico das Cotas

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

15/09/2002 04/11/2002 24/12/2002 12/02/2003 03/04/2003 23/05/2003 12/07/2003 31/08/2003 20/10/2003

Cot

as (

cm)

Código-' '

Gráfico 1 – Cotas P1

Estação : 65019600 = P1 - Tamandaré ()Sensor : I--CHU = Chuvas

Gráfico das Chuvas

0

20

40

60

80

100

120

20/01/2002 30/04/2002 08/08/2002 16/11/2002 24/02/2003 04/06/2003 12/09/2003 21/12/2003 30/03/2004

Chu

vas

(mm

)

Código-' '

Gráfico 2 – Chuva P1


6

Estação : 65019640 = Parque Tingui - P2 (Auto-Igu açu)Sensor : I--NIV = Cotas

Gráfico das Cotas

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

12/03/2002 20/06/2002 28/09/2002 06/01/2003 16/04/2003 25/07/2003

Co

tas

(cm

)

Código-' '

Gráfico 3 – Cotas P2

Estação : 65019640 = P2 - Parque Tingui ()Sensor : I--CHU = Chuvas

Gráfico das Chuvas

0

10

20

30

40

50

60

70

80

12/03/2002 20/06/2002 28/09/2002 06/01/2003 16/04/2003 25/07/2003 02/11/2003

Chu

vas

(mm

)

Código-' '

Gráfico 4 – Chuva P2


7

DESENVOLVIMENTO DE MACRO

O hydraccess necessita de dados previamente tratados para tal armazenagem e

análise. Então, é preciso ajustar os dados nos parâmetros que o programa requisita. Em

geral é necessário arrumar os dados numa planilha do Excel com colunas especialmente

ajustadas para o tipo de dado que é de interesse importar para dentro do programa, como

foi mostrado anteriormente. O desenvolvimento de uma macro se mostrou necessário

quando a quantidade de dados se viu muito grande para manipulação e ajuste. Tratar de 10

100 linhas de um arquivo não é de incomodo nenhum, agora fazer isso com 200 arquivos

de 20 mil linhas tomaria dias. Em especial por que o hydraccess não aceita um erro se quer

na formatação do arquivo e todos tem de ser minuciosamente perfeitos para serem

importados.

A macro é uma ferramenta do Microsoft Excel que permite criar programas para

facilitar a utilização de tabelas. O Excel conta com um editor de programas na linguagem

Visual Basic, que permite fazer programas que vão até alem da própia capacidade do

Excel. No caso, foi desenvolvido um programa que trate os “dados brutos” vindo de

dataloggers e os formate num arquivo que o hydraccess permita importar. De forma que

dias de trabalho ajustando arquivos iriam ser resumidos a minutos. No fluxograma na

Figura 4 está o esquema da coleta dos dados até a sua armazenagem.

Figura 4 – Fluxograma Dados

Sensores (analógicos / digitais) Datalogger

Dados Brutos

Dados Tratados

Hydraccess

Macro


8

O programa criado para a macro é o seguinte em visual basic:

Sub Super_Programa_Cotas() ' ' Super_Programa_Cotas Macro ' Macro gravada em 18/6/2009 por Artur ' ' Dim Arquivo(100) As String Dim Ordem(100) As String Dim Temp(100) As Date Dim Salve As String Dim lurds As String n = 0 Cells.Select Selection.ColumnWidth = 15 Selection.NumberFormat = "General" With Selection .HorizontalAlignment = xlCenter .VerticalAlignment = xlBottom .WrapText = False .Orientation = 0 .AddIndent = False .IndentLevel = 0 .ShrinkToFit = False .ReadingOrder = xlContext .MergeCells = False End With maria = InputBox("Digite o Id da Estação:", , "Super Macro Cotas") donatela = InputBox("Digite o tipo de dado: Cotas - C , Descargas - D ou Chuva - P (somente a letra*)", , "Super Macro Cotas") If donatela = "C" Then chamcham = "Cotas\" Alfredo = "H" João = "I-NIV" Esbornia = "J" End If If donatela = "D" Then chamcham = "Descargas\" Alfredo = "H" João = "I-VAZ" Esbornia = "J" End If If donatela = "P" Then chamcham = "Chuvas\" Alfredo = "M" João = "I-CHU" Esbornia = "T"


