Estudo da qualidade da água do Rio Febros

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Actividade experimental realizada em 2007 com o objectivo de determinar a qualidade da água do Rio Febros (afluente do Douro) comparando os resultados obtidos com os valores máximos admissíveis e recomendadas para águas superficiais. O estudo analisa amostras recolhidas em dois pontos distintos.

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Estudo da qualidade da água do Rio Febros

  1. 1. Universidade do Porto Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar Licenciatura Ciências do Meio Aquático Ano lectivo 2006/2007 Quantificação de parâmetros físico-químicos do Rio Febros Disciplina: Química do Ambiente II Regente: Prof. Doutora Maria Antónia Salgado Autores: Ana Catarina da Silva Pereira Reis; Sara de Brito Tavares; António Pedro de Moreira Magalhães e Lencastre Godinho. 1º Ano 2º Semestre
  2. 2. Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar Química do Ambiente II Índice remissivo Índice remissivo.................................................................................................................2 Índice de Anexos...............................................................................................................3 Objectivos..........................................................................................................................4 Introdução teórica..............................................................................................................5 Águas superficiais..........................................................................................................5 Rio Febros .....................................................................................................................7 Estação de Tratamento de Águas do Rio Febros...........................................................8 Parâmetros em estudo..................................................................................................10 Temperatura.............................................................................................................10 pH............................................................................................................................10 Resíduos sólidos......................................................................................................11 Ciclo do azoto..........................................................................................................13 Azoto amoniacal......................................................................................................14 Nitritos.....................................................................................................................16 Fosfatos....................................................................................................................16 Oxigénio dissolvido.................................................................................................17 Carência Bioquímica de Oxigénio (CBO5).............................................................18 Condutividade..........................................................................................................20 Potencial redox........................................................................................................20 Metodologia.....................................................................................................................22 Determinação dos sólidos suspensos...........................................................................22 Doseamento de Nitritos nas Amostras.........................................................................23 Doseamento de Fosfatos nas Amostras.......................................................................24 Doseamento de Amónia nas Amostras........................................................................25 Carência bioquímica de oxigénio (CBO5)..................................................................26 Resultados........................................................................................................................29 Tratamento de resultados.................................................................................................32 Discussão.........................................................................................................................34 Análise dos parâmetros lidos pela sonda.....................................................................34 pH............................................................................................................................34 Temperatura.............................................................................................................35 Condutividade..........................................................................................................35 Potencial redox........................................................................................................35 Resíduos Sólidos Dissolvidos..................................................................................36 Oxigénio Dissolvido................................................................................................36 Análise dos Resultados das análises em laboratório...................................................37 Sólidos suspensos totais...........................................................................................37 Nitritos.....................................................................................................................38 Azoto amoniacal......................................................................................................39 Fosfatos....................................................................................................................40 Carência Bioquímica de Oxigénio (CBO5).............................................................41 Conclusão........................................................................................................................43 Fontes...............................................................................................................................44 2 Ana Catarina Reis & Sara Tavares & António Godinho
  3. 3. Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar Química do Ambiente II Índice de Anexos Anexo 1. Instrumentos normativos /legais relacionados com o Rio Febros Anexo 2. Entidades envolvidas na gestão e fiscalização do Rio Febros Anexo 3. Rectas de calibração dos doseamentos de Nitritos, Amónia e Fosfatos Anexo 4. Comparação dos resultados obtidos nas duas Estações Anexo 5. Estimativa intervalar com 95% de confiança para os resultados dos doseamentos de Nitritos, Amónia e Fosfatos Anexo 6. Cálculo da exactidão conseguida nos doseamentos de nitritos, amónia e fosfatos Anexo 7. Decreto de Lei n.º 236/98 de 1 de Agosto relativo à qualidade da água 3 Ana Catarina Reis & Sara Tavares & António Godinho
  4. 4. Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar Química do Ambiente II Objectivos A actividade experimental tem como objectivo a determinação da qualidade da água do Rio Febros comparando os resultados obtidos com os valores máximos admissíveis e recomendadas no Decreto-Lei n.º 236/98, relativo a águas superficiais. Foram analisados dois pontos específicos no decorrer da actividade: • Ponte Pereiro, a montante da ETAR do Febros (distância em linha recta à foz é, aproximadamente, 3930m; distância à nascente em linha recta, 6420m, aproximadamente); • Foz do Febros (distância aproximada em linha recta da nascente à foz – mais precisamente onde ocorreu a medição, 10135m). Os parâmetros que nos propusemos determinar foram escolhidos por serem indicadores da qualidade da água, sendo que alguns foram determinados em laboratório posteriormente, enquanto que outros foram medidos no local através de uma sonda multiparamétrica: • Temperatura (ºC) – in-loco; • pH (escala de Sorensen) – in-loco; • Condutividade (μS/cm) – in-loco; • Sólidos totais dissolvidos – SDT (mg/L) – in-loco; • Potencial de Oxidação-Redução – POR (mV) – in-loco; • Saturação em oxigénio – SAT (%) – in-loco; • Oxigénio dissolvido (mg/L) – in-loco; • Sólidos suspensos totais – SST (mg/L); • Doseamento de nitritos; • Doseamento de fosfatos; • Doseamento de amónia; • Carência Bioquímica de Oxigénio (CBO5). No âmbito do tema escolhido optámos por analisar o Rio Febros, por diversos factores, nomeadamente, por ser um afluente do rio Douro de pequenas dimensões e de fácil acesso. Por alguns de nós habitarem na cidade de Vila Nova de Gaia e, estando 4 Ana Catarina Reis & Sara Tavares & António Godinho
