parâmetros de qualidade de Águas 2

8/18/2019 Parâmetros de Qualidade de Águas 2

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIROESCOLA DE QUÍMICADEPARTAMENTO DE PROCESSOS INORGÂNICOS

PARÂMETROS DE QUALIDADE DE ÁGUA

DISCIPLINA:

CONDICIONAMENTO INDUSTRIAL DE ÁGUAS

JUACYARA C. CAMPOS


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1. INTRODUÇÃO

A água é o constituinte inorgânico mais abundante na matéria viva: no homem maisde 60% de seu peso é constituído por água, e em certos animais aquáticos esta porcentagemsobe para 98%. O volume de água existente no planeta é estimado em 1,36 x 1018 m³ e sãodistribuídos da seguinte forma:

- Água do mar: 97%- Geleiras: 2,2%- Água doce: 0,8% - água subterrânea: 97%

- água superficial: 3%

Apenas uma pequena fração (3% de 0,8% = 0,024%) da água disponível está sob aforma de água superficial, de extração mais fácil. Esses valores ressaltam a grandeimportância de se preservar os recursos hídricos na Terra, e de se evitar a contaminação da pequena fração mais facilmente disponível.

O conceito de qualidade de água, na ótica das ciências ambientais, é muito maisamplo do que a simples caracterização da água pela fórmula molecular H2O. Isto porque a

água, devido às suas propriedades de solvente e à sua capacidade de transportar partículas,incorpora a si diversas impurezas, as quais definem a qualidade da água.A qualidade da água é resultante de fenômenos naturais (contato da água em

escoamento ou infiltração com as partículas, substâncias e impurezas no solo) e da atuaçãodo homem (geração de despejos domésticos ou industriais, defensivos agrícolas e etc.).

O tratamento de água deve ser adaptado ao emprego particular projetado para água:os problemas respectivos devem ser levados aos especialistas neste setor. Cada indústriatem suas exigências especiais de tratamento de água. Por exemplo, as lavanderias precisamde água com dureza nula para impedir que sejam precipitados sabões de cálcio ou demagnésio sobre as roupas. Os sais de cálcio, de magnésio, ou de ferro provocam precipitados indesejáveis com certo corantes nas indústrias de tecidos e na manufatura de

papel. Chama-se água de processo a que participa diretamente das reações químicas porum mecanismo de hidrólise ou de dissolução. Seu tratamento compreende a remoção daacidez, da alcalinidade, da dureza, do ferro e de outros minerais, conforme as exigências daaplicação.

2. REQUISITOS E PADRÕES DE QUALIDADE DA ÁGUA

Os requisitos de qualidade de uma água são função de seus usos previstos. A Tabela1 apresenta, de forma simplificada, a associação entre os principais requisitos de qualidade

e os correspondentes usos da água. Nos casos de corpos d'água com usos múltiplos, aqualidade da água deve atender aos requisitos dos diversos usos previstos.

Além dos requisitos de qualidade, que traduzem de uma forma generalizada econceitual a qualidade desejada para a água, há a necessidade de se também padrões dequalidade, embasados por um suporte legal. Os padrões devem ser cumpridos, por força dalegislação, pelas entidades envolvidas com a água a ser utilizada. Da mesma forma que osrequisitos, também os padrões são função do uso previsto para a água.


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Tabela 1- Associação entre os usos da água e os requisitos de qualidade

Uso Geral Uso Específico Qualidade Requerida

Abastecimentode águadoméstico

-Isenta de substâncias químicas prejudiciais ásaúde;-Isenta de organismos prejudiciais à saúde;-Adequada para serviços domésticos;- Baixa agressividade e dureza;- Esteticamente agradável (baixa turbidez, corsabor e odor); ausência de microrganismos.

Abastecimentoindustrial

Água é incorporada ao produto(ex.: alimento, bebidas,remédios)

-Isenta de substâncias químicas prejudiciais àsaúde ;-Isenta de organismos prejudiciais à saúde ;-Esteticamente agradável (baixa turbidez, corsabor e odor).

Água entra em contato com oproduto

-Variável com o produto

gua não entra em contatocom o produto (ex:refrigeração, caldeiras).

-Baixa agressividade;-Baixa dureza.

Irrigação

Hortaliças, produtos ingeridoscrus ou com casca.

-Isenta de substâncias químicas prejudiciais àsaúde;-Isenta de organismos prejudiciais á saúde;-Salinidade não excessiva.

Demais plantações. -Isenta de substâncias químicas prejudiciais aosolo e às plantações;-Salinidade não excessiva.

Dessedentaçãode animais

-Isenta de substâncias químicas prejudiciais ásaúde dos animais;-Isenta de organismos prejudiciais á saúde dosanimais.

Preservação daflora e da fauna

-Variável com os requisitou ambientais da florae da fauna que se deseja preservar.

Recreação elazer

Contato primário (contato diretocom o meio líquido; ex.:natação, esqui, surfe).

-Isenta de substâncias químicas prejudiciais àsaúde;-Isenta de organismos prejudiciais à saúde;-Baixos teores de sólidos em suspensão eóleos e graxas.