9

End If Do While n >= 0 g = 6 Do While g = 6 g = 0 mynum = Application _ .GetOpenFilename("Text Files (*.prn), *.prn") '.GetOpenFilename("Text Files (*.txt), *.txt", 1, "Selecionar arquivo do datalogger") 'mynum = Application.InputBox("Arquivo", , "S01apr03.prn") If mynum = falso Then Exit Sub Arquivo(n) = Right(mynum, 12) na = n - 1 nb = n If n >= 1 Then For contador = n To 1 Step -1 If Arquivo(nb) = Arquivo(na) Then g = MsgBox("Erro, Selecionado arquivo ja adicionado" & Chr(13) & "Quer selecionar outro arquivo?", 4, "Mensagem de Erro") End If na = na - 1 Next End If Loop If g = 7 Then lurds = Right(mynum, 12) Salve = "C:\Documents and Settings\Artur\Desktop\Hydraccess Import\Cotas\" & lurds + ".xls" ActiveWorkbook.SaveAs Filename:= _ Salve, FileFormat:=xlNormal _ , Password:="", WriteResPassword:="", ReadOnlyRecommended:=False, _ CreateBackup:=False Exit Sub End If Sheets.Add.Name = Arquivo(n) Cells.Select Selection.NumberFormat = "General" Selection.Delete Shift:=xlUp


10

With ActiveSheet.QueryTables.Add(Connection:= _ "TEXT;" & mynum, Destination:=Range("A1")) .Name = Right(mynum, 12) .FieldNames = True .RowNumbers = False .FillAdjacentFormulas = False .PreserveFormatting = True .RefreshOnFileOpen = False .RefreshStyle = xlInsertDeleteCells .SavePassword = False .SaveData = True .AdjustColumnWidth = True .RefreshPeriod = 0 .TextFilePromptOnRefresh = False .TextFilePlatform = 850 .TextFileStartRow = 1 .TextFileParseType = xlFixedWidth .TextFileTextQualifier = xlTextQualifierDoubleQuote .TextFileConsecutiveDelimiter = False .TextFileTabDelimiter = True .TextFileSemicolonDelimiter = False .TextFileCommaDelimiter = False .TextFileSpaceDelimiter = False .TextFileColumnDataTypes = Array(1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1) .TextFileFixedColumnWidths = Array(1, 2, 1, 2, 1, 2, 3, 8, 6, 6, 4, 8, 15, 11, 9) .TextFileTrailingMinusNumbers = True .Refresh BackgroundQuery:=False End With x = 10 z = Range("D" & x).Value Columns("R:R").Select Selection.NumberFormat = "d/m/yyyy" Columns("S:S").Select Selection.NumberFormat = "d/m/yyyy h:mm" Columns("S:S").ColumnWidth = 17.29 Columns("R:R").ColumnWidth = 17.29 Do While z <> vazio Range("Q" & x).Value = Range("F" & x).Value + 2000 Range("R" & x).Select ActiveCell.FormulaR1C1 = "=DATE(RC[-1],RC[-16],RC[-14])" Range("S" & x).Value = Range("R" & x).Value + Range("H" & x).Value Range("T" & x).Value = Range("P" & x).Value / 1000 x = x + 1 z = Range("D" & x).Value Loop Cells.Select Selection.ColumnWidth = 15 With Selection .HorizontalAlignment = xlCenter .VerticalAlignment = xlBottom .WrapText = False .Orientation = 0


11

.AddIndent = False .IndentLevel = 0 .ShrinkToFit = False .ReadingOrder = xlContext .MergeCells = False End With ActiveCell.FormulaR1C1 = "Type_Station" Range("B1").Select ActiveCell.FormulaR1C1 = "Id_Station" Range("B2").Select ActiveWindow.SmallScroll Down:=-3 Range("C1").Select ActiveCell.FormulaR1C1 = "Capteur" Range("D1").Select ActiveCell.FormulaR1C1 = "Table" Range("E1").Select ActiveCell.FormulaR1C1 = "Date" Range("F1").Select ActiveCell.FormulaR1C1 = "Valeur" Range("G1").Select ActiveCell.FormulaR1C1 = "Origine" Range("H1").Select ActiveCell.FormulaR1C1 = "Qualite" Range("H2").Select A = 2 C = A + 8 b = Range("S" & C).Value Columns("E:E").Select Selection.NumberFormat = "d/m/yyyy h:mm" Do While b <> vazio Range("A" & A).Select ActiveCell.FormulaR1C1 = Alfredo Range("B" & A).Select ActiveCell.FormulaR1C1 = maria Range("C" & A).Select ActiveCell.FormulaR1C1 = João Range("D" & A).Select ActiveCell.FormulaR1C1 = donatela Range("E" & A).Value = Range("S" & C).Value Range("F" & A).Value = Range(Esbornia & C).Value Range("G" & A).Value = "E" Range("H" & A).Value = vazio A = A + 1 C = A + 8 b = Range("S" & C).Value Loop aa = A - 1 Temp(n) = Range("E" & aa).Value D = 1