  5. 5. Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar Química do Ambiente II este rio na sua totalidade neste distrito, o estudo da qualidade do mesmo é de grande interesse e curiosidade. Introdução teórica Águas superficiais Os estudos dos cursos de água superficiais, como rios, ribeiros e lagos, são muito importantes devido à sua grande influência a nível urbano, ecológico, patrimonial, cultural, pedagógico e económico. Os ecossistemas que envolvem estas regiões são bastante complexos, constituindo o habitat natural de várias espécies aquáticas e terrestres. No entanto, encontram-se fragilizados pela acção humana que produz efeitos nefastos no desenvolvimento dos seres vivos e na qualidade das águas. As regiões de rios e ribeiros influenciam muito a paisagem circundante, sendo um factor determinante na construção de aglomerados urbanos. Desde que o Homem se apercebeu da importância deste rico recurso, começou a interferir no percurso normal destas linhas de água. Visando aumentar a produção agrícola, os cursos de água foram desviados para os campos de cultivo, sendo que, mais recentemente, estas zonas foram devastadas para que fosse possível construir vias de comunicação (estradas, caminhos de ferro, etc.). A maior parte das vezes, estas intervenções negligenciam os aspectos ecológicos e paisagísticos. Os mares já poluídos e linhas de água contaminadas (cada vez mais a montante) são exemplos de que as fontes poluidoras externas começam já a interferir no equilíbrio destes ecossistemas. Os principais agentes poluidores de rios e ribeiros são: • Indústrias que descarregam efluentes não tratados para a água; • Efluentes domésticos despejados directamente para as linhas de água; • Ligações clandestinas directas para os rios; • Escorrimentos dos terrenos agrícolas, levando à lexiviação de fertilizantes e outros químicos 5 Ana Catarina Reis & Sara Tavares & António Godinho
  6. 6. Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar Química do Ambiente II As más práticas agrícolas promovem o uso de pesticidas e fertilizantes (nitratos, fosfatos, etc.). Posteriormente, estes infiltram-se no solo, desembocando em lençóis freáticos. No âmbito do nosso trabalho podemos referir que, junto à Ponte Pereiro, existiam vários campos agrícolas, que podem ter aportado um efeito poluente; para além disto, e principalmente na foz, o rio encontrava-se com bastante lixo e a água era visivelmente turva. De forma a impedir a poluição dos cursos de água, existem instrumentos normativos/legais e entidades envolvidas na gestão e fiscalização da água destinada consumo humano e outros fins (apresentados em anexo os relacionados com o Rio Febros). Figura 1. Fotografia tirada durante a recolha da amostra na foz do Rio Febros, representando o alto nível de poluição que se verifica neste local. A imagem ilustra a elevada turbidez da água, como se comprova pela impossibilidade de ver o substrato, apesar da reduzida profundidade As descargas de águas residuais não tratadas têm vindo a aumentar e tornaram- se numa das maiores ameaças para as linhas de água superficiais. Desta forma, estas regiões perdem a sua riqueza original, sendo muito dificilmente reaproveitadas como zonas de lazer e recreação. Actualmente, a gestão destes recursos passa pela análise de vários parâmetros considerados vitais. Para além disto, é necessário recorrer a várias técnicas físicas e químicas para remover os compostos indesejáveis e purificar a água, tornando-a 6 Ana Catarina Reis & Sara Tavares & António Godinho
  7. 7. Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar Química do Ambiente II apropriada para diversos fins; tratando-se de consumo humano as normas são mais rigorosas. A fim de controlar a qualidade biológica das águas, foram criadas ETAR’s (Estação de Tratamento de Águas Residuais), em que os seus principais objectivos são: • Prevenir a futura degradação, protecção e melhoria do estado ecológico dos sistemas aquáticos; • Promover o uso sustentável da água tendo em conta a protecção dos recursos aquáticos. Rio Febros O rio Febros é um curso de água com cerca de 15 km de extensão; um afluente da margem esquerda do Rio Douro, ocupando uma área de, aproximadamente, 35,4km2. A nascente localiza-se em Seixezelo (Vila Nova de Gaia) e a foz no Cais do Esteiro Avintes. Este afluente atravessa as freguesias de Seixezelo, Olival, Pedroso, Vilar de Andorinho e Avintes. Atravessa ainda o Parque Biológico de Gaia que, ultimamente, tem contribuído para a sua recuperação em conjunto com a ETAR (Estação de Tratamento de Águas Residuais). A zona superior do percurso consiste em terreno acidentado, enquanto que a sua parte final encontra-se numa zona de vale mais alargada; os terraços fluviais possuem formações sedimentares de cobertura. À excepção da foz, o substrato de todo o rio é constituído por cascalho, calhaus rolados e blocos recobertos por lama, limos e macrófitas. Na foz, o rio tem maior profundidade, e o substrato é constituído, essencialmente, por areia e lama. Nas suas margens, predomina a prática agrícola, existindo também várias indústrias em desenvolvimento, tais como o Parque Industrial de Vila Nova de Gaia; cerca de 24% da área total é ocupada por núcleos habitacionais. O crescimento industrial verificado altera as condições do rio, degradando a qualidade da água. Isto ocorre devido às descargas de efluentes industriais e urbanos, que se misturam com águas fluviais; isto impede a utilização da água para rega, recreação e impede o crescimento da vida aquática. Este rio, onde a pesca desportiva, nomeadamente a da truta, já foi vulgar, está hoje despovoado devido à poluição doméstica e industrial. 7 Ana Catarina Reis & Sara Tavares & António Godinho
  8. 8. Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar Química do Ambiente II Estação de Tratamento de Águas do Rio Febros . Figura 2. ETAR do Rio Febros. No Rio Febros existe uma ETAR, gerida pela Águas de Gaia, com local de descarga no Rio Douro. Segundo dados desta entidade de 2005, a sua capacidade instalada é 33.240 m3/dia e a quantidade de caudais tratados chega aos 4.155 m3/dia. Tabela 1. Dados de base da ETAR do Rio Febros. Segundo a nossa pesquisa, nesta ETAR, o primeiro processo é a separação, por decantação e escumação superficial, dos resíduos mais grossos, areias e gorduras da restante massa de água. De seguida, ocorre o tratamento biológico (no arejamento 8 Ana Catarina Reis & Sara Tavares & António Godinho
  9. 9. Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar Química do Ambiente II prolongado de baixa carga mássica). Posteriormente, procede-se à decantação secundária, na qual é feita a eliminação da matéria sedimentável (sólidos suspensos que não assentam em cursos de água naturais) presente na água. O processo seguinte consiste no espessador gráfico, no qual ocorre a decantação física das lamas. Finalmente, o último processo, trata-se do tratamento das lamas, no qual as bactérias se encontram num meio líquido e mais tarde são encaminhadas para uma centrifugadora que, devido à sua força centrífuga, consegue fazer a separação dos resíduos. 9 Ana Catarina Reis & Sara Tavares & António Godinho
  10. 10. Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar Química do Ambiente II Parâmetros em estudo Temperatura A temperatura desempenha um papel importante sob o ponto de vista ecológico, visto que as espécies de animais e plantas que habitam este ecossistema têm preferências térmicas e os seus processos biológicos são influenciados pela variação desta grandeza. Desta forma, controla os ciclos reprodutores, os processos de digestão, a velocidade de respiração dos animais e a velocidade de crescimento das espécies. Assim, esta grandeza é de determinação essencial, pois influencia outros parâmetros, como por exemplo: • A solubilidade de oxigénio (diminui com a temperatura); • Solubilidade de alguns metais tóxicos e pesticidas (aumenta com a temperatura); • Velocidade das reacções químicas que se processam em meio aquático (aumenta com a temperatura). Este parâmetro é muito influenciado pelas condições climatéricas, variando ao longo do dia, pois estas também variam. pH As análises de pH do meio aquoso são de grande importância, pois o seu valor revela estados de poluição. Um afastamento muito grande em relação às águas naturais, cujo valor de pH varia, normalmente entre 4 e 6, pode indicar o lançamento de resíduos industriais em esgotos domésticos. Este parâmetro químico é indicador da concentração de iões H3O+ ou, mais precisamente, da actividade do ião hidrogénio. A escala de pH varia de 0 (muito ácida) a 14 (muito acalina), sendo que o seu valor em águas naturais depende muito da origem da própria água e da natureza dos solos. Em águas puras ou levemente poluídas, os valores de pH são definidos pela correlação entre a concentração de CO2 livre, dos iões HCO3- e CO32+. Esta correlação 10 Ana Catarina Reis & Sara Tavares & António Godinho