Contato secundário (não hácontato direto com o meiolíquido; ex.: navegação de lazer, pesca, lazer contemplativo).

-Aparência agradável.

Geração deenergia

Usinas hidrelétricas. -Baixa agressividade.

Usinas nucleares outermelétricas (ex.: torres deresfriamento).

-Baixa dureza.

Transporte-Baixa presença de material grosseiro quepossa por em risco as embarcações.

Diluição dedespejos


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3. IMPUREZAS ENCONTRADAS NA ÁGUA

Os diversos componentes presentes na água, e que alteram o seu grau de pureza, podem ser retratados, de uma maneira ampla e simplificada, em termos das suascaracterísticas físicas, químicas e biológicas, como detalhado a seguir:

- Características físicas: As impurezas enfocadas do ponto de vista físico estãoassociadas, em sua maior parte, aos sólidos presentes na água. Estes sólidos podemser em suspensão, coloidais ou dissolvidos, dependendo do seu tamanho.

- Características químicas: As características químicas de uma água podem serinterpretadas através de duas classificações: matéria orgânica ou inorgânica.

- Características biológicas: Os seres presentes na água podem ser vivos ou mortos,Dentre os seres vivos, têm-se os pertencentes aos reinos animal e vegetal, além dos protistas.

A Figura 1 apresenta de forma diagramática as inter-relações entre as características

físicas, químicas e biológicas das impurezas das águas. Os principais tópicos são explicadosem maior detalhe nos itens seguintes.

Figura 1- Impurezas contidas na água. (Fonte: von Sperling, 1996).

3.1. Sólidos presentes na água

Todos os contaminantes da água, com exceção dos gases dissolvidos, contribuem para a carga de sólidos. Por esta razão, os sólidos são analisados separadamente antes de seapresentar os diversos parâmetros de qualidade da água. Simplificadamente, os sólidos podem ser classificados de acordo com (a) as suas características físicas (tamanho e estado)ou (b) as suas características químicas.

classificação pelas características físicas

- sólidos em suspensão


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- sólidos coloidais

- sólidos dissolvidos

classificação pelas características químicas

- sólidos orgânicos

- sólidos inorgânicos

a) Classificação por tamanho

A divisão dos sólidos por tamanho é, sobretudo, uma divisão prática. Porconvenção, diz-se que as partículas de menores dimensões, capazes de passar por um papelde filtro de tamanho especificado correspondem aos sólidos dissolvidos, enquanto que as demaiores dimensões, retidas pelo filtro são consideradas sólidos em suspensão. Em adição,os termos sólidos filtráveis e sólidos não filtráveis também são utilizados (ou resíduosfiltráveis e resíduos não filtráveis, como utilizado pela FEEMA). Numa faixa intermediáriasituam-se os sólidos coloidais, de grande importância no tratamento da água, mas de difícilidentificação pelos métodos simplificados de filtração em papel. Nos resultados das

análises de água, a maior parte dos sólidos coloidais entra como sólidos dissolvidos, e orestante como sólidos em suspensão.

A Figura 2 mostra a distribuição das partículas segundo o tamanho. De maneirageral, são considerados como sólidos dissolvidos aqueles com diâmetro inferior a 10-³ m,como sólidos coloidais aqueles com diâmetro entre 10-³ e 1 m, e como sólidos emsuspensão aqueles com diâmetro superior a 1 m.

Figura 2. Classificação e distribuição dos sólidos em função do tamanho. (Fonte: von

Sperling, 1996).


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b) Classificação pelas características químicas

Ao se submeter os sólidos a uma temperatura elevada (550 ºC) a fração orgânica évolatilizada, permanecendo após combustão apenas a fração inorgânica. Os sólidos voláteisrepresentam, portanto uma estimativa da matéria orgânica nos sólidos, ao passo que ossólidos não voláteis (fixos) representam a matéria inorgânica ou mineral.

A Figura 3 esquematiza os diversos tipos de sólidos e suas nomenclaturas.

SST- SÓLIDOSSUSPENSOSTOTAIS(RNFT -RESÍDUO NÃO FILTRÁVEL

TOTAL)

ST - SÓLIDOSTOTAIS(RT -RESÍDUOSTOTAIS)

AMOSTRA

Evaporação

Filtro(0,45m)

RETIDO FILTRADO

EvaporaçãoEstufa104±1ºC

Mufla550 ±50ºC

SSV - SÓLIDOSSUSPENSOSVOLÁTEIS

(RNFV - RESÍDUO NÃOFILTRÁVEL VOLÁTIL)

RESÍDUO

SSF - SÓLIDOSSUSPENSOSFIXOS

(RNFF - RESÍDUO NÃO FILTRÁVEL FIXO)

EvaporaçãoEstufa180ºC

SDT- SÓLIDOSDISSOLVIDOSTOTAIS(RFT -RESÍDUOFILTRÁVEL

TOTAL)

Mufla550 ±50ºC

SDV - SÓLIDOSDISSOLVIDOSVOLÁTEIS(RFV - RESÍDUOFILTRÁVEL VOLÁTIL)

RESÍDUO

SDF - SÓLIDOSDISSOLVIDOSFIXOS(RFF - RESÍDUO FILTRÁVEL FIXO)

Figura 3. Diversos tipos de sólidos e nomenclaturas.

