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áGuas

  1. 1. 14/11/2010 1 1 Disciplina: Química Ambiental QUALIDADE DE ÁGUAS: AVALIAÇÃO DE EFEITOS AMBIENTAIS Elizabeth Weinhardt Scheffer GRANDE DESAFIO MUNDIAL NESTE SÉCULO Assegurar à população a manutenção da disponibilidade hídrica Fotos:http://www.fotosearch.com.br EROSÃO E ASSOREAMENTO PRINCIPAIS PROBLEMAS GERADOS POR UMA DINÂMICA DE OCUPAÇÃO DESORDENADA SOBRE MANANCIAIS DESCARTE DE LIXO URBANO FALTA DE SANEAMENTO BÁSICO : APORTE DE ESGOTO BRUTO DIRETAMENTE NOS CORPOS D'ÁGUA; Extinção da biota aquática devido aos baixos níveis de oxigênio dissolvido e alta turbidez das águas. Fotos Arquivo GQA Matéria orgânica Organismos patogênicos Metais pesados Subprodutos orgânicos e inorgânicos de origem industrial Componentes químicos de produtos de higiene pessoal Fármacos residuais, principalmente antibióticos e estrogênios COMPOSIÇÃO DOS EFLUENTES: DISTRIBUIÇÃO DA ÁGUA NA TERRA A água ocupa hoje aproximadamente 2/3 da superfícieA água ocupa hoje aproximadamente 2/3 da superfície da Terrada Terra
  2. 2. 14/11/2010 2 AA águaágua éé umum recursorecurso renovávelrenovável limitado,limitado, poispois suasua disponibilidadedisponibilidade tendetende aa sese reduzirreduzir emem decorrênciadecorrência dada degradaçãodegradação dodo ambienteambiente;; AA águaágua possuipossui característicascaracterísticas químicasquímicas ee físicasfísicas bastantebastante especiaisespeciais:: éé umum dosdos rarosraros compostoscompostos queque sese apresentaapresenta nana formaforma liquidaliquida emem condiçõescondições naturaisnaturais,, possuipossui grandegrande estabilidade,estabilidade, ee éé umauma fontefonte poderosapoderosa dede energiaenergia;; UmaUma dasdas maismais notáveisnotáveis característicascaracterísticas dada águaágua éé aa suasua capacidadecapacidade dede atuaratuar comocomo solventesolvente.. ApresentaApresenta elevadaelevada capacidadecapacidade dede dissolverdissolver compostoscompostos inorgânicosinorgânicos e/oue/ou orgânicos,orgânicos, sólidossólidos ouou gasosos,gasosos, ee destadesta peculiaridadepeculiaridade vemvem aa suasua designaçãodesignação comocomo solventesolvente universaluniversal.. CARACTERÍSTICAS: Embora o Brasil seja o primeiro país em disponibilidade hídrica em rios do mundo, a poluição e o uso inadequado comprometem esse recurso em várias regiões do país; O Brasil concentra em torno de 12% da água doce do mundo disponível em rios e abriga o maior rio em extensão e volume do Planeta, o Amazonas; Mais de 90% do território brasileiro recebe chuvas abundantes durante o ano e as condições climáticas e geológicas propiciam a formação de uma extensa e densa rede de rios, com exceção do semi-árido, onde os rios são pobres e temporários. A ÁGUA NO BRASIL Devido a forma como a água disponível vem sendo usada: com desperdício - que chega entre 50% e 70% nas cidades - e sem muitos cuidados com a qualidade ⇒ parte da água no Brasil já perdeu a característica de recurso natural renovável (principalmente nas áreas densamente povoadas), em razão de processos de urbanização, industrialização e produção agrícola ⇒ que são incentivados, mas pouco estruturados em termos de preservação ambiental e da água. AsAs águaságuas superficiaissuperficiais contêmcontêm diversosdiversos componentes,componentes, osos quaisquais podempodem terter suasua origemorigem nono própriopróprio ambienteambiente naturalnatural ouou seremserem introduzidosintroduzidos aa partirpartir dede atividadesatividades antrópicasantrópicas.. COMPOSIÇÃO: FONTES ANTROPOGÊNICAS Intensificação dos Processos de Urbanização e de Industrialização, e das Atividades Agrícolas. FONTES NATURAIS Processos Geoquímicos (desgaste de rochas e de solos, deposição atmosférica pela precipitação úmida e seca), biota aquática, vegetação local, etc. O conceito de qualidade da água está intimamente ligado ao uso que dela se faz; A qualidade é definida por atributos (parâmetros): conjunto de indicadores de características químicas, físicas e biológicas do sistema; Parâmetros mais comumente utilizados: características