12

Do While D < 9 Rows(A).Select Selection.ClearContents A = A + 1 D = D + 1 Loop Columns("I:S").Select Selection.ClearContents Range("A1").Select nc = n - 1 nd = n If n >= 1 Then For contador = n To 1 Step -1 If Temp(nd) < Temp(nc) Then troca = Arquivo(nd) Arquivo(nd) = Arquivo(nc) Arquivo(nc) = troca trocad = Temp(nd) Temp(nd) = Temp(nc) Temp(nc) = trocad End If nd = nd - 1 nc = nc - 1 Next End If v = MsgBox("Deseja formatar mais arquivos dessa estação?", 4, "Super Programa Cotas") If v = 6 Then n = n + 1 Else nimp = n nn = n For contador = n To 1 Step -1 Sheets("Base").Range("C" & nn + 3).Value = Arquivo(nn) nn = nn - 1 Next Sheets("Base").Range("C3").Value = Arquivo(0) n = -1


13

End If Loop Sheets("Import").Select Cells.Select Selection.ColumnWidth = 15 Selection.NumberFormat = "General" With Selection .HorizontalAlignment = xlCenter .VerticalAlignment = xlBottom .WrapText = False .Orientation = 0 .AddIndent = False .IndentLevel = 0 .ShrinkToFit = False .ReadingOrder = xlContext .MergeCells = False End With ActiveCell.FormulaR1C1 = "Type_Station" Range("B1").Select ActiveCell.FormulaR1C1 = "Id_Station" Range("B2").Select ActiveWindow.SmallScroll Down:=-3 Range("C1").Select ActiveCell.FormulaR1C1 = "Capteur" Range("D1").Select ActiveCell.FormulaR1C1 = "Table" Range("E1").Select ActiveCell.FormulaR1C1 = "Date" Range("F1").Select ActiveCell.FormulaR1C1 = "Valeur" Range("G1").Select ActiveCell.FormulaR1C1 = "Origine" Range("H1").Select ActiveCell.FormulaR1C1 = "Qualite" Range("H2").Select Columns("E:E").Select Selection.NumberFormat = "d/m/yyyy h:mm" For contador = 0 To 3 Step 1 nimp2 = nimp nimpr = 0 K = 2 Do While nimp2 >= 0 c2imp = 2 Do While Sheets(Arquivo(nimp)).Range("G" & c2imp) <> E Range("A" & K).Value = Sheets(Arquivo(nimpr)).Range("A" & c2imp).Value Range("B" & K).Value = Sheets(Arquivo(nimpr)).Range("B" & c2imp).Value Range("C" & K).Value = Sheets(Arquivo(nimpr)).Range("C" & c2imp).Value Range("D" & K).Value = Sheets(Arquivo(nimpr)).Range("D" & c2imp).Value Range("E" & K).Value = Sheets(Arquivo(nimpr)).Range("E" & c2imp).Value Range("F" & K).Value = Sheets(Arquivo(nimpr)).Range("F" & c2imp).Value Range("G" & K).Value = Sheets(Arquivo(nimpr)).Range("G" & c2imp).Value Range("H" & K).Value = Sheets(Arquivo(nimpr)).Range("H" & c2imp).Value


14

Range("A" & K).Select K = K + 1 c2imp = c2imp + 1 Loop nimpr = nimpr + 1 nimp2 = nimp2 - 1 Loop Next Sheets(Arquivo(nimpr - 1)).Select For contador = 0 To 3 Step 1 g = 2 Do While Range("G" & g).Value = "E" g = g + 1 Loop gg = Range("E" & g - 1) Next Sheets("Base").Select Range("C1").Select ActiveCell.FormulaR1C1 = "Ordem Temporal" Range("E1").Select ActiveCell.FormulaR1C1 = "Intervalo Dados" Range("E4").Select ActiveCell.FormulaR1C1 = "até" Marta = Sheets("Import").Range("E2").Value Sheets("Import").Select For contador = 0 To 20 Step 1 w = 2 j = 10 / 10 / 1 Do While j <> gg If Range("G" & w).Value = vazio Then Rows(w).Select Selection.Delete Shift:=xlUp End If If Range("F" & w).Value < 0 Then Rows(w).Select Selection.Delete Shift:=xlUp End If If Range("E" & w).Value = Range("E" & w - 1).Value Then Rows(w).Select Selection.Delete Shift:=xlUp End If j = Range("E" & w).Value w = w + 1 Loop Next Rute = Range("E" & w - 1).Value Sheets("Base").Select Range("E3").Value = Marta Range("E5").Value = Rute lurds = "Import_" & maria Salve = "C:\Documents and Settings\Artur\Desktop\Hydraccess Import\" & chamcham & lurds + ".xls" ActiveWorkbook.SaveAs Filename:= _ Salve, FileFormat:=xlNormal _ , Password:="", WriteResPassword:="", ReadOnlyRecommended:=False, _


15

CreateBackup:=False End Sub

A macro ainda se encontra no seu estagio mais bruto, de forma que a seguir será

adaptada a vários tipos de dataloggers a serem usados no programa e escrita de forma a

minimizar o máximo de erros possível. Quanto mais automático se torne o processo de

importação de dados para o hydraccess menos tempo ele tomará, até que um dia os dados

serão levados automaticamente desde os sensores até o banco de dados universal.

