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4.4 - Poluição por Substâncias Tóxicas

Regina Tiemy Kishi Departamento de Hidráulica

e Saneamento

UFPR

29/03/2012 Efluentes Industriais e Padrões de

Qualidade Ambiental 1

Efluente Corpo

de água

Uso



Corpo Receptor: Padrões de qualidade

Efluente tratado: Limites de lançamento

ETE: O que tratar? Como tratar? Eficiência $$

Efluente Bruto: O que contém?

Benzeno Efluente Bruto

Fenóis

N

Hg

Efluente Seguro

Bom estado

Cd Pb

Benzeno

Fenóis

Hg Cd

Pb

Benzeno

Fenóis

Hg

Cd

Pb

Água para consumo: Padrões de qualidade específicos ao uso

Problemas nos países industrializados

23/11/2011 Efluentes Domésticos e Padrões de


Indústria x Efluente



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Produção de alumínio x

x

x x x

x

Base Metal e Mineração de Ferro x x x x x x x x x x x x x x

Produção de Cloro e soda cáustica x x x x x

Produção de Tinta x x x x x x x x x

Cervejarias x x x x x x x

Fábrica de Laticínios x x x x x x x x

Processamento e Distribuição de Carne x x x x x x x

Processamento de Óleo Vegetal x x x x x x

Formulação de Pesticidas x x x x x x x x x x x

Fertilizantes de N para Plantas x x x x

Metais Pesados



Efluentes de indústrias siderúrgicas (Cr, Cd, Pb, Hg), produção de tintas (Cr, Cu), Eletrônicos (Cu, Pb, Hg); Pesticidas (Cr, Cu, Hg); Fertilizante (Cd); Curtume (Cr)

Metal Efeito

Cádmio Doenças renais e degenerativas dos ossos; diminuição de Ca nos ossos; alterações e má formação do feto; alterações no sistema imunológico; possível relação com desenvolvimento de tumores, diabetes e hipertensão

Mercúrio Distúrbios graves no sistema nervoso central; má formação fetal

Chumbo Anemia, comprometimento funcional dos rins, fígado e coração; danos cerebrais e retardamento mental;

Síndrome de Minamata 1956

Contaminantes



Contaminantes Clássicos Comportamento e efeitos estabelecidos Compostos emergentes Compostos sintéticos que estão sendo introduzidos nos produtos da vida moderna

Substâncias artificiais – Micro contaminantes



Materiais de construção: • Tipo de material • Biocidas • Tipo de Revestimento

Medicamentos • Antibióticos • Hormônios • Antioxidantes • Fármacos em geral

Jardim: • Pesticidas

Produtos de limpeza • Subprodutos de

detergentes • Desinfetantes • Solventes

Produtos de higiene • Fragrâncias

Cosméticos

Outros: • Agentes estabilizantes da ind.

Alimentícia • Aditivos de gasolina • Nanomateriais • Repelentes de insetos • Plastificantes

Compostos emergentes



Substâncias orgânicas traços: bilionésimo até milionésimo de gramas/litro ng/L - μg/L

Desenvolvimento instrumental e analítico detecção

Compostos emergentes

Características



Riscos sobre a saúde humana, fauna e flora

Produção: +/- 3000 compostos/ano +/- 500kg/ano

< 45% submetidos a algum tipo de ensaio toxicológico básico < 10% estudados quanto aos efeitos tóxicos sobre organismos em desenvolvimento

(GHISELLI, 2006, PONEZI et al, 2006)

Ritmo de introdução

Ritmo de degradação

Persistente

Micro contaminantes -

Efeitos sobre ecossistema



Efeitos prováveis na fauna aquática: • Algumas dessas substâncias intervêm diretamente nos hormônios dos

organismos aquáticos e podem, por exemplo, conduzir a uma feminização de peixes machos.

• Evidências indicam efeitos crônicos em organismos aquáticos. • Para alguns pesticidas foram registrados efeitos agudos em organismos

vivos.

Embora em pequenas concentrações, podem provocar efeitos indesejáveis sobre organismos aquáticos

• Infertilidade • Órgãos sexuais

defeituosos

Avaliação da Presença de Hormônios Sexuais Femininos na Bacia do Rio Iguaçu – Curitiba - Paraná Karina Scurupa Machado



Estradiol Estrona

Etinilestradiol Progesterona

Hormônios pesquisados:

Águas superficiais



Origem / HSFs

(ng/L) E1 E2 EET PG Fonte

Holanda 3,4 5,5 4,3 -- Belfroid et al., (1999)

Alemanha 4,1 3,6 5,1 -- Kuch e Ballschmiter (2001)

EUA -- -- -- 110 Wolpin et al., (2002)

EUA <0,3 <0,1 -- -- Boyd et al., (2003)

Espanha 22 <2,5 <2,5 --

Mozaz, Alda e Barceló

(2004)

Israel -- -- 6,1 -- Barel Cohen et al., (2006)

Japão 51 -- -- -- Yamamoto et al., (2006)

Brasil-Campinas 1,7 3,0 -- -- Ghiselli (2006)

Brasil-Campinas <16 6.806 4.390 195 Raimundo (2007)

Brasil-Curitiba 1.040 13.450 5.900 450 Machado (2010)

E2-Estradiol E1-Estrona PG-Progesterona EET-Etinilestradiol

Fonte: Karina Scurupa Machado

Sedimento



Origem E2 EET E1 PG Fonte

Espanha < 1,0 22,82 11,88 < 1,0 Petrovice et al., (2001)