  11. 11. Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar Química do Ambiente II depende da intensidade do processo fotossintético, da oxidação bioquímica de matéria orgânica e transformações químicas de substâncias minerais. O pH típico das águas residuais (domésticas) é ligeiramente alcalino (pH = 7.2 a 7.4) e, por isso, a introdução de efluentes industriais ácidos ou básicos, será detectada pelo controlo do pH. Quando este valor atinge extremos, muito inferior a 5 ou muito superior a 10, começam a ocorrer perturbações nos processos biológicos dos seres vivos que habitam o ecossistema. Contudo, não se encontra determinado um pH óptimo para este meio, visto que, a variedade de espécies existentes não permite que este seja definido. Desta forma, como termo de comparação e, para que seja possível determinar a qualidade da água, foram convencionados valores de pH para as águas, conforme a sua natureza e fim para que se destina. Este factor tem influência noutros, como a coagulação química, desinfecção, dureza da água, corrosão e grau de dissociação de muitas substâncias cujos componentes não dissociados são frequentemente mais tóxicos que as formas iónicas. Isto torna este parâmetro altamente significativo. Resíduos sólidos Os resíduos sólidos que se encontram numa água correspondem aos sólidos totais dissolvidos e aos sólidos totais suspensos. Para cada um destes parâmetros existem diferentes técnicas usadas na sua determinação; os sólidos em suspensão ficam retidos em filtros (sólidos filtráveis) e os dissolvidos passam através dele (sólidos não filtráveis). Em todas as águas superficiais existem materiais em suspensão e dissolvidos, sendo que a sua origem é variada: • Águas poluídas; • Erosão natural; • Detritos de origem orgânica; • Plâncton; • Materiais arrastados pelas águas de irrigação (zonas rurais); • Águas residuais (zonas urbanas e industriais). 11 Ana Catarina Reis & Sara Tavares & António Godinho
  12. 12. Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar Química do Ambiente II Em águas residuais predominam os materiais em suspensão, enquanto que os sólidos dissolvidos representam uma porção irrelevante, ao contrário do que verifica em águas naturais: os sólidos dissolvidos representam a maior parte da fracção dos sólidos totais, constituídos, principalmente, por matéria inorgânica e por uma pequena porção de matéria orgânica. Os sólidos dissolvidos determinam a cor verdadeira da água, enquanto que os sólidos em suspensão são responsáveis pela cor aparente e turbidez. A turbidez consiste na redução da transparência da água; no entanto, não é possível relacionar a absorvância com a concentração dos sólidos suspensos, visto que o material é heterogéneo, logo as suas propriedades são distintas. Os sólidos em suspensão têm diferentes propriedades, não sendo um material homogéneo com comportamento semelhante; parte destes sólidos deposita-se mais rapidamente que outros. Designam-se por sólidos sedimentáveis aqueles que demoram mais tempo assentar no filtro no decorrer da filtração. Assim, a remoção destes sólidos, que nunca se chegam a depositar em cursos de água naturais, é de extrema importância, porque estes aumentam a turvação da água (impedindo uma eficaz penetração da luz solar). Desta forma, os organismos fotossintéticos ficam com a sua actividade biológica diminuída, sendo que a concentração de oxigénio dissolvido também diminui. Por consequência, a carência bioquímica de oxigénio aumenta. Uma diminuição na concentração do oxigénio leva a uma redução da variabilidade das espécies que habitam o ecossistema; os sólidos suspensos podem também conduzir à colmatação das brânquias em organismos filtradores. O método utilizado para determinar os sólidos suspensos totais consiste em filtrar as amostras, sendo que, após este processo, os filtros são secados num excicador e pesados. O teor dos sólidos totais em suspensão (mg/L) é determinado a partir da seguinte fórmula: (c − a ) Teor dos sólidos suspensos totais = 1000 × b 12 Ana Catarina Reis & Sara Tavares & António Godinho
  13. 13. Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar Química do Ambiente II c − peso final dos filtros ( g ) a − peso inicial dos filtros ( g ) b − volume da amostra filtrada ( L) Ciclo do azoto O azoto aparece na Natureza sob variadas formas: • Azoto atmosférico (N2); • Azoto orgânico (proteínas e aminoácidos); • Nitratos (NO3-); • Nitritos (NO2-); • Amónia (NH4+) • Amoníaco (NH3). O estudo das formas inorgânicas do azoto é de grande importância para determinar a qualidade das águas. No entanto, determinar as suas concentrações pode ser bastante complicado devido às rápidas transformações que ocorrem em cada um dos compostos. De uma forma geral, em condições aeróbias ocorre a produção de amónia por determinadas bactérias, posteriormente oxidada por bactérias nitrificantes, produzindo nitrato. Este último sofre redução por parte das bactérias do grupo Nitrobacter, dando origem ao nitrito. Na ausência de oxigénio ocorre a oxidação de nitritos a nitratos e a produção de amónia ou azoto molecular (N2) a partir deste composto pela acção de algumas bactérias anaeróbias. Desta forma, na Natureza, existe um equilíbrio natural na concentração destes compostos. A actividade humana tem vindo a desequilibrar os ecossistemas, aumentando as concentrações de alguns compostos azotados. As que mais afectam a qualidade das águas consistem na utilização de adubos e pesticidas, contendo nitratos e fosfatos que, por escorrimento, alcançam os cursos de água superficiais. 13 Ana Catarina Reis & Sara Tavares & António Godinho
  14. 14. Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar Química do Ambiente II Figura 3. Ciclo do Azoto (retirado de http://www.prof2000.pt/users/secjeste/dcee/Biologia/Imagens/ Uni12_06.gif) A descarga de compostos de azoto em meio aquático provoca certos efeitos que podem ser nefastos para o ecossistema, tais como o crescimento excessivo de organismos (sobretudo algas e plantas superiores), diminuição da quantidade de oxigénio dissolvido e, ainda, problemas de toxicidade para os peixes. Para além de afectar as espécies que habitam os rios e ribeiros, esta alteração na qualidade da água pode, também, acarretar problemas para a saúde pública. Azoto amoniacal O azoto amoniacal constitui o somatório das concentrações de NH3 e NH4+, sendo que ambas as formas se encontram em equilíbrio. No entanto, se o valor de pH for elevado (condições alcalinas) ocorre a formação de NH3 e vice-versa, como se encontra representado na seguinte equação química: NH 3 (aq ) + H + (aq ) ⇔ NH 4 (aq ) + 14 Ana Catarina Reis & Sara Tavares & António Godinho
  15. 15. Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar Química do Ambiente II O azoto amoniacal pode estar presente em água natural, em baixa quantidade, tanto na forma ionizada (NH4+) como na forma tóxica não ionizada (NH3), sendo proveniente da degeneração biológica de matéria orgânica. As origens antropogénicas deste composto são: • Descargas de efluentes industriais; • Produzido electroquimicamente nas condutas metálicas; • Em processos de desinfecção a amónia pode ser adicionada a cloro. A amónia, dependendo das condições das linhas de água, pode ser acumulada ou transformada em nitratos, através de bactérias nitrificantes. Este composto apenas é tóxico em água com elevado teor de pH (alcalinas), sendo que o seu efeito em meio ácido é bastante reduzido. No caso particular dos efluentes industriais, as concentrações de amónia são muito elevadas (0,2 mg/L de NH3), sendo esta proveniente das refinarias de petróleo e de esgotos. A presença de amónia em ecossistemas aquáticos pode ter efeitos prejudiciais, dependendo da sua concentração no meio: • Promove o desenvolvimento de algas (eutrofização dos lagos); • Maior consumo de cloreto com elevados teores de azoto amoniacal; • Favorece o desenvolvimento de certos germes; • Tem um efeito tóxico nos animais aquáticos, especialmente em meio alcalino, onde predomina o amoníaco. A determinação experimental da concentração de amónia é baseada no método de Nessler (método colorimétrico). Após a adição do reagente específico (de Nessler), aparece uma cor amarela-acastanhada, cuja intensidade depende da concentração de amónia, permitindo a leitura de absorvâncias. Os valores obtidos correspondem às duas formas de azoto acima referidas, sendo que a razão NH4+/ NH3 é influenciada pelo pH e temperatura. Desta forma, quando os valores de pH e temperatura são baixos ocorre a formação de NH4+. 15 Ana Catarina Reis & Sara Tavares & António Godinho