físicas: temperatura, turbidez, sólidos (totais, suspensos, dissolvidos), condutividade, cor; características químicas: cálcio, magnésio, sódio, ferro, manganês, cobre, cádmio, cromo, mercúrio, chumbo, cloretos, sulfato, nitrato, fosfato, bicarbonatos, compostos demanda bioquímica de oxigênio - DBO, pesticidas oxigênio dissolvido, amônia, pH, alcalinidade, dureza; características biológicas: organismos patogênicos (CF) e algas QUALIDADE DA ÁGUA 1. Características Físicas As características físicas podem interferir no uso da água, como por exemplo: a cor e a turbidez podem tornar a água imprópria ao consumo humano, pelo aspecto estético ou por manchar roupas e aparelhos sanitários; A cor pode tornar o líquido indesejável para uso em indústrias de produção de bebidas e de outros alimentos, ou de fabricação de louças e papéis, ou, ainda, em indústrias têxteis; Águas com sabor e odor acentuados são rejeitadas para consumo doméstico ou podem causar problemas ao organismo humano, dependendo dos compostos químicos presentes; A turbidez acentuada em águas de mananciais impede a penetração dos raios solares e a conseqüente fotossíntese, podendo causar problemas ao meio aquático.
  3. 3. 14/11/2010 3 1. 1 COR A Cor é uma característica da água que pode fornecer ao observador importantes indícios de fenômenos naturais (por exemplo, lavagem do solo pelas enxurradas) ou da agressão antrópica (por exemplo, proliferação de algas devido ao lançamento de esgotos). Dependendo de sua intensidade, pode interferir na medição da transparência e da turbidez. Como as descrições verbais são inseguras e subjetivas, ao se registrar a cor da água de um manancial, é desejável que se utilize um padrão reprodutível de comparação. Exemplo: abaixo as cores mais encontradas na água de lagos e reservatórios. Azul: pouco material em suspensão Verde: rica em fitoplâncton e outras algas Vermelha: Certos tipos de algas ("maré vermelha") Amarela/Marrom: Materiais orgânicos dissolvidos, substâncias húmicas do solo, turfa ou material deteriorado de plantas Mistura de cores: Escoamento de água no solo A temperatura da água é determinada pela radiação solar, salvo nos casos de despejos industriais, de termelétricas e de usinas atômicas que operem nas margens do corpo d’água A temperatura exerce maior influência nas atividades biológicas e no crescimento. Também governa os tipos de organismos presentes: peixes, insetos, zooplâncton, fitoplâncton e outras espécies aquáticas, todas têm uma faixa preferida de temperatura para se desenvolverem. Se essa faixa for ultrapassada (para menos ou para mais), o número de indivíduos das espécies diminui até se extinguirem totalmente. 1.2 TEMPERATURA DA ÁGUA A temperatura também influi na concentração de Oxigênio dissolvido (OD) da água. A água fria, por exemplo, contém mais OD do que a água quente. Por outro lado, alguns compostos são mais tóxicos para a vida aquática nas temperaturas mais elevadas. A relação entre a temperatura, o oxigênio dissolvido e a profundidade pode ser melhor visualizada na figura abaixo. TEMPERATURA NÍVEL VIDA AQUÁTICA Menor 14oC baixa Poucas plantas, truta, poucas doenças. 15 a 20oC média Algumas plantas, besouros d´água, algumas doenças. 21 a 27oC alta Muitas plantas, carpa, bagre, muitas doenças de peixes. Maior 27oC muito alta A temperatura começa a reduzir a vida aquática. A Tabela abaixo apresenta, em linhas gerais, a importância da temperatura para a biota aquática: A temperatura comanda uma importante característica física da água: a densidade; A água difere da maioria dos compostos porque ela é menos densa no estado sólido do que no seu estado líquido. Consequentemente, o gelo flutua; A água é mais densa a 4oC e torna-se menos densa , tanto nas temperaturas inferiores como superiores a esse limite. Quando as diferenças de temperatura geram camadas d´água com diferentes densidades, isso impede que se misturem e se a energia do vento não for suficiente para misturá-las, o calor não se distribui uniformemente na coluna d´água, criando assim a condição de estabilidade térmica.