Quanto à concentração de sólidos dissolvidos, as águas naturais podem serclassificadas como doces, salobras e salinas:

SÓLIDOSSEDIMENTÁVEIS

cone de

Imhoff


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- SD < 500mg/L doce;- 500mg/L SD 30.000mg/L salobra;- SD> 30.000mg/L salina

A seguir serão abordados os diversos parâmetros físicos, químicos e biológicos de

qualidade de água. Cabe ressaltar que os parâmetros abordados neste item podem ser deutilização geral, tanto para caracterizar águas de abastecimento, águas residuárias, águas de processo, mananciais e corpos receptores (Fonte: von Sperling, 1996).

3.2. Parâmetros Físicos

3.2.1. Cor

Conceito: Responsável pela coloração na água. Forma do constituinte responsável: Sólidos dissolvidos Origem natural:

- decomposição da matéria orgânica (principalmente vegetais - ácidos húmicos efúlvicos);- ferro e manganês.

Origem: antropogênica:- Resíduos industriais (ex: tinturarias, tecelagem produção de papel);- Esgotos domésticos.

Importância:- origem natural: não representa risco direto à saúde, mas consumidores podem

questionar a sua confiabilidade. Além disso, a cloração da água contendo a matériaorgânica dissolvida responsável pela cor pode gerar produtos potencialmentecancerígenos (trihalometanos - ex: clorofórmio);

- origem industrial: pode ou não apresentar toxicidade. Unidade: uH (Unidade Hazen - padrão de platina-cobalto) Interpretação dos resultados:

- Deve-se distinguir entre cor aparente e cor verdadeira. No valor da coraparente pode estar incluída uma parcela devida à turbidez da água. Quandoesta é removida por centrifugação obtém-se a cor verdadeira.

- A cor é sensível ao pH. A sua remoção é mais fácil a pH mais baixo. Aocontrário, quanto maior o pH mais intensa é a cor.

3.2.2. Turbidez

Conceito: A turbidez representa o grau de interferência com a passagem da luz através

da água, conferindo uma aparência turva à mesma. Forma do constituinte responsável: Sólidos em suspensão. Origem natural:

- Partículas de rocha, argila e silte.- Algas e outros microrganismos

Origem antropogênica:- Despejos domésticos;- Despejos industriais;


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- Microrganismos;- Erosão.

Importância:- Origem natural: não traz inconvenientes sanitários diretos. Porém, é esteticamente

desagradável na água potável, e os sólidos em suspensão podem servir de abrigo

para microrganismos patogênicos (diminuindo a eficiência da desinfecção).- Origem antropogênica: pode estar associada a compostos tóxicos e organismos patogênicos.

- Em corpos d'água: pode reduzir a penetração da luz, prejudicando a fotossíntese. Utilização mais freqüente do parâmetro:

- Caracterização de águas de abastecimento brutas e tratadas;- Controle da operação das estações de tratamento de água.

Unidade: uT (Unidade de Turbidez - unidade de Jackson ou nefelométrica) Interpretação dos resultados:

- Em termos de tratamento e abastecimento público de água: numa água com turbidez igual a 10 uT, ligeira nebulosidade pode ser

notada; com turbidez igual a 500 uT, a água é praticamente opaca;valores de turbidez da água bruta inferiores a 20 uT podem serdirigidas diretamente para a filtração lenta, dispensando a coagulaçãoquímica; valores superiores a 50 uT requerem uma etapa antes dafiltração, que pode ser a coagulação química ou um pré-filtro grosseiro.

3.2.3. Temperatura

Conceito: medida da intensidade de calor. Origem natural:

- transferência de calor por radiação, condução e convecção (atmosfera e solo).

Origem antropogênica:- águas de torres de resfriamento;- Despejos industriais.

Importância:- Elevações de temperatura aumentam a taxa das reações químicas e biológicas;- Elevações de temperatura diminuem a solubilidade dos gases (ex.: OD).- Elevações de temperatura aumentam a taxa de transferência de gases (o que pode

gerar mau cheiro, no caso da liberação de gases com odores desagradáveis). Unidade: ºC . Interpretação dos resultados:

- Em termos de corpos d´água:

a temperatura deve ser analisada em conjunto com outros parâmetros,tais como OD.

- Em termos de tratamento de águas residuárias: a temperatura deve proporcionar condições para as reações bioquímicas

de remoção de poluentes.


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3.2 .4. Condutividade Elétrica

É definida como sendo a medida da habilidade da água de conduzir uma correnteelétrica. Esta habilidade depende da presença de íons (na sua concentração total,mobilidade e valência) e na temperatura de medição. Soluções da maioria das substânciasinorgânicas são boas condutoras. De modo oposto, moléculas de substâncias orgânicas,

que não se dissociam em soluções aquosas, conduzem probemente a corrente.A condutividade depende da quantidade de sais dissolvidos na água e é

aproximadamente proporcional à sua quantidade. Sua determinação permite obter umaestimativa rápida do conteúdo de sólidos em uma amostra.