Espanha nd 22,8 11,9 6,82

Lopez de Alda et al.,

(2002)

Alemanha 2,0 0,90 2,0 Thomas et al., (2002)

EUA 48,8 Jenkins et al., (2003)

Reino Unido 13,00 Thomas et al., (2004)

Australia 2,48 < 0,50 1,17 Braga et al., (2005)

Reino Unido 1,20 <0,04 3,30 Labadie e Hill (2006)

Reino Unido 28,8 Labadie et al., (2007)

Brasil 4,75 - 137,91 <3,0 - 35,60 < 2,5 - 42,18 <1,5 - 90,92 Machado (2010)

E2-Estradiol E1-Estrona PG-Progesterona EET-Etinilestradiol

Fonte: Karina Scurupa Machado

(μg/kg)

Concentração nas águas superficiais



Grupo C (ng/L) – 90% percentil

Zurique Suíça

Medicamentos:

Diclofenaco Analgésico e anti-inflamatório (Voltarem, Cataflan)

104 150

Ibuprofeno Analgésico * 52

Atenolol Beta bloqueador (doenças cardiovasculares)

145 275

Propanolol Beta bloqueador 15 *

Substância com efeito sobre hormônio

Bisfenol A 9 *

Fonte: Christian Balsiger, 2010

Uso ... Uso ...

Problemática



USO Uso X

ETA ETE

Uso Y Uso Z

$ $$$$$$$ Tratamento de água:

Saúde pública: $ $$$$$$$

Custos:

Ambientais: $ $$$$$$$



LIMITES DE LANÇAMENTO

Resolução CONAMA 430/11 PADRÃO DE QUALIDADE

AMBIENTAL

Resolução CONAMA 357/05

ENQUADRAMENTO Metas obrigatórias,

intermediárias e final Lei 9433/97

Parâmetro Valor Máximo

Cádmio total 0,2 mg/L

Mercúrio total 0,01 mg/L

Benzeno 1,2 mg/L

Fenóis totais 0,5 mg/L

Parâmetro Valor Máximo

Cádmio total 0,001 mg/L

Mercúrio total 0,0002 mg/L

Benzeno 0,005 mg/L

Fenóis totais 0,003 mg/L

LICENCIAMENTO AMBIENTAL Licenças prévia, de instalação e

de operação Lei 6938/81

Poluentes x Tratamento

POLUENTE

• Matéria orgânica biodegradável

• Fósforo

• Nitrogênio

• Patogênicos

• Micro contaminantes

TRATAMENTO

• Tratamento convencional

• Coagulação/floculação

• Desnitrificação

• Filtros de membrana

• Nano filtração

• Carvão ativado

• Ozonização



CUSTO

$$$$$$$

$$

QUALIDADE

+ Exigente

- Exigente

TECNOLOGIA DE TRATAMENTO INOVADORA

Tecnologia & Pesquisas



DESEMPENHO TÉCNICO

CUSTO

CONFIABILIDADE

APLICABILIDADE

Eficiência energética

Objetivos: Efluentes recuperados e seguros Ecossistema protegido

Produção de menos residuais

Cumprindo requisitos legais

Remoção de micro contaminantes

Ozonização

• Testes na Suíça: Ozonização e Carvão Ativado

• Ozonização:

– 50 micro contaminantes analisados

– Acentuada diminuição no fluxo de substâncias mensuráveis. Por exemplo, os antibióticos testados e estrogênio foram eliminados

– Em aberto: Como se comportam os produtos da oxidação?



Fonte: Balsiger, 2010. Mikroverunreinigungen – die neue Herausforderung im Gewässerschutz

Nanofiltração

• Adsorção depende: – Material da membrana

– Propriedades do contaminante • Tamanho, hidrofobia, etc

– Hidrodinâmica afeta o grau com o qual desenvolve a polarização afeta a concentração na superfície da membrana • 1º. Passo no estudo do impacto da polarização na

adsorção e retenção é calcular a concentração na superfície da membrana para diferentes números de Re



Eficiência na remoção de hormônios, pesticidas e fármacos?

Estrona



Semião & Schäfer, 2011

Estradiol



Semião & Schäfer, 2011

Biomass Concentrator Reactor



Reator de fluxo por gravidade utiliza uma bar-reira porosa tendo tamanhos de poros médios de cerca de 1 a 50 mícrones através da qual a água permeia sob a pressão da gravidade.

Considerações finais

• Proteção das fontes de água potável

• Proteção dos organismos aquáticos

• Conhecimento científico

• Custos



• Legislação (Res. CONAMA 430/11 e 357/05)

• Barreiras:



CONTROLE NA FONTE

CONSUMO CONSCIENTE

TRATAMENTO CONFIÁVEL

DISPOSIÇÃO ADEQUADA

Melhor tecnologia disponível

Operação controlada

Produção e produtos

Uso e conservação

Produtos

Referências Bibliográficas

• Machado, Karina Scurupa. 2010. Avaliação da Presença de Hormônios Sexuais Femininos na Bacia do Rio Iguaçu – Curitiba – Paraná. Diss. De Mestrado do Programa de Pós-Graduacao em Engenharia de Recursos Hídricos e Ambiental da UFPR.

• Balsiger, Christian. 2010. Mikroverunreinigungen – die neue Herausforderung im Gewässerschutz

• Semião & Schäfer, 2011. Estrogenic micropollutant adsorption dynamics onto nanofiltration membranes. Journal of Membrane Science 381. p.132-141.



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