Enquanto isso podemos dizer que estamos ajudando neste caminho, já que nos é útil.

TREINAMENTO DATALOGGER

Durante as atividades foi desenvolvido um treinamento sobre o manuseio e uso do

datalogger H-500 da Water Log. A atividade consistiu em capacitar um grupo de pessoas a

instalar uma estação metereológica de monitoramento eletrônico utilizando do datalogger

H-500 da Water Log. O tempo de duração do treinamento foi de dois dias. No período foi

ensinado aos participantes como configurar o datalogger. Foram abordados sensores

digitais, comunicação com o datalogger, coleta de data e programação para monitoramento

de sensores do datalogger.

Os sensores em questão eram todos digitais, os participantes aprenderam a instalar

e configurar sensores de turbidez, nível, chuva e entre outros digitais genéricos. Através de

comandos SDI-12 foram feitas diversas atividades de treinamento como troca de endereços

digitais dos sensores, troca de offset e medições.

O Water Log H-500 possibilita um universo de possibilidades imenso, sendo

impossível passar tudo que ele pode oferecer em dois dias. Sobre o datalogger, os

participantes aprenderam a manusear e coletar a data salva e configurar o aparelho para

monitorar sensores em intervalos de tempo e /ou dias determinados.


16

TREINAMENTO ADP

Juntamente com o curso de capacitação do datalogger H-500 da Water Log, nos foi

ofertado um curso básico sobre o ADCP (Acoustic Doppler Current Profile). No curso

aprendemos a manusear, e coletar dados de vazão com um ADP. Sobre o manuseio do

equipamento, foi passada a comunicação com o mesmo, técnicas de calibração, técnicas de

coleta de dados e analise de dados. Porém, não houveram aulas praticas, devido ao tempo

limitado do curso de um dia.

Como o ADCP será de grande importância no futuro do projeto, na parte que nos

diz em gerar curvas-chave e coletar vazões dos rios em questão, é fundamental que

tenhamos conhecimento sobre o uso e capacidades do aparelho.

LISIMETRO

O lisímetro trata-se de um equipamento montado para estimar a evapotranspiração

das plantas. O resultado é obtido através de uma equação que envolve os parâmetros do

solo, para permitir a avaliação dos processos de infiltração e o escoamento superficial.

DESCRIÇÃO DO EQUIPAMENTO

Para simular a retenção de água infiltrada é necessário isolar um pedaço de solo.

Então, o lisímetro é uma grande caixa de acrílico de 1m³ que foi instalada num pedaço de

solo confinado. A caixa deve ter seu fundo fechado para concentrar a infiltração da área

toda. Além da caixa é necessário instrumentos para coletar e medir o escoamento d’água.

INSTALAÇÃO

A instalação do lisímetro foi feita no Centro Politécnico da UFPR (Campus III). A

primeira etapa foi escolher um pedaço de terra virgem e criar a estrutura para o lisímetro

(Figura 2). Em seguida com o auxilio de tonéis com água, como peso, ele foi instalado na

terra e devidamente preso com vigas de ferro para o manuseio. Terceiro passo foi levantar

a caixa e colocar seu fundo (Figura 3). Assim, com a caixa pronta foram instalados os

aparelhos de coleta d’água e recoberta as suas voltas com a terra (Figura 4).


17

Figura 2 – Instalação

Figura 3 – Instalação

DADOS MEDIDOS


18

Após duas semanas de funcionamento do lisímetro foram coletados os dados

apresentados na Figura 4.

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

13/08

/2009

14/08

/2009

15/08

/2009

16/08

/2009

17/08

/2009

18/08

/2009

19/08

/2009

20/08

/2009

21/08

/2009

22/08

/2009

23/08

/2009

24/08

/2009

25/08

/2009

26/08

/2009

Infil

traçã

o (m

m)

Figura 4 – Infiltração medida (mm)

Os dados são gerados em pulsos de pluviógrafos e convertidos para milímetros de

acordo com a especificação do aparelho. As medidas de infiltração nos dias 20 e 21

apresentaram dados absurdos que foram ignorados na confecção do gráfico. Os dados de

escoamento superficial são todos iguais a zero, por isso não foi enfatizado um gráfico de

escoamento superficial.