3.2.5. Sabor e odor

Conceito: O sabor é a interação entre o gosto (salgado, doce, azedo e amargo) e o odor(sensação olfativa).

Forma do constituinte responsável: Sólidos em suspensão, sólidos dissolvidos e gases

dissolvidos. Origem natural:

- Matéria orgânica em decomposição.- Microrganismos (algas).- Gases dissolvidos (ex.:H2S).

Origem antropogênica:- Despejos domésticos;- Despejos industriais;- Gases dissolvidos (ex.:H2S).

Importância:- Pode não representar risco à saúde, mas consumidores podem questionar a sua

confiabilidade, e buscar águas de menor risco. Representa a maior causa dereclamações dos consumidores.- São de difícil avaliação, por serem sensações subjetivas, causadas por

impurezas dissolvidas, freqüentemente de natureza orgânica, como fenóis eclorofenóis, resíduos industriais, gases dissolvidos e etc.

- Quando existem problemas com sabor e odor na água, a aeração pode sereficaz em alguns casos. Em outros, pode ser necessária a utilização de carvãoativado para a adsorção dos compostos causadores de odor.

Utilização mais freqüente do parâmetro:- Caracterização de águas de abastecimento brutas e tratadas;

Unidade:concentração limite mínima detectável.

3.3.Parâmetros Químicos

3.3.1. pH

Conceito: Potencial hidrogeniônico. Representa a concentração de íons hidrogênio H+ (em escala antilogarítmica) dando uma indicação sobre a condição de acidez,neutralidade ou alcalinidade da água. A faixa de pH é de 0 a 14.

Forma do constituinte responsável: Sólidos dissolvidos, gases dissolvidos.


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Origem natural:- Dissolução de rochas;- Absorção de gases da atmosfera;- Oxidação da matéria orgânica;- Fotossíntese.

Origem antropogênica:- Despejos domésticos (oxidação da matéria orgânica);- Despejos industriais (ex: lavagem ácida de tanques).

Importância:- É importante em diversas etapas do tratamento da água (coagulação, desinfecção,controle da corrosividade, remoção da dureza);- pH baixo: corrosividade e agressividade nas águas de abastecimento;- pH elevado: possibilidade de incrustações nas águas de abastecimento;- valores de pH afastados da neutralidade: podem afetar a vida aquática (ex: peixes)e os microrganismos responsáveis pelo tratamento biológico dos esgotos.

Utilização mais freqüente do parâmetro:

- caracterização de águas de abastecimento brutas e tratadas;- caracterização de águas residuárias brutas;- controle da operação de estações de tratamento de água (coagulação e grau de

incrustabilidade/corrosividade);- Caracterização de corpos d'água.

Unidade: - Interpretação dos resultados:

- Geral: pH < 7: condições ácidas; pH = 7: neutralidade; pH > 7: condições básicas (alcalinas).

- Em termos de tratamento e abastecimento público de água: diferentes valores de pH estão associados a diferentes faixas de atuaçãoótima de coagulantes; freqüentemente o pH necessita ser corrigido antes e/ou depois da adiçãode produtos químicos no tratamento.

- Em termos de corpos d'água: valores elevados de pH podem estar associados à proliferação de algas;

3.3.2. Alcalinidade

Conceito: Quantidade de íons na água que reagirão para neutralizar os íons H + . Éuma medição da capacidade da água de neutralizar os ácidos (capacidade de resistir àsmudanças de pH: capacidade tampão). Os principais constituintes da alcalinidade sãoos bicarbonatos (HCO3

-), carbonatos (CO3=) e os hidróxidos (OH-). A distribuição das

3 formas na água é em função do pH.Com maior freqüência, a alcalinidade das águas é devida a bicarbonatos, produzidos

pela ação do gás carbônico dissolvido na água sobre as rochas calcárias. Forma do constituinte responsável: Sólidos dissolvidos.


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Origem natural:- Dissolução de rochas;- Reação do CO2 com a água (resultante da atmosfera ou da decomposição da

matéria orgânica). Origem antropogênica:

- Despejos industriais. Importância:- É uma determinação importante no controle do tratamento de água, estando

relacionada com a coagulação, redução de dureza e prevenção de corrosão emtubulações.

Utilização mais freqüente do parâmetro:- caracterização de águas de abastecimento brutas e tratadas;- caracterização de águas residuárias brutas;- controle da operação de estações de tratamento de água (coagulação e grau de

incrustabilidade/corrosividade).É uma das determinações mais importantes no controle da água, estando

relacionada com a coagulação, redução de dureza e prevenção de corrosão nascanalizações de ferro fundido da rede de distribuição. Unidade: mg CaCO3/L. Interpretação dos resultados:

Os íons causadores da alcalinidade são todos básicos e, assim, capazes de reagircom um ácido de concentração conhecida. A quantidade de ácido adicionada atése atingir determinado valor de pH, mede a alcalinidade existente na amostra deágua. Como indicadores, são geralmente utilizados a fenolftaleína e o metilorange.