  4. 4. 14/11/2010 4 A turbidez é a medida da dificuldade de um feixe de luz atravessar uma certa quantidade de água, conferindo uma aparência turva à mesma. Essa medição é feita com o turbidímetro ou nefelômetro, que compara o espalhamento de um feixe de luz ao passar pela amostra, com o de um feixe de igual intensidade, ao passar por uma suspensão padrão. Quanto maior o espalhamento, maior será a turbidez. Os valores são expressos, normalmente, em Unidades Nefelométricas de Turbidez - UNT, ou em mg/l de Si02 (miligramas por litro em Sílica). 1.3 TURBIDEZ Causas da Turbidez As principais causas da turbidez da água são: presença de matérias sólidas em suspensão (silte, argila, sílica, colóides), matéria orgânica e inorgânica finamente divididas, organismos microscópicos e algas. A origem desses materiais pode ser o solo (quando não há mata ciliar); a mineração (como a retirada de areia ou a exploração de argila); as indústrias; ou o esgoto doméstico, lançado no manancial sem tratamento. Após uma chuva forte, as águas dos mananciais de superfície ficam turvas, graças ao carreamento dos sedimentos das margens pela enxurrada. Assim, os solos argilosos e as águas em movimentação, ocasionam turbidez. Conseqüências da Turbidez A turbidez, além de reduzir a penetração da luz solar na coluna d´água, prejudicando a fotossíntese das algas e plantas aquáticas submersas, pode recobrir os ovos dos peixes e os invertebrados bênticos (que vivem no fundo). Os sedimentos em suspensão podem carrear nutrientes e pesticidas, obstruindo as guelras dos peixes, e até interferir na habilidade do peixe em se alimentar e se defender dos seus predadores. As partículas em suspensão localizadas próximo à superfície podem absorver calor adicional da luz solar, aumentando a temperatura da camada superficial da água. Limites de Turbidez Recomendados: água potável < 0,5 a 5,0 UNT; Água subterrânea típica< 1 UNT; Piscicultura10 a 40 UNT 1.4 Sólidos em suspensão Sólidos suspensos em águas naturais são caracterizados pela grande diversidade da composição; São, em geral, minerais, argila, partículas orgânicas, incluindo organismos e restos biológicos, húmus e partículas inorgânicas recobertas com matéria orgânica; Por convenção, o material particulado suspenso é definido como aquele que é retido por uma membrana de 0,4 a 0,5 µm de porosidade. O material não retido é normalmente considerado como sendo “dissolvido”, embora, na verdade, possa conter partículas coloidais; O material em suspensão tem uma grande área superficial, mesmo no caso de partículas pequenas, como as argilas, por exemplo; Esse material encontra-se freqüentemente recoberto pela matéria orgânica de ocorrência natural, possuindo assim, uma superfície bastante reativa; Esta característica resulta numa capacidade elevada de adsorção, por parte do material particulado, tanto de substâncias dissolvidas como no estado coloidal, entre elas os metais traço. 2.1 Oxigênio Dissolvido (OD) Elemento de importância vital para os organismos aquáticos aeróbios; O teor de oxigênio dissolvido é um indicador das condições de impactação principalmente quanto ao aporte de matéria orgânica oriunda de esgoto doméstico e industrial; Baixos teores de oxigênio dissolvido podem indicar intensa atividade bacteriana na decomposição da matéria orgânica lançada no corpo d’água; O teor de oxigênio na água varia principalmente com a temperatura e com a altitude; 2. Características Químicas