ANÁLISE CRÍTICA

A partir da análise dos dados é evidente que a avaliação da infiltração se processou

de forma crítica, foram obtidos dados incongruentes, o que nos evidencia um erro no

aparelho de medida. A melhor hipótese sobre a origem dos erros é que o aparelho

apresenta problemas elétricos, na seguida será verificado o problema e se preciso trocado o

aparelho de medida. As medidas de escoamento superficial foram “zero” do inicio ao fim

do intervalo de interesse. O que pode significar que realmente não ouve escoamento

superficial ou esse equipamento apresenta problemas técnicos como o primeiro.


19

DESENVOLVIMENTO DE AMOSTRADOR DE POLUIÇÃO DIFUSA SB 2

O estudo dos fenômenos de transporte associados à ocorrência de chuvas intensas,

fator importante na avaliação correta da poluição difusa, tem sido dificultado pela falta de

equipamentos capazes de coletar amostras das águas dos rios nos momentos em que

ocorrem alterações de qualidade em função de rápidas variações no nível. O presente artigo

descreve a concepção e o desenvolvimento de um equipamento de baixo custo, capaz de

coletar automaticamente amostras das águas dos rios para estes eventos hidrológicos.

Além de aspectos de custo, este equipamento tem a característica de ter

fundamentação eletrônica, permitindo estabelecer uma melhor relação entre nível de água e

amostra a ser coletada.

2.1 INTRODUÇÃO

O estudo da poluição difusa depende, basicamente, da coleta de amostras durante a

ocorrência de chuvas intensas, em função do impacto do escoamento superficial sobre o

processo de remoção/erosão do solo para dentro dos corpos aquáticos.

A tarefa de coletar manualmente amostras durante esses eventos é particularmente

difícil, pois depende da presença dos técnicos na hora exata em que ocorrem e nos locais

em que se deseja fazer a amostragem, requerendo, evidentemente, um bom nível de

planejamento.

Mesmo bem executada, a coleta realizada em tais condições apresenta riscos mais

elevados, seja por motivos associados à própria amostragem de água quanto ao próprio

deslocamento da equipe técnica. Além disso, existe sempre a possibilidade de que a

mobilização seja infrutífera em virtude da não ocorrência da precipitação esperada – o que

vêm a elevar os custos gerais das campanhas de amostragem.

Por outro lado, os equipamentos automáticos que, em princípio, poderiam ser

utilizados para o estudo da poluição difusa, são construídos para amostragem em ambiente

industrial e apresentam severas restrições econômicas e operacionais quando são utilizados

em ambiente aberto, pois, normalmente, sua instalação depende de fornecimento de

energia, da realização de obras civis, da proteção contra intempéries e vandalismo, entre

outros custos adicionais.

Neste artigo, será apresentada uma alternativa barata e operacionalmente viável para

a coleta de amostras durante a ocorrência de plumas de enchente. Um primeiro protótipo

do equipamento foi montado e testado em laboratório pela equipe do Laboratório de


20

Monitoramento Eletrônico do Programa de Pós Graduação em Engenharia de Recursos

Hídricos e Ambiental da Universidade Federal do Paraná (UFPR), como parte do projeto

“Bacias Críticas: Bases Técnicas para a Definição de Metas Progressivas para seu

Enquadramento e a Integração com os Demais Instrumentos de Gestão”, desenvolvido em

parceria Universidade de São Paulo (USP) e a UFPR.

Foram solicitadas patentes para proteção dos direitos de propriedade intelectual do

equipamento junto ao INPI.

Dentro deste contexto, o objetivo deste trabalho é demonstrar a viabilidade de se

utilizar sistemas automáticos de baixo custo para a coleta automática de amostras durante

eventos extremos de enchentes. Serão apresentadas as características físicas e operacionais

do amostrador, e demonstrada a viabilidade econômica de sua fabricação. Também serão

apresentados resultados de um teste operacional, feito em laboratório, do primeiro

protótipo construído.

2.2 ESTADO DA ARTE

A revisão da literatura especializada indicou um sistema simples e dois diferentes

processos mais sofisticados para coleta automática de amostras com o propósito aqui em

destaque.

Barato na concepção e fabricação, o sistema mais simples consiste em utilizar o

processo de sifonamento para encher garrafas de amostras à medida que o nível d’água se

eleva. Garrafas e sifões são montados de forma a que cada garrafa somente possa ser

enchida no momento em que o nível d’água ultrapassa o seu sifão específico (GRACZYK,

2000; NEWHAM, 2002). Este sistema apresenta algumas desvantagens significativas:

• Coleta amostras apenas durante a elevação do nível do rio, deixando de atuar

durante a recessão

• Não é capaz de descartar amostras coletadas em eventos não significativos.

Alguns fabricantes automatizaram a coleta, utilizando bombas de sucção acionadas

por sensores de nível. Neste caso, a maioria optou por armazenar amostras compostas, que

são produzidas pelo bombeamento de pequenos volumes para dentro de um único

reservatório (GLOBALWATER, 2004). Neste caso, além do custo – normalmente elevado

– o equipamento deixa de captar as variações ocorridas durante a passagem da pluma de

enchente ao compor uma amostragem média.