Somente dois tipos de alcalinidade podem estar presentes simultaneamentenuma amostra de água, posto que haveria uma reação entre hidróxidos e

bicarbonatos, reduzindo estes à forma de carbonatos.OH- + HCO3- H2O + CO3

=

Em função do pH, podem estar presentes simultaneamente podem estar presentes os seguintes tipos de alcalinidade:

pH>9,4: hidróxidos e carbonatos pH entre 8,3 e 9,4: carbonatos e bicarbonatos pH entre 4,6 e 8,3: apenas bicarbonatos. pH menor que 4,6: ácidos minerais.

Na prática, a determinação de alcalinidade e verificação de sua forma se fazem comácido sulfúrico e usando-se dois indicadores, fenolftaleína e metilorange, cujos pontos de

viragem correspondem aos pH de 8,3 e 4,6, respectivamente. O ensaio permite conhecer osvalores que correspondem às alcalinidades à fenolftaleína e ao metilorange (alcalinidadetotal), respectivamente.

3.3.3. Dureza

Conceito: É uma característica conferida à água pela presença de alguns íonsmetálicos: Mg+2 e Ca+2., e em menor grau Fe+2 e Sr +2. Em condições desupersaturação, esses cátions reagem com ânions na água, formando precipitados. A


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dureza pode ser classificada como dureza carbonato e dureza não carbonato,dependendo ao ânion ao qual ela está associada. A dureza correspondente àalcalinidade é denominada dureza carbonato, enquanto que as demais formas sãocaracterizadas como dureza não carbonato. A dureza não carbonato é sensível aocalor, precipitando-se em elevadas temperaturas.

Os bicarbonatos de cálcio e magnésio, que também são responsáveis pela alcalinidade,causam a dureza chamada temporária, que é removida por simples ebulição da água.Os sulfatos e os outros componentes menos importantes (por ex., cloretos), dão à águaa dureza permanente, que, não sendo removida pelo aquecimento, provocaincrustações nas caldeiras.

Forma do constituinte responsável: Sólidos dissolvidos. Origem natural:

- Dissolução de minerais contendo cálcio e magnésio (ex.: rochas calcáreas). Origem antropogênica:

- Despejos industriais. Importância:

- Reduz a formação de espumas, implicando em um maior consumo de sabão.- Causa incrustação nas tubulações de água quente, caldeiras e aquecedores(devido à maior precipitação em temperaturas elevadas).

Utilização mais freqüente do parâmetro:- caracterização de águas de abastecimento (inclusive industriais) brutas e tratadas;- caracterização de águas residuárias brutas;- controle da operação de estações de tratamento de água (coagulação e grau de

incrustabilidade/corrosividade);- A dureza é reconhecida pela sua propriedade de impedir a formação de espuma

como sabão. Além disso, produz incrustações nos sistemas de água quente. Unidade: mg CaCO3/L.

Interpretação dos resultados:- Em termos de tratamento e abastecimento público de água: dureza< 50 mg CaCO3/L – água mole. dureza entre 50 e 150 mg CaCO3/L – dureza moderada. dureza entre 150 e 300 mg CaCO3/L – .água dura dureza maior que 300 mg CaCO3/L – água muito dura.

- Na Europa utilizam-se outras unidades: 1 grau francês: 10 mg CaCO3/L 1 frau alemão: 17,8 mg CaCO3/L

As águas excessivamente duras causam prejuízos à economia. Além de provocar o desperdício de sabão, elas são nocivas em muitas atividades industriais,

especialmente no caso de alimentação de caldeiras, devido às incrustações, à perdade combustível e ao perigo de explosão.

Na lavagem de roupas, o precipitado formado com o sabão adere aos tecidos,tornando difícil a sua remoção; as substâncias podem combinar com a gordura dos pratos e utensílios, dificultando a sua limpeza; os grumos formados poderão aderiràs paredes das banheiras, tanques e pias, constituindo depósitos de efeitodesagradável. As águas moles lavam melhor.


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3.3.4. Cloretos

Conceito: Todas as águas naturais, em maior ou menor escala, contêm íonsresultantes da dissolução de minerais. Os cloretos (Cl -) são advindos da dissolução desais (ex: cloreto de sódio).

Forma do constituinte responsável: Sólidos dissolvidos. Origem natural:

- Dissolução de minerais;- Intrusão de águas salinas.

Origem antropogênica:- Despejos domésticos;- Despejos industriais;- Águas utilizadas em irrigação.

Importância:- Em determinadas concentrações imprime um sabor salgado à água;- Em esgotos e águas residuárias, em concentrações muito elevadas (> 30 g/L)

pode prejudicar o tratamento biológico;

- É interferente em algumas análises (ex. DQO). Utilização mais freqüente do parâmetro:

- Caracterização de águas de abastecimento brutas. Unidade: mg/L.

3.3.5. Nitrogênio

Conceito: Dentro do ciclo do nitrogênio na biosfera, este se alterna entre várias formase estados de oxidação. No meio aquático, o nitrogênio pode ser encontrado nasseguintes formas: (a) nitrogênio molecular (N2), escapando para a atmosfera, (b)nitrogênio orgânico (dissolvido e em suspensão), (c) amônia, (d) nitrito (NO2

-) e (e)

nitrato (NO3-). Forma do constituinte responsável: Sólidos em suspensão e sólidos dissolvidos. Origem natural:

- Constituinte de proteínas, clorofila e vários outros compostos biológicos. Origem antropogênica:

- Despejos domésticos;- Despejos industriais;- Excrementos de animais;- Fertilizantes.