  16. 16. Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar Química do Ambiente II Nitritos O nitrito é um estado intermédio do ciclo de azoto. Este aparece pela decomposição da matéria orgânica, sendo oxidado a nitrato. Em cursos de água superficiais, uma concentração elevada de nitritos pode indicar uma decomposição incompleta de matéria orgânica: esta pode derivar de descargas excessivas provenientes das estações de tratamento de águas ou devido a poluição industrial. No caso das águas poluídas, uma alta concentração de nitritos indica a possível existência de bactérias redutoras de nitrato, quando as condições são anaeróbias. A toxicidade deste composto pode ser comprovada pelo facto de uma concentração de 0,2 a 0,4 mg/L matar 50% de uma população de trutas, sendo que se começa a notar uma taxa de mortalidade elevada nestes indivíduos quando a concentração do composto alcança os 0,15 mg/L. O método utilizado na sua detecção consiste numa análise colorimétrica: em condições ácidas, o ião nitrito encontra-se na forma de ácido nitroso que, reagindo com o grupo amina da sulfanilamida, produz um composto diazo, que se combina com o dihidrocloreto de N – (1-naftil etilenodiamina), formando um composto com cor rosa. A absorvância é lida a um comprimento de onda de 543 nm. Fosfatos O fósforo e seus derivados são componentes de grande importância para os processos metabólicos dos organismos vivos. Comparando as suas concentrações com a de outros macronutrientes existentes na natureza, verifica-se que estes apresentam uma abundância muito reduzida, sendo, desde já, um factor limitante nos processos biológicos. O fósforo pode apresentar-se em meio aquático sob três formas diferentes: • Fosfatos (forma orgânica do fósforo); • Ortofosfatos (radicais livres que, ao combinarem-se com catiões existentes nas águas formam sais inorgânicos); • Polifosfatos ou fosfatos condensados (polímeros dos ortofosfatos). 16 Ana Catarina Reis & Sara Tavares & António Godinho
  17. 17. Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar Química do Ambiente II No entanto, o estudo dos polifosfatos não é muito relevante no controlo da qualidade da água, visto que, em cursos de água naturais, estes sofrem hidrólise, convertendo-se rapidamente em ortofosfatos. O fosfato provém da interacção, entre os sedimentos e a água, através de reacções redox, sendo que estas dependem da estabilidade dos minerais e da actividade metabólica das bactérias, bem como da decomposição de matéria fecal. Com o aumento do uso de pesticidas aumenta, de forma proporcional, a quantidade deste composto (pois o principal componente destes é o fosfato), originando o crescimento exagerado de algas e a diminuição do oxigénio dissolvido. Os fosfatos apresentam vantagens para o homem, sendo, por isso, usados para variados fins; os que mais se destacam são: • Como meio de controlo da corrosão em locais de abastecimento de água pública; • Estabilizador de águas com reduzido grau de dureza, visto que estabiliza o carbonato de cálcio. Oxigénio dissolvido A quantidade de oxigénio dissolvido é de grande importância, visto ser uma indicação directa da qualidade da água. As plantas aquáticas (e alguns microorganismos) são produtoras de oxigénio, enquanto que os microorganismos decompositores o consomem no decorrer dos seus processos metabólicos. A solubilidade do oxigénio depende das condições climatéricas, sendo que aumenta para baixas temperaturas, até um certo valor. A eutrofização é um termo utilizado para designar um processo natural de envelhecimento de cursos de água, tais como lagos, albufeiras, ou mesmo zonas de rios mais estagnadas e menos profundas. Este envelhecimento é caracterizado pela proliferação de plantas aquáticas, fenómeno que resulta do aumento da disponibilidade de nutrientes, e pela diminuição de oxigénio dissolvido. O oxigénio dissolvido é vital para a sobrevivência das espécies, animais e vegetais, que habitam os ecossistemas aquáticos. Muito poucas espécies conseguem persistir quando as concentrações são muito reduzidas, sendo que a grande parte morre por anóxia. 17 Ana Catarina Reis & Sara Tavares & António Godinho
  18. 18. Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar Química do Ambiente II A taxa de reintrodução do oxigénio, a partir da superfície, depende da área e velocidade dos cursos de água: em águas estagnadas, como lagos e lagoas, esta taxa é muito inferior quando comparada com as quedas de água. A saturação de um determinado gás, como o oxigénio, trata-se da quantidade de gás que se encontra em solução, relativamente à capacidade máxima de retenção deste último no líquido, expressa em percentagem. Esta varia com a temperatura, pressão e salinidade: se a pressão aumenta, a saturação aumenta; a saturação diminui com o aumento da temperatura e da salinidade. Carência Bioquímica de Oxigénio (CBO5) A carência bioquímica de oxigénio corresponde à quantidade de substâncias orgânicas biodegradáveis e inorgânicas (como sulfuretos e o ião Fe2+), presentes numa amostra de água, após um determinado período de incubação (cinco ou sete dias dependendo do método utilizado). Este método mede o consumo de oxigénio resultante da actividade aeróbia dos microrganismos presentes, pela seguinte reacção: Microrganismos + Matéria Orgânica + O2 (g) → CO2 (g) + H2O (l) + Microrganismos Desta forma, a determinação deste parâmetro é muito importante pois reflecte a quantidade de poluentes provenientes de esgotos domésticos e industriais, em termos de quantidade de oxigénio necessário para a sua biodegradação, após descarga em meios aquáticos com condições aeróbias. A velocidade a que se processam estas reacções de decomposição da matéria orgânica depende da temperatura a que a amostra se encontra e da população de bactérias (provenientes do solo). Porém, o efeito da temperatura pode ser anulado se esta se mantiver constante durante o período de incubação. Teoricamente, é necessário um intervalo de tempo infinito para que se dê a oxidação biológica completa da matéria orgânica. Contudo, pode-se considerar que a reacção se completa ao fim de 20 dias. 18 Ana Catarina Reis & Sara Tavares & António Godinho
  19. 19. Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar Química do Ambiente II Ao longo do processo podem ocorrer interferências, que conduzem a um valor de CBO errado (por excesso): por exemplo, quando as bactérias oxidam a amónia existente na amostra, consomem o oxigénio dissolvido. Contudo, isto só influencia os resultados ao fim de 8-10 dias, sendo que a sua acção por ser diminuída pela utilização de inibidores específicos (azul de metileno, etc.). A técnica utilizada na determinação do CBO requer alguns cuidados especiais, sendo que as amostras devem ser incubadas em frascos de vidro, enchendo-os completamente, de modo a que a água transborde ao colocar a rolha (evitando qualquer introdução de ar). Desta forma, é necessário preparar a água de diluição, que desempenha o papel de elemento fornecedor de oxigénio, uma vez que a amostra pode não conter a quantidade necessária para estabilizar a matéria orgânica existente. Assim, evita-se que, no final dos cinco dias de incubação, a quantidade de oxigénio dissolvido seja zero, impossibilitando a comparação. A técnica utilizada baseia-se na adição de uma solução de manganês bivalente à amostra em análise, contida num frasco com rolha de vidro, a que se segue a junção de um reagente alcalino forte. Desta reacção resulta o hidróxido de manganês, que precipita e reage com a quantidade de oxigénio dissolvida na água, formando óxido de manganês, insolúvel e de cor castanha. Mn2+ (aq) + 2OH- (aq) → Mn(OH)2 (s) Mn(OH)2 (s) + 1/2 O2 (aq) → MnO(OH)2 (s) (precipitado castanho) MnO(OH)2 (s) + 2I- (aq) + 4H+ (aq) → Mn2+(aq) + I2 (g) + 3 H2O (l) O oxigénio dissolvido oxida rapidamente uma quantidade equivalente de MnO(OH)2; este composto, em meio ácido e na presença de anião iodeto, liberta iodo molecular, que é titulado com uma solução padrão de tiossulfato de sódio. O ponto final da reacção é identificado no momento em que a solução de amido passa de azul a incolor. I2 (g) + 2S2O32- (aq) → S4O62- (aq) + 2I- (aq) 19 Ana Catarina Reis & Sara Tavares & António Godinho