21

Existem equipamentos automáticos, que poderiam ser adaptados para este tipo de

estudo, cujo processo de operação consiste em bombear amostras para dentro de frascos

individuais, montados sobre um carrossel móvel. Neste caso, os equipamentos –

concebidos para uso em ambientes industriais – passam a ter um custo muito alto, o que

inviabiliza a sua utilização em pesquisas científicas (ISCO, 2007).

Além do custo de aquisição, os equipamentos automáticos existentes no mercado

demandam a realização de obras civis para sua instalação e para oferecer proteção contra

vandalismo além de necessitar fornecimento de energia elétrica, o que faz por limitar ainda

mais sua aplicação para o estudo da poluição difusa.

2.3 CONCEPÇÃO E MONTAGEM DO PROTÓTIPO

O amostrador concebido visa sanar as dificuldades relatadas, oferecendo as seguintes

soluções:

i. Frascos independentes são montados na coluna. A alimentação se dá por

gravidade, não havendo necessidade de bombeamento;

ii. Válvulas solenóides determinam qual frasco aberto, permitindo a saída do ar

nele contido para a entrada de água da amostra;

iii. Coluna montada no rio dotada de bóia interna, informa o nível para o circuito

de comando;

iv. Circuito eletrônico de comando abre a válvula adequada para cada nível

detectado;

v. O sistema pode amostrar durante a ascensão e a recessão do hidrograma de

enchente.

·O circuito pode ser preparado para esgotar, por gravidade, as amostras coletadas em

caso pluma ser pequena (pouca variação de nível), conservando apenas as amostras em

caso de chuvas intensas;

O circuito é autônomo, acionado por bateria interna, com capacidade para

acionamento múltiplo e com autonomia para operar por mais de 60 dias sem necessidade

de re-carga. O equipamento não precisa de painel solar.

Finalmente, deve-se destacar a facilidade de montagem, podendo ser fixado a uma

estrutura pré-existente (colunas ou pontes) ou ainda ser plantado no solo, da mesma

maneira como se fixam réguas linimétricas em estações de monitoramento de nível, de

forma a minimizar custos com obras para a instalação;

A Figura 5 apresenta um esquema da montagem do amostrador.


22

No esquema apresentado na Figura 5, podem ser observados os componentes

principais do equipamento, a saber:

i. Torre de suporte;

ii. Comando eletrônico;

iii. Frascos para coleta ascendente;

iv. Frascos para coleta descendente;

v. Coluna-Guia para bóia magnética;

vi. Tomadas para entrada e liberação de amostras;

vii. Sifões invertidos para evitar derramamento inadvertido das amostras

coletadas.


23

Figura 5 – Esquema de Montagem do Amostrador Automático para Estimativa da Poluição

difusa

Para facilitar a compreensão, foram omitidas as conexões elétricas existentes entre

cada um dos frascos de coleta e o comando eletrônico do equipamento. Pelo mesmo

motivo, foi suprimida a representação das mangueiras que conectam os frascos de coleta às


24

respectivas válvulas solenóides, também localizadas no interior do comando eletrônico.As

mangueiras e as conexões elétricas podem ser observadas na Figura 6.

Figura 6 – Amostrador Automático para Estimativa da Poluição Difusa

2.4 DESCRIÇÃO DO FUNCIONAMENTO

O funcionamento do equipamento será descrito em etapas seqüenciais, apoiado na

Figura 7.


25

Figura 7 - Esquema de Funcionamento do Amostrador

1)Ocorrendo subida de nível do rio,uma bóia magnética flutua por dentro da coluna-

guia, até que o imã alcança a posição do primeiro sensor, localizado a 35cm acima da

primeira tomada de água.;

2)Ao receber o sinal do sensor, o circuito abre a válvula solenóide referente ao

primeiro frasco de coleta, sentido de subida, permitindo que o ar contido no frasco escape,

o que permite a entrada da água pela primeira tomada de água;

3)Quando o volume do frasco é preenchido, uma bóia magnética existente na tampa

do frasco flutua, ativando o sensor magnético indicativo de frasco cheio, o qual envia sinal

ao circuito de comando para que feche a válvula solenóide, fechando o frasco para a

entrada de líquido. O resultado pode ser visto na Figura 7 (a);


26

4)Havendo novas elevações de nível, o processo descrito nos itens 1-3 é repetido a

cada 20 cm, preenchendo seqüencialmente os frascos de subida, o que pode ser visto na

Figura 7 (b);

5)A Figura 7 (c) apresenta o resultado do funcionamento do equipamento caso

ocorram elevações de nível até a altura máxima. É importante observar que todos os

frascos de subida foram preenchidos a medida em que o nível subiu, enquanto todos os

frascos reservados ao processo de recessão do nível estão vazios, ou seja, estão preparados

para coletar amostras quando a recessão de nível ocorrer;