Importância:- O nitrogênio na forma de nitrato está associado a doenças como a

metahemoglobinemia (síndrome do bebê azul);- O nitrogênio é um elemento indispensável para o crescimento de algas e, quando

em elevadas concentrações em lagos e represas, pode conduzir a um crescimentoexagerado desses organismos (processo denominado eutrofização);

- O nitrogênio, nos processos bioquímicos de conversão da amônia a nitrito e deste anitrato, implica no consumo de oxigênio dissolvido do meio (o que pode afetar avida aquática);

- O nitrogênio na forma de amônia livre é diretamente tóxico aos peixes;


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- O nitrogênio é um elemento indispensável para o crescimento dos microrganismosresponsáveis pelo tratamento de esgotos;

- Os processos de conversão do nitrogênio têm implicações na operação dasestações de tratamento de esgotos;- Em um corpo d'água, a determinação da forma predominante do nitrogênio pode

fornecer informações sobre o estágio da poluição (poluição recente está associadaao nitrogênio na forma orgânica ou de amônia, enquanto uma poluição mais remotaestá associada ao nitrogênio na forma de nitrato).

Unidade: mg/L.

Observações:

- Nitrogênio Total Kjeldahl: NTK= amônia + nitrogênio orgânico- Nitrogênio Total: NT = NTK + NO2

- + NO3-

A amônia existe em solução tanto na forma de íon (NH 4+) como na forma livre, não

ionizado (NH3). A distribuição relativa assume a seguinte forma em função dos valores de pH: pH11: praticamente toda a amônia está na forma de NH3.

3.3.6. Fósforo

Conceito: O fósforo na água apresenta-se principalmente nas formas deortofosfato, polifosfato e fósforo orgânico. Os ortofosfatos são diretamentedisponíveis para o metabolismo biológico sem necessidade de conversões a formasmais simples. As formas em que os ortofosfatos se apresentam na água (PO43-,HPO4

2-, H2PO4-, H3PO4) dependem do pH, sendo a mais comum na faixa usual de pH

o HPO42-. Os polifosfatos são moléculas mais complexas com dois ou mais átomos de

fósforo. O fósforo orgânico é normalmente de menor importância. Forma do constituinte responsável: Sólidos em suspensão e sólidos dissolvidos Origem natural:

- dissolução de compostos do solo;- decomposição da matéria orgânica.

Origem antropogênica:- Despejos domésticos;

- Despejos industriais;- Detergentes;- Excrementos de animais;- Fertilizantes.

Importância:- O fósforo não apresenta problemas de ordem sanitária nas águas de abastecimento;- O fósforo é um elemento indispensável para o crescimento de algas e, quando emelevadas concentrações em lagos e represas, pode conduzir a um crescimento


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exagerado desses organismos (eutrofização);- O fósforo é um nutriente essencial para o crescimento dos microrganismosresponsáveis pela estabilização da matéria orgânica.

Unidade: mg/L. Interpretação dos resultados:

- Em termos de tratamento de águas residuárias : é necessário um adequado balanço C:N:P no esgoto para odesenvolvimento dos microrganismos e em lançamentos a montante derepresas com problemas de eutrofização, freqüentemente se limita o Ptotal em 1,0 mg/L;

- Em termos dos corpos d'água:os seguintes valores de P total podem ser utilizados como indicativosaproximados do estado de eutrofização de lagos (lagos tropicais provavelmente aceitam concentrações superiores): (a) P < 0,01-0,02mg/L: não eutrófico; (b) P entre 0,01-0,02 e 0,05 mg/L: estágiointermediário; (e) P> 0,05 mg/L: eutrófico.

2.3.7. Oxigênio dissolvido

Conceito: O oxigênio dissolvido (OD) é de essencial importância para os organismosaeróbios (que vivem na presença de oxigênio). Durante a estabilização da matériaorgânica, as bactérias fazem uso do oxigênio nos seus processos respiratórios, podendo vir a causar uma redução da sua concentração no meio. Dependendo damagnitude deste fenômeno, podem vir a morrer diversos seres aquáticos, inclusive os peixes. Caso o oxigênio seja totalmente consumido, tem-se a condição anaeróbia(ausência de oxigênio), com geração de maus odores.

Forma do constituinte responsável: Gás dissolvido Origem natural:

- Dissolução do oxigênio atmosférico;- Produção pelos organismos fotossintéticos.

Origem antropogênica:- Introdução de aeração artificial.

Unidade: mg/L. Interpretação dos resultados:

- Em termos dos corpos d'água:a solubilidade do OD varia com altitude e temperatura. Ao nível domar, na temperatura de 20 °C, a concentração de saturação é igual a 9,2mg/L;Valores de OD superiores à saturação são indicativos da presença dealgas (fotossíntese);Valores de OD bem inferiores à saturação são indicativos da presençade matéria orgânica (provavelmente esgotos);Com OD em torno de 4-5 mg/L morrem os peixes mais exigentes;com OD igual a 2 mg/L todos os peixes estão mortos; com OD igual a 0mg/L tem-se condições de anaerobiose;

- A presença de oxigênio na água, especialmente em companhia de CO 2,


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constitui-se em um significativo fator a ser considerado na prevenção dacorrosão de metais ferrosos (canalizações e caldeiras).