  20. 20. Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar Química do Ambiente II Condutividade A condutividade é definida como a capacidade de uma substância conduzir a corrente eléctrica. A água destilada tem uma condutividade muito reduzida, devido à sua fraca ionização: H2O (l) → H+ (aq) + OH- (aq) KW = 1,0 x 10-14 Os materiais sólidos apresentam uma elevada condutividade, podendo-se definir três grupos, de acordo com as características mais evidentes: • Condutores (ex.: metais); • Semicondutores; • Isolantes. A dissolução de electrólitos em água aumenta a sua condutividade e, dependendo da concentração destes electrólitos, o meio pode tornar-se altamente corrosivo, tornando-se incompatível com a vida. A condutividade depende de vários factores, tais como a concentração de substâncias iónicas e a temperatura da água. Este parâmetro indica a quantidade de sais existentes nos cursos de água, e, desta forma, representa uma medida indirecta da concentração de poluentes. Em geral, quando os níveis são superiores a 100 µS/cm, admite-se a existência de poluentes no meio aquático. Potencial redox O potencial de oxidação-redução é um parâmetro que mede a voltagem produzida na transferência de electrões entre as espécies químicas (átomos, moléculas, radicais, etc.) que interagem em meio aquático. As condições redox do meio influenciam em grande escala a qualidade das águas, pois existem funções, como a respiração, que dependem dos seus valores. Quando o teor em oxigénio é elevado, os valores do potencial redox também o são, 20 Ana Catarina Reis & Sara Tavares & António Godinho
  21. 21. Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar Química do Ambiente II pois, neste caso, imperam processos de carácter oxidativo. Se, pelo contrário, a quantidade de oxigénio é bastante reduzida, predominam os processos redutores. A respiração anaeróbia é exemplo de um processo redutor, realizado por bactérias. Desta forma, as águas poluídas têm um valor de potencial redox muito inferior relativamente às águas não poluídas, pois, possuem excesso de nutrientes oxidados em grande escala das bactérias. Os valores do potencial redox dependem do pH e temperatura do meio; assim, é necessário ter em conta a sua influência, aquando da análise deste parâmetro, evitando conclusões precipitadas. 21 Ana Catarina Reis & Sara Tavares & António Godinho
  22. 22. Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar Química do Ambiente II Metodologia A recolha das amostras efectuou-se a 21 de Maio de 2007, sendo que estas foram congeladas, aproximadamente a quatro graus negativos, para posterior análise. As águas foram conservadas em recipientes de, aproximadamente dois litros de capacidade, sendo que se procedeu ao seu descongelamento no dia 31 do mesmo mês (embora o trabalho tenha sido iniciado no dia anterior, com a preparação de soluções e a secagem dos filtros). A determinação dos sólidos suspensos permitiu água filtrada para os restantes métodos, excepto CBO5 que utiliza água tal e qual quando recolhida. O trabalho prático foi finalizado no dia 4 de Junho, em que se procedeu às medições finais do CBO5 e dos sólidos suspensos. Determinação dos sólidos suspensos Método: Filtração e secagem Material Filtros de membrana 0,45 µm e de 47 mm de diâmetro; estufa a 105ºC; balança analítica; excicador; rampa de filtração ligada a vácuo; frascos de 500mL; provetas de 500mL. Procedimento experimental 1. Secámos os filtros de membrana 0,45 µm e de 47 mm de diâmetro (1 por amostra) a 105ºC, durante 1hora. 2. Arrefecemos num excicador e pesámos. 3. Filtrámos 500mL de água usando o vácuo ligado à rampa de filtração. Recolhemos a água filtrada em frascos de 500mL para posterior determinação de outros parâmetros. 4. Lavámos o filtro com 3 vezes 10mL de água destilada. 5. Retirámos os filtros e procedemos como nos pontos 1 e 2. 22 Ana Catarina Reis & Sara Tavares & António Godinho
  23. 23. Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar Química do Ambiente II 6. Procedemos aos cálculos respectivos. Doseamento de Nitritos nas Amostras Reagente (Standard Methods) Dissolver em ±50mL de água, 10mL de ácido fosfórico + 1g de sulfanilamida + 0,1g de dihidrocloreto de N-(1-naftil etilenodiamina) 2 HCL. Perfazer 100mL de água. Nota: Reagente estável por um mês em frasco escuro no frigorífico. Procedimento experimental 1. Preparação da solução Padrão (0,1 mg/L NO2-) → Solução controle Nota: Secou-se o nitro de sódio a 105ºC durante 1hora. S. Stock: Pesou-se 0,150g de NaNO2 seco e dilui-se a 1L c/água destilada → 100 mg/L NO2- Diluição: 20 × (5mL/100mL) → 5 mg/L NO2- Soluções Padrão: Dilui-se a solução anterior 50 × (2mL/100mL) → 0,1 mg/L NO2- 2. Preparação da amostra Nota: Filtrou-se as amostras por filtros de membrana 0,45 µm. • Mediu-se 25mL, em duplicado, de cada amostra e do padrão para erlenmeyers de 100mL. • Preparámos um branco medindo 25 mL de água destilada. 3. Reacção a) Adicionámos a cada amostra, padrão e branco 1mL do reagente específico. Agitámos e esperar ±10 minutos. b) Lemos as absorvâncias ao comprimento de onda de 543 nm, fazendo o auto- zero do espectrofotómetro com o branco. c) Através da recta de calibração calculámos a concentração média (expressa em mg/L de NO2-) de cada amostra. 23 Ana Catarina Reis & Sara Tavares & António Godinho
  24. 24. Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar Química do Ambiente II Doseamento de Fosfatos nas Amostras Reagentes: Reagente combinado Corresponde à mistura de 50mL de H2SO4 de 2,5 M + 5mL da solução de tartarato de antimónio e potássio 8,2 mM + 15 mL de solução de molibdato de amónio 32,4 mM + 30 mL da solução de ácido ascórbico 0,1 M. Agitar (estável por quatro horas). Procedimento experimental 1. Preparação da solução Padrão (0,5 mg/L PO43-) → Solução controle Nota: Secou-se o di-hidrogeno fosfato de potássio a 105ºC durante 1hora. S. Stock: Pesou-se 0,143g de KH2PO4 seco e diluiu-se a 1L c/água destilada → 100mg/ L PO43- Diluição: 10 × (10mL/100mL) → 10 mg/L PO43- Soluções Padrão: Diluiu-se a solução anterior 20 × (5mL/100mL) → 0,5 mg/L PO43- 2. Preparação da amostra Nota: Filtrou-se as amostras por filtros de membrana 0,45 µm. • Mediu-se 25mL, em duplicado, de cada amostra e do padrão para erlenmeyers de 100mL. 3. Reacção a) Adicionou-se uma gota de fenolftaleína a cada amostra, padrão e branco (água destilada). b) Adicionámos 4mL do reagente combinado. Agitámos e esperar ±10 minutos. c) Lemos as absorvâncias ao comprimento de onda de 880 nm, fazendo o auto- zero do espectrofotómetro com o branco. d) Calculámos a concentração média de cada amostra expressa em mg/L PO43-. Nota: Todo o material usado foi descontaminado com reagente sem fosfatos. 24 Ana Catarina Reis & Sara Tavares & António Godinho
  25. 25. Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar Química do Ambiente II Doseamento de Amónia nas Amostras Reagentes (Standard Methods) • Reagente de Nessler: Dissolver 10g de iodeto de mercúrio (HgI2) + 7g de iodeto de potássio (KI) em ±50mL de água destilada. Dissolver 16,9g de hidróxido de sódio ± 30 mL de água destilada. Juntar as duas soluções e perfazer 100mL. • Sal de Rochelle: Dissolver 50g de tartarato de sódio e potássio tetrahidratado em 100mL de água destilada. Nota: Segundo a HACH deve adicionar-se 1 gota de sal por cada 200mg/L de dureza. Procedimento experimental 1. Preparação da solução Padrão (0,5 mg/L NH4+) → Solução controle Nota: Secou-se cloreto de amónia a 105ºC durante 1hora S.Stock: Pesou-se 0,1189g de NH4Cl seco e dilui-se em 1L c/água destilada → 40 mg/L NH4+ Diluição: 10 × (10mL/100mL) → 4 mg/L NH4+ Soluções Padrão: Diluiu-se a solução anterior 12,5 mL/100mL → 0,5 mg/L NH4+ 2. Preparação da amostra Nota: Filtrámos as amostras por filtros de membrana 0,45 µm. • Mediu-se 25mL, em duplicado, de cada amostra e do padrão para erlenmeyers de 100mL. • Preparámos um branco medindo 25 mL de água destilada. 4. Reacção a) Adicionámos a cada amostra, padrão e branco 2 gotas de sal de Rochelle + 1mL do reagente de Nessler. Agitámos e esperámos ±10 minutos. 25 Ana Catarina Reis & Sara Tavares & António Godinho