6)A Figura 7 (d) apresenta o começo da recessão do nível do rio. Neste caso quando

a bóia magnética desce e atinge o sensor magnético que já tenha sido acionado

anteriormente, o comando eletrônico interpretará a ocorrência como evidência de recessão

de nível, abrindo o frasco de coleta correspondente ao primeiro nível de descida, repetindo

o processo dos itens 2 e 3;

7)Para evitar que ocorram eventos simultâneos ou que uma pequena elevação do

nível do rio, seguida por uma pequena recessão, possam causar a abertura indesejada de

qualquer dos frascos de coleta de descida, o sistema de comando é intertravado, ou seja: os

frascos de descida somente poderão ser abertos caso o frasco de subida referente ao nível

imediatamente superior estiver cheio;

8)A Figura 7 (e) apresenta o resultado de mais uma recessão de nível, o que faz

disparar a abertura do segundo frasco de coleta reservado para a descida;

9)Quando o hidrograma de enchente se encerra, o equipamento terá coletado

amostras na subida e na descida do nível. Caso o hidrograma tenha alcançado o nível

máximo do equipamento de testes (1,80 m) o resultado será como o observado na Figura 7

(f), ou seja, todos os frascos estarão preenchidos com amostras.

10)A coleta das amostras armazenadas nos frascos se dá conforme apresentado na

Figura 4. Um copo é colocado por sob a tomada de água referente ao frasco que se

pretende esgotar e, em seguida, um imã é aproximado do painel de liberação de amostras,

sendo dirigido ao setor de liberação do frasco específico. Existe um sensor magnético

específico para cada frasco de coleta. Com a aproximação manual de uma caneta com

ponta imantada dá ordem ao comando eletrônico para abrir a válvula solenóide respectiva,

permitindo a entrada de ar e o conseqüente escoamento líquido coletado. Na Figura 8, a

aproximação da caneta-imã no setor reservado ao quarto frasco –setor subida – faz abrir o

frasco em questão, liberando a amostra coletada.


27

Figura 8 – Esquema de Coleta Manual das Amostras Adquiridas

Observação: O equipamento acumulará amostras de maneira seqüencial subida-

descida. Desta forma, são possíveis as seguintes combinações:

·Nível 1 subida, Nível 2 subida, Nível 1 descida – significando que o hidrograma

alcançou apenas o nível 2 , sendo coletados apenas 3 frascos;

·Nível 1 subida, Nível 2 subida, Nível 3 subida, Nível 2 descida e Nível 1 descida –

significando que o hidrograma alcançou apenas o nível 3 , sendo coletados apenas 5

frascos;

·Nível 1 subida, Nível 2 subida, Nível 3 subida, Nível 4 subida, Nível 3 descida,

Nível 2 descida e Nível 1 descida – significando que o hidrograma alcançou o nível 4 ,

sendo coletados apenas 7 frascos;


28

·Nível 1 subida, Nível 2 subida, Nível 3 subida, Nível 4 subida, Nível 5 subida, Nível

4 descida Nível 3 descida, Nível 2 descida e Nível 1 descida – significando que o

hidrograma alcançou o nível 5 , sendo coletados 9 frascos;

·Nível 1 subida, Nível 2 subida, Nível 3 subida, Nível 4 subida, Nível 5 subida, Nível

6 subida, Nível 5 descida, Nível 4 descida Nível 3 descida, Nível 2 descida e Nível 1

descida – significando que o hidrograma alcançou o nível 6 , sendo coletados todos os 11

frascos;

2.5 TESTES REALIZADOS EM LABORATÓRIO

O equipamento protótipo foi testado em local aberto, exposto a chuvas e ao calor do

sol, em área com acesso controlado situada ao lado do Laboratório de Monitoramento

Eletrônico. Foi construído um sistema de fornecimento de água capaz de simular a

variação de um rio, de forma a aproximar, na medida do possível, as condições do teste às

de operação real.

Durante um período de 180 dias, vários testes foram realizados com o objetivo

específico de determinar as condições de funcionamento do equipamento, a sua

confiabilidade, sua autonomia e, em especial, sua capacidade de armazenamento de

amostras líquidas.

Durante todo o período de testes o equipamento permaneceu ligado, conectado a uma

bateria recarregável de 12V, 7Ah, que foi recarregada em duas ocasiões, com um intervalo

de 60 dias entre as recargas. Em ambos os casos a bateria ainda fornecia, ao cabo de 60

dias, corrente e tensão suficientes para a operação normal do aparelho. Quando da primeira

recarga a bateria ainda oferecia 11,2 V, enquanto que na segunda a tensão era de 10.9 V.