3.3.8. Matéria Orgânica

Conceito: A matéria orgânica presente nos corpos d'água e nos esgotos é umacaracterística de primordial importância, sendo a causadora do principal problema de poluição das águas: o consumo do oxigênio dissolvido pelos microrganismos nos seus processos metabólicos de utilização e estabilização da matéria orgânica. Os principaiscomponentes orgânicos são os compostos de proteína, os carboidratos, a gordura e osóleos, além da uréia, surfactantes, fenóis, pesticidas e outros em menores quantidades.A matéria carbonácea divide-se nas seguintes frações: (a) não biodegradável (emsuspensão e dissolvida) e (b) biodegradável (em suspensão e dissolvida). Em termos práticos, usualmente não há necessidade de se caracterizar a matéria orgânica,separadamente, em termos de proteínas, gorduras, carboidratos etc. Ademais, há umagrande dificuldade na determinação laboratorial dos diversos componentes da matériaorgânica nas águas residuárias, face à multiplicidade de formas e compostos em que amesma pode se apresentar. Em assim sendo, utilizam-se normalmente métodosindiretos para a quantificação da matéria orgânica, ou do seu potencial poluidor. Nestalinha, existem duas principais categorias: (a) Medição do consumo de oxigênio(Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO); Demanda Química de Oxigênio(DQO) e (b) Medição do carbono orgânico (Carbono Orgânico Total - COT).

a) Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO)

O principal efeito ecológico da poluição orgânica em um curso d'água é odecréscimo dos teores de oxigênio dissolvido. Da mesma forma, no tratamento de esgotos por processos aeróbios, é fundamental o adequado fornecimento de oxigênio para que osmicrorganismos possam realizar os processos metabólicos conduzindo à estabilização da

matéria orgânica. Assim, surgiu a idéia de se medir a "força" de poluição de umdeterminado despejo pelo consumo de oxigênio que ele traria, ou seja, uma quantificaçãoindireta da potencialidade da geração de um impacto, e não a medição direta do impacto emsi.

A solução encontrada foi a de se medirem laboratório o consumo de oxigênio queum volume padronizado de efluente ou outro líquido exerce em um período de tempo pré-fixado. Foi, assim, introduzido o importante conceito da Demanda Bioquímica deOxigênio (DBO). A DBO retrata a quantidade de oxigênio requerida para estabilizar(oxidar) através de processos bioquímicos, a matéria orgânica carbonácea. E uma indicaçãoindireta, portanto, do carbono orgânico biodegradável.

Simplificadamente, o teste da DBO pode ser entendido da seguinte maneira: no diada coleta, determina-se a concentração de oxigênio dissolvido (OD) da amostra. Cinco diasapós, com a amostra mantida em um frasco fechado e incubada a 20 0C, determina-se a novaconcentração, já reduzida, devido ao consumo de oxigênio durante o período. A diferençaentre o teor de OD no dia zero e no dia 5 representa o oxigênio consumido para a oxidaçãoda matéria orgânica, sendo, portanto, a DBO5.


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b) Demanda Química de Oxigênio (DQO)

O teste da DQO mede o consumo de oxigênio ocorrido durante a oxidação químicada matéria orgânica. O valor obtido é, portanto, uma indicação indireta do teor de matériaorgânica presente.

A principal diferença com relação ao teste da DBO encontra-se claramente presentena nomenclatura de ambos os testes. A DBO relaciona-se a uma oxidação bioquímica damatéria orgânica, realizada inteiramente por microrganismos. Já a DQO corresponde a umaoxidação química da matéria orgânica, obtida através de um forte oxidante (dicromato de potássio) em meio ácido.

c) Carbono Orgânico Total (COT)

Neste teste, o carbono orgânico é medido diretamente, e não indiretamente atravésda determinação do oxigênio consumido, como nos três testes acima. COT é um testeinstrumental, e tem se mostrado satisfatório em amostras com reduzidas quantidades de

matéria orgânica. Tal é o caso, principalmente, de corpos d'água. O teste do COT medetodo o carbono liberado na forma de CO2.

3.3.9. Micropoluentes inorgânicos

Conceito: Uma grande parte dos micropoluentes inorgânicos é tóxica. Em especial, osmetais pesados. Entre os metais pesados que se dissolvem na água incluem-se oarsênio, cádmio, cobre, chumbo, mercúrio e prata. Vários destes metais seconcentram na cadeia alimentar, resultando num grande perigo para os organismossituados nos níveis superiores. além dos metais pesados, existem outras substânciasinorgânicas de importância em termos de saúde pública, como os cianetos, o flúor e

outros. Forma do constituinte responsável: sólidos em suspensão e sólidos dissolvidos. Origem antropogênica:

- Despejos industriais.- Atividades mineradoras.- Atividades de garimpo.- Agricultura.