  26. 26. Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar Química do Ambiente II b) Lemos as absorvâncias ao comprimento de onda de 425 nm, fazendo o auto-zero do espectrofotómetro com o branco. c) Através da recta de calibração calculámos a concentração média (expressa em mg/L de NH4+) de cada amostra. Carência bioquímica de oxigénio (CBO5) Procedimento Experimental * Material Banho termostatizado a 20 ± 1 ºC Bureta 25 mL Frascos de incubação 250 mL Balança analítica Goblés de 100 e 250 mL Pró-pipeta Pipeta automática 1000 µL Espátula, Pipetas de 2 e 100 mL papel de alumínio * Reagentes a) Para preparar a água de diluição: • Solução tampão fosfato • Solução de sulfato de magnésio • Solução de cloreto de cálcio • Solução de cloreto de ferro (III) b) Para preparar a solução de CBO conhecida: • Solução de glucose-ácido glutâmico: pesámos 150 mg de glucose e 150 mg de ácido glutâmico (secos na estufa), acrescentando água destilada até perfazer 1 L de solução. c) Para determinar o oxigénio dissolvido: • Solução de sulfato de Mn (MnSO4) • Reagente alcalino de azida iodada • Acido sulfúrico concentrado • Solução indicadora de amido • Solução de tiossulfato de sódio (Na2S2O3) 0,025 M 26 Ana Catarina Reis & Sara Tavares & António Godinho
  27. 27. Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar Química do Ambiente II A – Preparação da ÁGUA DE DILUIÇÃO 1. Preparámos 2 L: pipetar 2 mL de cada uma das soluções indicadas nos reagentes e acrescentámos água destilada até perfazer o volume pretendido. 2. Arejámos a solução obtida até ser utilizada. 3. Identificámos convenientemente 3 frascos de incubação e enchemo-los com esta solução; os frascos de incubação foram cheios completamente até transbordarem, rolhados e com excesso de água em volta da rolha, fornecendo assim um selo adicional para impedir a entrada de ar. 4. Incubámos dois frascos a 20 ºC, durante 5 dias. 5. Determinámos a concentração de oxigénio inicial no frasco restante, como indicado no ponto D, e guardámos os resultados. 6. No fim do período de incubação determinámos a concentração de oxigénio nos dois frascos. B – Preparação da SOLUÇÃO DE GLUCOSE-ÁCIDO GLUTÂMICO 1. Preparámos 1 L de solução de glucose - ácido glutâmico diluída a 2 % com água de diluição. 2. Arejámos a solução obtida até ser utilizada. 3. Identificámos convenientemente 3 frascos de incubação e enchemo-los com esta solução, como indicado para as amostras de água de diluição. 4. Repetimos os pontos 4 a 6 da parte A. C – PREPARAÇÃO DAS AMOSTRAS 1. Pipetámos 100 mL de amostra para cada frasco (3 amostras da Estação 1 e 3 amostras da Estação 2) e acrescentámos água de diluição até ficarem completamente cheios e transbordarem (como indicado para a água de diluição). 2. Repetimos os pontos 4 a 6 do ponto A. 27 Ana Catarina Reis & Sara Tavares & António Godinho
  28. 28. Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar Química do Ambiente II Nota: A diluição teve como objectivo diminuir o risco de se chegar ao fim dos 5 dias e não se ter resultados, pois não sabemos qual o consumo de O2 que estas amostras têm. D – DETERMINAÇÃO DO OXIGÉNIO DISSOLVIDO (OD) 1. Adicionámos directamente no frasco 1 mL da solução de MnSO 4 e 1 mL do reagente alcalino de azida iodada (nota: guardámos as pontas usadas junto dos respectivos frascos de reagente para serem reutilizadas). Tapámos cuidadosamente o frasco, para eliminar as bolhas de ar e agitámos várias vezes por inversão; deixámos em repouso. 2. Quando o precipitado formado se depositou, até aproximadamente metade do volume do frasco, adicionámos 1 mL de H2SO4 concentrado. Tapámos novamente o frasco e agitámos várias vezes, por inversão, até completa dissolução. 3. Titulámos um volume de 100 mL da amostra, num matraz de 250 mL. 4. Enchemos a bureta com a solução de tiossulfato de sódio 0,025 M; verificámos que não existiam bolhas de ar, procedemos ao seu acerto e iniciámos a titulação da solução anterior. 5. Quando a solução começou a ficar amarelo palha, adicionámos umas gotas de solução de amido para facilitar a visualização do ponto final da titulação. Titulámos até a solução ficar incolor. 28 Ana Catarina Reis & Sara Tavares & António Godinho
  29. 29. Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar Química do Ambiente II Resultados As imagens seguintes representam os pontos de recolha das amostras, incluindo a nascente que, apesar não ter sido recolhida uma amostra do local, os resultados obtidos pela sonda são contemplados no nosso trabalho servindo como referência. A Estação 1, mencionada a partir de agora, corresponde ao primeiro ponto de amostragem, a Ponte Pereiro e a Estação 2 corresponde à Foz do Rio Febros. Figura 4. Nascente do Rio Febros, localizado no Parque das Corgas em Seixezelo. Imagem retirada do programa Google Earth. 29 Ana Catarina Reis & Sara Tavares & António Godinho
  30. 30. Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar Química do Ambiente II Figura 5. Ponte Pereiro, localizada antes da ETAR do Febros, imagem retirada do programa Google Earth. Figura 6. Foz do Rio Febros, sendo que a linha de água de maior extensão representa o Rio Douro. Imagem retirada do programa Google Earth. Cond. Temp STD POR SAT OD # Hora Nome Longitude Latitude pH (µS/cm . (ºC) (mg/l) (mV) (%) (mg/l) ) 11h 1 Pt.Pereiro -8,55254 41,08992 7,53 15,04 225 113 82,5 77,5 7,64 25min 12h 2 Foz -8,56911 41,12284 7,66 16,84 369 185 133,4 78,4 7,46 19min Tabela 2. Resultados obtidos no local de recolha das amostras utilizando uma sonda multiparamétrica. Legenda: Temperatura (Temp.); Condutividade (Cond.); Sólidos totais dissolvidos (STD); Potencial de oxidação-redução (POR); Saturação em oxigénio (SAT); Oxigénio dissolvido (OD). 30 Ana Catarina Reis & Sara Tavares & António Godinho
  31. 31. Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar Química do Ambiente II Nitritos Amónia Fosfatos Amostra Média Média Média A 0,039 0,03 0,013 1 0,0385 0,0295 0,0125 B 0,038 0,029 0,012 A 0,33 0,074 0,195 2 0,332 0,076 0,1965 B 0,334 0,078 0,198 A 0,088 0,061 0,1 Padrão 0,089 0,064 0,101 B 0,09 0,067 0,102 Tabela 3. Resultados obtidos no doseamento de nitrito, amónio, fosfatos expressos em valores de absorvância. Peso dos filtros (g) Amostra Antes da Depois da Filtro + Média Média Média estufa estufa filtrado A 0,0575 0,0570 0,0598 1 0,0574 0,0569 0,0598 B 0,0572 0,0567 0,0598 A 0,0574 0,0571 0,0592 2 0,0565 0,0563 0,0596 B 0,0556 0,0555 0,0600 Tabela 4. Resultados obtidos na técnica utilizada na determinação dos sólidos suspensos totais. 31 Ana Catarina Reis & Sara Tavares & António Godinho
  32. 32. Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar Química do Ambiente II Oxigénio dissolvido (mg/L) Amostra F Final Inicial Final A 3,270 1 4,003 3,29905 B 3,328 A 3,291 2 3,913 3,2765 B 3,262 A 2,740 GAG 3,955 2,702 B 2,664 A 3,633 AD 3,997 3,645 B 3,657 Tabela 5. Oxigénio dissolvido, final e inicial, em mg/L nas amostras (1 e 2), solução de glucose-ácido glutâmico (GAG) e água de diluição (AD). Corresponde aos resultados obtidos na técnica usada na determinação da carência bioquímica de oxigénio. Nota: O volume de Na2S2O3 (mL) gasto, corresponde, em valor absoluto à concentração de oxigénio dissolvido em mg/L. Tratamento de resultados 32 Ana Catarina Reis & Sara Tavares & António Godinho
  33. 33. Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar Química do Ambiente II Depois da Teor Amostras Filtro+Filtrado secagem (mg/L) 1 0,0569 0,0598 5,8 2 0,0563 0,0596 6,6 Tabela 6. Determinação do teor de sólidos suspensos nas amostras recolhidas (ver fórmula na introdução teórica). A filtragem foi realizada em duplicado, sendo que se utilizaram 500mL, ou seja, 1L por cada amostra. Concentração Amostras Absorvância (mg/L de NO2-) 1 0,039 0,042 2 0,332 0,361 Padrão 0,089 0,096 Tabela 7. Determinação da concentração em mg/L de NO2- nas amostras e padrão utilizados no doseamento de nitritos. Concentração Amostras Absorvância (mg/L de NH4+) 1 0,030 0,224 2 0,076 0,577 Padrão 0,064 0,485 Tabela 8. Determinação da concentração em mg/L de NH4+ nas amostras e padrão utilizados no doseamento de amónia. Concentração Amostras Absorvância (mg/L de PO43-) 1 0,013 0,063 2 0,197 0,947 33 Ana Catarina Reis & Sara Tavares & António Godinho
  34. 34. Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar Química do Ambiente II Padrão 0,101 0,486 Tabela 9. Determinação da concentração em mg/L de PO43- nas amostra e padrão utilizados no doseamento de fosfatos. Nota: As rectas de calibração utilizadas no cálculo das concentrações (nitritos, amónia e fosfatos) encontram-se em anexo. Amostra Concentração de OD Concentração de OD CBO5 (mg/L OD) s inicial (mg/L) final (mg/L) 1 4,003 3,299 1,760 2 3,913 3,277 1,590 GAG 3,955 2,702 62,650 AD 3,997 3,645 0,352 Tabela 10. Valores da carência bioquímica de oxigénio em mg/L, sendo que o factor de diluição para as amostras é de 0,4 (100 mL de amostra/250 mL de volume total); enquanto que a solução de glucose-ácido glutâmico é diluída a 2%. Nota: Para determinar o factor de diluição das amostras considerou-se 250mL como capacidade total dos frascos de incubação. Discussão Análise dos parâmetros lidos pela sonda pH Nas duas estações analisadas no decorrer deste o estudo verificou-se que o pH é, aproximadamente, neutro. Assim, encontra-se dentro dos valores máximos 34 Ana Catarina Reis & Sara Tavares & António Godinho