  5. 5. 14/11/2010 5 A biota aquática precisa de Oxigênio para viver; O Oxigênio também é necessário para muitas reações químicas que são importantes para o funcionamento do ecossistema; As principais fontes de Oxigênio são: A fotossíntese gerada pela flora aquática; A atmosfera em contato com a água (ventos, ondas, correntes); A liberação através de reações químicas que ocorrem na água; A Tabela abaixo mostra a influência do Oxigênio Dissolvido (ppm) para a fauna aquática: ODOD situaçãosituação ZeroZero anoxiaanoxia 1 a 21 a 2 pobrepobre 3 a 53 a 5 estresseestresse 6 a 146 a 14 OKOK Os principais responsáveis pelo consumo do Oxigênio no meio aquático são: A respiração da fauna e o consumo da flora aquática; A decomposição da matéria orgânica presente; As reações químicas entre compostos. ⇒As reduções nas concentrações de oxigênio estão relacionadas principalmente ao aporte de material de origem orgânica. A ausência ou baixos níveis de oxigênio num corpo d’água pode dar origem à formação de gases (H2S, mercaptanas, etc.) além de manter o ambiente desfavorável aos organismos aeróbios. 2.2 Alcalinidade É a medida total das substâncias presentes na água, e capazes de neutralizar ácidos; É a quantidade de substâncias presentes na água e que atuam como tampão; Se numa água quimicamente pura (pH=7) for adicionada pequena quantidade de um ácido fraco seu pH mudará instantaneamente. Numa água com certa alcalinidade a adição de uma pequena quantidade de ácido fraco não provocará a elevação de seu pH, porque os íons presentes irão neutralizar o ácido. Em águas subterrâneas a alcalinidade é devida principalmente aos carbonatos e bicarbonatos e, secundariamente, aos íons hidróxidos, silicatos, boratos, fosfatos e amônia; Alcalinidade total é a soma da alcalinidade produzida por todos estes íons presentes numa água; Águas que percolam rochas calcárias (calcita = CaCO3) geralmente possuem alcalinidade elevada; Granitos e gnaisses, rochas comuns em muitos Estados brasileiros, possuem poucos minerais que contribuem para a alcalinidade das água subterrâneas; A alcalinidade total de uma água é expressa em mg/l de CaCO3 (miligramas por litro de carbonato de cálcio). A figura abaixo mostra o comportamento da alcalinidade com relação aos radicais químicos por ela responsáveis. ⇒ Se um manancial tem abundância de material tampão (alta alcalinidade), ele é mais estável e resistente às variações de pH. Entretanto, se volumes crescentes de ácidos (a chuva ácida, por ex.) são adicionados, a sua capacidade tampão pode ser consumida. 2.3 Cloretos Entre os ânions inorgânicos, o cloreto é um dos principais presentes na água e em efluentes. Compostos com Cl- que podem estar presentes na água, naturalmente ou como conseqüência do aporte de esgotos sanitários ou industriais; Em teores elevados causam sabor acentuado, podendo ainda aumentar a corrosividade da água; Em águas naturais, os cloretos ocorrem em teores variados devido ao contato com depósitos minerais ou com a água do mar; Maiores concentrações decorrem da contaminação por esgotos domésticos (através da excreção de cloreto pela urina), e também de efluentes industriais diversos e do retorno de águas de irrigação.