Importância:- Os metais pesados são tóxicos para os habitantes dos ambientes aquáticos e

para os consumidores de água.- Arsênio: são fontes potenciais para a poluição por arsênio: inseticidas, banhos

carrapaticidas, processamento de minerais, tintas, produtos químicos, vidro,corantes e resíduos de curtume.

- Cromo hexavalente: São os cromatos (CrO4=) e dicromatos (Cr 2O7

=).Transformam-se em compostos de cromo trivalente pelo calor, pela ação damatéria orgânica ou por agentes redutores. São usados em cromação,anodização de alumínio, fabricação de tintas, corantes, explosivos, materiaiscerâmicos, papéis e outras substâncias e estão presentes nas águas residuáriasdessas indústrias.


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- Cobre: a presença de teores pronunciado de cobre decorre da corrosão detubulações e de efluentes industriais.

- Chumbo: As águas moles e corrosivas dissolvem o chumbo das canalizaçõesdesse material

Unidade: g/L ou mg/L.

3.3.10. Micropoluentes orgânicos

Conceito: Alguns materiais orgânicos são resistentes à degradação biológica, nãointegrando os ciclos biogeoquímicos, e acumulando-se em determinado ponto do ciclo(interrompido). Entre eles, destacam-se os defensivos agrícolas, alguns tipos dedetergentes (ABS, com estrutura molecular fechada) e um grande número de produtosquímicos. Uma grande parte desses compostos, mesmo em reduzidas concentrações,está associada a problemas de toxicidade.

Forma do constituinte responsável: sólidos dissolvidos. Origem natural

- vegetais com madeira (tanino,lignina, celulose, fenóis) Origem antropogênica:

- Despejos industriais.- Detergentes- Processamento e refinamento de petróleo- Defensivos agrícolas.

Importância:- Os compostos orgânicos incluídos nesta categoria não são biodegradáveis egrande parte é tóxica.

Unidade: g/L ou mg/L.

3.4. Parâmetros Biológicos

Os microrganismos desempenham diversas funções de fundamental importância, principalmente as relacionadas com a transformação da matéria dentro dos ciclos biogeoquímicos. Um outro aspecto de grande relevância em termos da qualidade biológicada água é o relativo à possibilidade da transmissão de doenças.

A determinação da potencialidade de uma água transmitir doenças pode ser efetuadade forma indireta, através dos organismos indicadores de contaminação fecal, pertencentes principalmente ao grupo de coliformes.

A detecção dos agentes patogênicos, principalmente bactérias, protozoários e vírus,em uma amostra d'água é extremamente difícil, em razão das suas baixas concentrações, o

que demandaria o exame de grandes volumes da amostra para que fosse detectado um únicoser patogênico. As razões de tal devem-se aos seguintes fatos:- em uma população apenas uma determinada faixa apresenta doenças de veiculação

hídrica;- nas fezes destes habitantes a presença de patogênicos pode não ocorrer em elevada proporção;- após o lançamento no corpo receptor ou no sistema de esgotos há ainda uma

grande diluição do despejo contaminado.


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Em assim sendo, a concentração final de patogênicos por unidade de volume em umcorpo d'água é sem dúvida bastante reduzida, fazendo com que a sua detecção através deexames laboratoriais seja de grande dificuldade.

Este obstáculo é superado através do estudo dos chamados organismos indicadoresde contaminação fecal. Tais organismos não são patogênicos, mas dão uma satisfatória

indicação de quando uma água apresenta contaminação por fezes humanas ou de animais e, por conseguinte, a sua potencialidade para transmitir doenças.Os organismos mais comumente utilizados com tal finalidade são as bactérias do

grupo coliforme.São as seguintes as principais razões para a utilização do grupo coliforme como

indicadores de contaminação fecal:- Os coliformes apresentam-se em grande quantidade nas fezes humanas (cada

indivíduo elimina em média de 1010 - a 1011 organismos por dia). Com isto, a probabilidade de que sejam detectados após o lançamento é incomparavelmentesuperior à dos organismos patogênicos;

- Os coliformes apresentam-se em grande número apenas nas fezes do homem e deanimais de sangue quente. Tal fato é essencial, pois se existissem também nosintestinos de animais de sangue frio deixariam de ser bons indicadores de poluição.

- Os coliformes apresentam resistência aproximadamente similar à maioria das bactérias patogênicas intestinais. Tal característica é importante, pois não seriam bons indicadores de contaminação fecal se morressem mais rapidamente que oagente patogênico. Por outro lado, se a sua taxa de mortalidade fosse menor que adas bactérias patogênicas, também deixariam de ser úteis, uma vez que,sobrevivendo por mais tempo, tornariam suspeitas águas já depuradas. Exceçãodeve ser feita aos vírus, que apresentam uma resistência superior à dos coliformes.

- As técnicas bacteriológicas para a detecção de coliformes são rápidas eeconômicas.

6. BIBLIOGRAFIA

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JORDÃO, E. P.; PESSÔA, C. A., Tratamento de Esgotos Domésticos, ABES, Rio deJaneiro, 1995.

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parâmetros de qualidade de Águas 2

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