  35. 35. Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar Química do Ambiente II recomendados e admissíveis relativos a águas cujos parâmetros estão contemplados no anexo número 7. Temperatura Os valores da temperatura, registada in loco, em ambos os pontos de amostragem, encontram-se dentro dos limites máximos recomendados e admitidos. No entanto, verificam-se diferenças significativas entre os dois pontos onde foram efectuadas as recolhas. Provavelmente, a diferença verificada deve-se ao facto da recolha não ter sido efectuada na mesma altura do dia. Na Ponte Pereiro analisaram-se as águas por volta das 11h20min, enquanto que, na Foz a recolha foi efectuada um pouco mais tarde, por volta das 12h20min. No caso da água ser destinada a consumo humano, as temperaturas verificadas estariam acima dos máximos recomendados, mas ainda assim abaixo dos valores máximos admitidos, não invalidando, portanto, a sua qualidade. Condutividade Os valores de condutividade registados nas amostras encontram-se abaixo do valor máximo recomendado para água de consumo humano (400 µS/cm). Comparando os dois pontos em estudo, verifica-se que os valores deste parâmetro são muito superiores após a ETAR, indicando uma maior concentração de iões em solução, facto que é comprovado pela a análise posterior de compostos inorgânicos (nitritos, fosfatos e amónia). De acordo com a bibliografia consultada sabe-se que, quando o valor da condutividade se encontra acima dos 100 µS/cm, admite-se a existência de contaminantes no meio aquático. No entanto, estes valores não são alarmantes, visto que não violam o decreto de lei relativo à qualidade da água. Potencial redox O potencial de oxidação redução é, comparativamente superior na segunda Estação. Isto indica que, na foz do Rio Febros, o meio é constituído por compostos com características oxidativas, sendo facilmente reduzidos ao interagir com outros elementos do meio aquático. Este parâmetro indica, de uma forma indirecta, a reactividade do 35 Ana Catarina Reis & Sara Tavares & António Godinho
  36. 36. Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar Química do Ambiente II meio, assim, valores elevados podem indicar um alto índice de reacções de oxidação de matéria orgânica. No entanto, não existem directivas e limites que definam os valores recomendados para este parâmetro, não sendo possível comparar com águas naturais e interpretar os valores obtidos como sendo elevados e prejudiciais para o meio. Resíduos Sólidos Dissolvidos De acordo com o que foi dito anteriormente os resíduos sólidos dissolvidos constituem uma pequena porção dos sólidos totais, sendo os seus valores pouco relevantes neste tipo de estudos. As diferenças observadas entre as duas estações não são significativas, nem excedem os limites máximos impostos no decreto de lei relativo à qualidade da água (anexo 7); sendo cerca de dez vezes inferior ao valor estipulado para águas destinadas a consumo humano. Oxigénio Dissolvido Comparando os resultados obtidos nos dois pontos de amostragem (Ponte Pereiro e Foz do Febros) observa-se uma diferença muito reduzida. No entanto, os valores encontrados para o oxigénio dissolvido são relativamente superiores na primeira Estação. Assim, nesta admite-se que haja uma maior actividade das bactérias, que necessitam de mais oxigénio para oxidarem a matéria orgânica. Tendo em conta os valores impostos por lei: • Para água destinada a consumo humano cumpre por pouco com o requerido; • Para águas piscícolas possui oxigénio dentro dos valores recomendados, mas não são muito altos, encontrando-se próximo do limite do não aconselhável; • Para águas balneares apresenta oxigénio fora do intervalo de valores recomendados. Para além disto, chega a ultrapassar significativamente o valor mínimo admitido nos requisitos para o objectivo ambiental de qualidade mínima para águas superficiais, sendo que denota um bom arejamento e consequente oxigenação da massa de água corrente ao longo do curso deste rio. 36 Ana Catarina Reis & Sara Tavares & António Godinho
  37. 37. Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar Química do Ambiente II Análise dos Resultados das análises em laboratório Sólidos suspensos totais Comparando as duas estações onde foram efectuadas as recolhas, verifica-se que os valores obtidos são significativamente diferentes entre si. O teor em sólidos suspensos, após a ETAR (estação 2), é significativamente superior, o que revela um crescente estado de poluição. Os resultados obtidos nesta estação, em relação aos dados do efluente final da ETAR, encontram-se bastante abaixo, sendo coerente com o facto do rio ter uma determinada capacidade de auto-depuração. O alto valore de SST deve estar relacionado com a situação observada no local: Figura 7. No cais da foz verificou-se a existência de lodo e grandes quantidades de lixo urbano. Os vários sedimentos recolhidos ao longo do rio e dos seus vários subafluentes, são arrastados para e concentrados na foz. Desta forma, o teor de sólidos suspensos totais aqui encontrados vai ser superior aos valores encontrados a montante. Este efeito pode também ser acentuado aquando da ocorrência de precipitação recente na zona da bacia hidrográfica do respectivo rio. 37 Ana Catarina Reis & Sara Tavares & António Godinho
  38. 38. Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar Química do Ambiente II Figura 8. Comparação entre os dois pontos de amostragem, Ponte de Pereiro (esquerdo) e foz (direita), tendo em conta a turbidez da água. Tendo em conta os valores recomendados e admissíveis, em anexo no decreto de Lei relativo à qualidade da água, os sólidos suspensos devem estar ausentes numa água destinada a consumo humano. O que não se verifica nas amostras recolhidas, no entanto quando comparados com os valores recomendados para águas destinadas ao suporte de vida aquícola, balneares e para rega estes valores encontram-se dentro dos limites estabelecidos. Apesar de se encontrar dentro desses limites (estabelecidos no decreto de Lei relativo à qualidade da água), é necessário considerar que a presença de sólidos suspensos pode ser nefasta para a vida no meio aquático. A porção destes sólidos que muito dificilmente se depositam em condições naturais (sólidos sedimentável) pode absorver a luz solar e impedir a sua penetração na linha de água, o que diminui a actividade de organismos fotossintéticos e, consequentemente, a quantidade de oxigénio dissolvido. Nitritos O valor médio da concentração de nitritos obtido nas Estação 2 é quase nove vezes superior ao valor na Estação 1. É provável que se deva a excessivas descargas da ETAR que se localiza a montante da foz do Rio Febros. Porém, também pode estar ligado a poluição ambiental, já que ao longo do troço existem vários tubos de esgoto. 38 Ana Catarina Reis & Sara Tavares & António Godinho
  39. 39. Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar Química do Ambiente II A elevada concentração verificada nas duas Estações, acima dos valores máximos recomendados para águas destinadas a fins aquícolas (ver em anexo), indicam a existência de bactérias redutoras de nitrato. Assim, aponta para uma elevada introdução de nitrato (elemento principal dos pesticidas) no ecossistema aquático. Para além disto, na Estação 2 obtivemos um resultado acima do estipulado para águas destinadas a consumo humano (0,1 mg/L de NO2-). De acordo com estimativas recentes, o composto adquire características tóxicas para as espécies que habitam o meio aquático, quando as suas concentrações são superiores a 0,2 mg/L de NO2-, o que se verifica na segunda estação. Azoto amoniacal O método que utilizámos mede o somatório das concentrações de NH3 e NH4+ que, pelo léxico de Termos Hidrogeológicos do INETI (Instituto Nacional de Engenharia, Tecnologia e Inovação, IP), corresponde ao Azoto Amoniacal. As concentrações de azoto amoniacal, nos dois pontos de amostragem, são muito elevadas em especial na Estação 2, após a ETAR. Este componente do ciclo do azoto apenas é armazenado no ecossistema quando se encontra em excesso. Possivelmente, a causa desta acumulação são as excessivas descargas industriais que se observam ao longo do Febros: • Descargas da própria ETAR; • Escoamento de compostos azotados derivados dos pesticidas usados nos campos agrícolas (adjacentes ao curso de água); • Descargas industriais (ex.: Parque Industrial de Vila Nova de Gaia); • Descargas de efluentes domésticos (detergentes contém grande percentagem de amónia). A forma tóxica do azoto amoniacal é o NH3, sendo que ocorre a sua formação quando o pH do meio é elevado, com formação de H+ para estabilizar o pH do meio. Contudo, como o meio não possui valores de pH excessivamente altos (sendo, praticamente neutro), a dose deste composto não será, em princípio, tóxico. A concentração de azoto amoniacal é elevada nas duas Estações, estando acima dos valores máximos recomendados para águas destinadas a consumo humano, fins 39 Ana Catarina Reis & Sara Tavares & António Godinho