  6. 6. 14/11/2010 6 2.4 Condutividade A presença de íons em solução confere à água certo valor de condutância específica ou condutividade, que é a capacidade em transmitir corrente elétrica. A condutividade é proporcional à concentração de substâncias iônicas dissolvidas no meio, e em águas fluviais varia entre 30 a 2000 µS cm-1 a 25°C. Grandes variações decorrem devido ao lançamento de despejos industriais e de mineração, e de esgotos domésticos. 2.5 pH O pH de uma amostra de água é a medida da concentração de íons Hidrogênio; O pH da água determina a solubilidade (quantidade que pode ser dissolvida na água) e a disponibilidade biológica (quantidade que pode ser usada pela biota aquática) dos constituintes químicos, tais como os nutrientes (P, N e C) e metais pesados (Pb, Cu, Cd e outros). Lagos ácidos tendem a ter águas claras, porque contêm pouca ou nenhuma alga. Também podem não conter peixes. Uma ligeira acidificação da água aumenta a solubilização dos fosfatos, fazendo com que maiores quantidades de fósforo solúvel passem à água em menos tempo. 2.6 Elementos Nutrientes (Fósforo, Nitrogênio, Carbono, Sílica) Nutrientes são elementos essenciais ao desenvolvimento da biota aquática e que podem, em excesso, provocar a eutrofização dos lagos e reservatórios, ou seja, o seu enriquecimento exagerado, com danos consideráveis para o meio ambiente; As principais fontes de Nutrientes são as seguintes: Esgotos domésticos e industriais Fezes de animais (bois, porcos, aves, etc.) Fertilizantes agrícolas e ração para peixes Solo agrícola superficial Decomposição da matéria orgânica Enxurradas (poluição não pontual) Os principais nutrientes para os lagos e reservatórios são destacados quanto à sua origem mais comum, na Figura abaixo: Os ESGOTOS lançados direta ou indiretamente nos lagos e reservatórios, são uma fonte considerável de Fósforo e Nitrogênio. São os maiores responsáveis pelo aumento da produção de algas. Entre esses 2 elementos, o fósforo é geralmente o mais importante, em águas que não recebam contribuição acentuada de esgotos domésticos. Quando essa contribuição ocorre a situação se inverte, uma vez que a proporção entre fósforo (P) e nitrogênio (N) nos esgotos é bem maior (P/N = 1/8) que a proporção necessária para garantir uma alta taxa de desenvolvimento de algas (P/N = 1/30). APORTE DE NUTRIENTES ESGOTOS ou efluentes contendo fezes de animais criados em confinamento em fazendas (em especial de gado, porco e aves), assim como as fezes humanas, são ricas em nutrientes. Assim, nas regiões produtoras que: Não aproveitam esse material como adubo nas plantações; Não empregam como matéria prima para a produção de biogás e biofertilizante; Não dispõem de instalações para seu pré-tratamento antes do seu lançamento nos corpos d´água; Tornam-se um sério problema de impactação para os mananciais. APORTE DE NUTRIENTES
  7. 7. 14/11/2010 7 FERTILIZANTES agrícolas e rações usadas em piscicultura são uma fonte de nutrientes das mais concentradas, visto seu baixo aproveitamento por plantas e peixes em relação ao total lançado no solo e na água. Solos fertilizados pela aplicação de adubos orgânicos ou minerais, constituem importantes fontes de nutrientes. As ENXURRADAS aqui consideradas não são aquelas que levam os nutrientes por sulcos abertos no solo, mas sim aquela que se verifica nas superfícies impermeáveis da bacia hidrográfica, também chamada de poluição não pontual. Além de inúmeros nutrientes, essas águas DE escoamento superficial também carreiam para os lagos: lixo, óleo, sedimentos, compostos tóxicos e coliformes fecais. APORTE DE NUTRIENTES

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