Semanalmente foram realizados um número entre o mínimo de 2 e o máximo de 5

operações, cada uma simulando uma pluma de enchente com altura capaz de preencher

todos os frascos de coleta. Em nenhuma ocasião o equipamento deixou de coletar as

amostras de maneira correta.

Ao final de 180 dias, como o equipamento apresentou-se em perfeitas condições de

uso, foi realizada uma semana de testes adicionais, na qual foram feitas simulações de

plumas de enchente com o objetivo de demonstrar que o Amostrador Automático para

Plumas de Enchente funciona de maneira confiável, não havendo em seu mecanismo

quaisquer processos que venham a interferir significativamente nas amostras que se

pretende coletar. Para este fim, foi utilizado o NaCl como elemento traçador conservativo.


29

Foram preparadas seis diferentes soluções aquosas com concentrações conhecidas

NaCl. Para tal fim foram utilizados instrumentos laboratoriais e uma balança analítica da

marca Sartorius, Modelo BL210-S. Em seguida, um medidor de condutividade da marca

Schott, Handylab LF1 foi utilizado para a medição da condutividade de cada uma das

soluções de NaCl.

As soluções foram então utilizadas na simulação da ocorrência de uma pluma de

enchente, sendo coletadas automaticamente pelo amostrador e, posteriormente, liberadas

manualmente pelo operador.

A condutividade das amostras coletadas foi então comparada à condutividade das

soluções originais, de forma que se pudesse observar qualquer processo interferente que,

causado pelo equipamento, viesse a resultar na alteração das amostras coletadas.

Os resultados dos ensaios realizados estão sintetizados na Tabela 1 e exibidos

graficamente na Figura 9. Em ambos os casos, pode ser observado que o material coletado

não difere significativamente do original. A flutuação observada no algarismo menos

significativo pode ser explicada pelo grau de imprecisão do próprio aparelho, que foi

utilizado na escala de mS e apresenta uma precisão da ordem de 1,0 %

Tabela 1 – Comparação entre Amostras Coletadas e as Soluções Originais

Solução

1 Solução

2 Solução

3 Solução

4 Solução

5 Solução

6

Concentração NaCl (mg/L) 150 300 450 600 750 900

Condutividade da solução (mS/cm)

1,16 2,33 3,49 4,66 5,84 7,00

Condutividade da amostra coletada nos coletores de

subida (mS/cm) 1,09 2,29 3,42 4,58 5,80 6,92

Condutividade da amostra coletada nos coletores de

descida (mS/cm) 1,07 2,35 3,58 4,70 5,85


30

Figura 9 – Gráfico Comparativo entre Soluções Originais e Amostras Coletadas

2.6 DISCUSSÃO

Embora sua construção tenha sido um sucesso, o equipamento precisa ser

aprimorado. Parte das dificuldades enfrentadas está relacionada à concepção original, que

previa a adaptação de garrafas comerciais para a confecção dos copos de coleta.

Durante a fabricação essa adaptação provou ser bastante complicada, ao ponto de

se decidir pela alteração do projeto original, passando-se à fabricação completa dos copos

de amostragem, com alterações significativas nas dimensões originalmente previstas. Por

este motivo o protótipo apresenta fragilidade estrutural e de conexões, o que faz

desaconselhar seu uso prático.

Uma segunda versão do equipamento, baseada na construção individual de copos

de coleta que possam ser montados de maneira modular já foi desenvolvida, e será testada

brevemente.

Calcula-se que o custo de fabricação do equipamento não ultrapasse a casa dos

Oitocentos Reais (R$ 800,00) o que pode viabilizar a sua comercialização través de

autorização para fabricação com licenciamento das patentes.


31

2.7 CONCLUSÃO

O equipamento representa um passo importante no desenvolvimento de tecnologia

nacional, de baixo custo, perfeitamente adaptado às condições brasileiras de utilização. Sua

utilização deverá proporcionar a realização de estudos mais aprofundados dos mecanismos

de transporte associados às enchentes e aos processos de poluição difusa.

É importante ressaltar que este equipamento representa apenas mais um sucesso na

parceria USP-UFPR, que se dá entre outras formas através do projeto “Bacias Críticas:

Bases Técnicas para a Definição de Metas Progressivas para seu Enquadramento e a

Integração com os Demais Instrumentos de Gestão”.

2.8 REPROJETANDO

Reprojetado o SB1, descrito a cima, foi montado o SB2 com estruturas novas e

métodos eletrônicos novos em relação ao primeiro. Buscando maior robustez, maior

eficiência e maior facilidade de fabricação. Na figura 10 está o modelo do protótipo e na

Figura 11 ele pronto.

Figura 10 – Modelo

Módulo

Parte Eletrônica

Recipiente para Coleta de água

S B 2

Saída de água

Entrada de


32

Figura 11 – Módulos