  40. 40. Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar Química do Ambiente II aquícolas e rega; no entanto, ainda se encontra dentro dos limites admissíveis (ver limites máximos recomendáveis e admissíveis em anexo). Desta forma, é possível verificar o avançado estado de poluição em que se encontra o rio Febros, em especial após a ETAR. Fosfatos Como estes compostos são macronutrientes que existem em pequenas quantidades nos ecossistemas aquáticos, constituem um factor limitante no desenvolvimento das espécies. No entanto, concentrações muito altas podem provocar um crescimento exagerado das algas levando à diminuição do oxigénio dissolvido e constituindo um factor de risco para a sobrevivência das espécies. Figura 9. Fotografia tirada na foz do rio Febros, sendo que pretende realçar a turbidez da água. De acordo com os resultados obtidos nas análises em laboratório, os valores da concentração dos fosfatos são muito superiores a jusante da ETAR do Febros. Isto pode indicar uma possível contaminação derivada dos tratamentos realizados, na eliminação de certos poluentes, para além do uso de pesticidas nos campos agrícolas adjacentes. Assim, a jusante da ETAR há uma maior propensão ao crescimento de algas e, consequentemente uma diminuição (comparativamente) dos valores de oxigénio dissolvido medidos pela sonda multiparamétrica. 40 Ana Catarina Reis & Sara Tavares & António Godinho
  41. 41. Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar Química do Ambiente II 3- Como não existem valores de fosfatos PO4 , estipulados para a qualidade da água não é possível comparar os resultados com o decreto de Lei n.º 236/98; neste apenas existem valores máximos admissíveis e recomendados para P2O5. Carência Bioquímica de Oxigénio (CBO5) De acordo com o estipulado, o valor de CBO5 para a solução de glucose-ácido glutâmico seria, teoricamente, 198 mg/L ± 30,5 mg/L, devido ao alto teor de matéria orgânica. Analisando, também, o valor do CBO5 da água de diluição, encontramo-lo acima do recomendável (0,2 mg/L OD). Porém, o valor obtido não é muito elevado, estando dentro dos limites do aceitável. Os valores de CBO5 das duas estações são bastantes bons, estando dentro dos valores estipulados para a qualidade da água para variados fins (em anexo). Comparando os resultados entre si, verifica-se um maior valor de CBO5 na Estação 1. Isto, empiricamente, parece-nos um pouco estranho, já que as quantidades de sólidos suspensos totais e de nutrientes, na segunda estação, são comparativamente superiores. Estes parâmetros estão, normalmente, associados a valores de CBO elevados; contudo, este pressuposto não é necessariamente certo, já que o CBO está relacionado com a quantidade de matéria orgânica e: • Os SST, das nossas amostras, poderiam não incluir compostos orgânicos; • Os nutrientes quantificados são compostos inorgânicos. Portanto, a possibilidade do valor real de CBO se encontrar próximo dos obtidos, embora discutível (devido ao aspecto do leito do rio na foz e à quantidade de efluentes), não é necessariamente baixa. Um acontecimento curioso é que a concentração na água de diluição, ao ser superior ao suposto, iria corresponder a uma subida no valor de CBO das amostras (já que a água de diluição foi adicionada a estas). Em contrapartida, o congelamento de água pode ter reduzido as populações de bactérias responsáveis pela decomposição aeróbia da matéria orgânica, o que levaria a uma descida de CBO. 41 Ana Catarina Reis & Sara Tavares & António Godinho
  42. 42. Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar Química do Ambiente II Carência Bioquímica de Oxigénio 1,76 1,59 1,8 1,6 1,4 CBO5 (mg/L de 1,2 1,0 OD) 0,8 0,352 0,6 0,4 0,2 0,0 1 2 AD Gráfico 1. Resultados obtidos da carência bioquímica de oxigénio na Estação 1 (1), Estação 2 (2) e água de diluição (AD). Existem, portanto, indícios, de tendência do CBO, contrários. De facto, a água pode ter, na realidade, uma reduzida quantidade de matéria orgânica (logo, baixo valor de CBO). Se este facto não for verdadeiro, também não conseguimos apontar erros na execução da técnica. Rejeitando a suposição, a inexperiência dos indivíduos e o reduzido tamanho da amostra teriam levado a um erro; apenas um estudo mais aprofundado, alargando o protocolo de amostragem e diversificando a metodologia, permitiria obter uma caracterização mais fidedigna do curso aquícola em estudo. Sólidos Nitritos Amónia (mg/ Fosfatos CBO5 suspensos (mg/L de L de NH4+) (mg/L de 42 Ana Catarina Reis & Sara Tavares & António Godinho
  43. 43. Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar Química do Ambiente II - (mg/L) NO2 ) PO43-) Estação 1 5,8 0,042 0,224 0,063 1,760 Estação 2 6,6 0,361 0,577 0,947 1,590 Tabela 11. Tabela resumo dos resultados obtidos nas análises efectuadas em laboratório, contemplando apenas as estações 1 e 2. Comparação da concentração dos compostos nos dois pontos de amostragem 0,947 1 0,9 0,8 Concentração 0,577 0,7 (mg/L) 0,6 0,5 0,332 0,4 0,224 Estação1 0,3 Estação2 0,042 0,063 0,2 0,1 0 Nitritos (NO2-) Amónia (NH4+) Fosfatos (PO43-) Gráfico 2. Comparação dos resultados obtidos no doseamento de nitritos, amónia e fosfatos. O objectivo do gráfico é demonstrar a distribuição das concentrações ao longo do rio Febros. Conclusão No geral, a qualidade da água após a ETAR do Febros encontra-se mais degradada, sendo as concentrações dos nitritos, fosfatos e amónia superiores, comparativamente aos valores obtidos na Ponte Pereiro (a montante da ETAR), 43 Ana Catarina Reis & Sara Tavares & António Godinho
  44. 44. Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar Química do Ambiente II denotando a existência de entrada de nutrientes em larga escala. Com os resultados de CBO5 que obtivemos (e aceitando-os) podemos inferir uma baixa concentração de compostos orgânicos. Essa diferença da qualidade referia é mais evidente para valores de água para consumo humano. Isto não quer dizer que a ETAR é ineficaz ou mesmo prejudicial, mas parece ser indicativo da existência de vários efluentes que não estão subordinados à ETAR e, assim, poluem o rio. A nível de valores de objectivo ambiental de qualidade mínima para águas superficiais não temos diferenças significativas entre as duas Estações. Porém, toda esta interpretação da qualidade do rio Febros é questionável e falível, sendo necessário um estudo mais aprofundado, com mais variedade de amostras/ pontos de amostragem e mais parâmetros analisados. Com esta análise concluímos que o troço a jusante da ETAR do rio Febros se encontra bastante deteriorada, em princípio devido ao acumular de poluição (urbana e industrial) que ocorre na zona (já que os poluentes são arrastados pela corrente para a foz). A cessação do lançamento indiscriminado de efluentes no rio poderia levar a uma recuperação da qualidade do curso de água satisfatória. Fontes • Decreto-Lei n.º 236/98, Diário da República, 1 de Agosto de 1998. 44 Ana Catarina Reis & Sara Tavares & António Godinho
  45. 45. Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar Química do Ambiente II • STANDARD METHODS for the Examination of Water and Wastewater, 20 Ed, 1998, APHA, AWWA, WEF. • Chemistry for Environmental Engineering, Clair N. Sawyer, 4 ed, 1994, McGraw-Hill International Editions. • Guião de trabalhos práticos de cadeira de Química do Meio Aquático da Licenciatura em Ciências do Meio Aquático, 2006-2007 • http://www.coladaweb.com/quimica/aci.htm • http://www.micronal.com.br/artigostecnicos/saude_agua.htm • http://es.wikipedia.org/wiki/Nitrito • http://www.parquedasnacoes.pt/pt/ambiente/divulgacao_Descarga.asp • http://www.cetesb.sp.gov.br/Agua/rios/variaveis.asp#condutividade • http://www.reefforum.net/faq.php?faq=new_faq_item_ricardo29 • http://www.aguasdegaia.pt/san_etar_febros.htm • http://www.epg.pt/site/noticia/?ID=86&dumpcache=4653ffa159690 • http://paginas.fe.up.pt/porto-ol/os/14.html 45 Ana Catarina Reis & Sara Tavares & António Godinho

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