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HIDROQUÍMICA
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Normas Gerais de Amostragem
O objetivo da amostragem é coletar uma porção representativa para
análise;
Quando o aqüífero é homogêneo e isotrópico uma amostra de água
tomada em qualquer ponto é representativa;
O número de amostras, a freqüência da amostragem, o número de
pontos de coleta e a escolha dos indicadores de qualidade dependem
da finalidade do estudo;
A coleta de amostras de água em poço deve ser realizada após o
seu bombeamento por alguns minutos;
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Normas Gerais de Amostragem
Na coleta de amostras de água de sistemas de distribuição, deve-
se deixar escoar a água por uns 3 a 5 minutos antes de ser coletada;
As amostras devem ser coletadas, acondicionadas, transportadas e
manipuladas antes do seu exame, mantendo suas características;
Todos os reagentes a serem utilizados na preservação de amostras
e na lavagem de frascos deverão ser de qualidade para a análise;
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Normas Gerais de Amostragem
Cada amostra coletada e devidamente identificada deverá ser
acompanhada de uma ficha contendo informações que a caracterize
perfeitamente (data da coleta, condições climáticas, nome do coletor,
nome do interessado, e observações que possam auxiliar tanto a
análise como a interpretação do resultado);
Algumas medidas devem ser realizadas em campo (pH,
temperatura da amostra e do ar, vazão de bombeamento,
profundidade do nível d´água, etc.);
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Normas Gerais de Amostragem
Cuidados especiais devem ser tomados com impurezas contidas
nas mãos dos amostradores, e que mantenham a mão limpa e não
fumem durante a coleta, pois impurezas, fumaça e cinzas de cigarro
podem contaminar fortemente as amostras com metais pesados e
fosfatos, entre outras substâncias;
Amostras em profundidade devem ser coletadas com
equipamentos específicos, tipo garrafas de Kemmerer, de Van
Dorn, amostrador de Zoebell J-Z, etc.
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Garrafa de
KemmererGarrafa de
Van Dorn
Garrafa de
Zobell J-Z
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Amostragem de Águas Subterrâneas
Escolha do Método de Amostragem
Função de:
• Características hidrogeológicas da área;
• Finalidade da amostra;
• Tipo e características do contaminante;
• Intervalos entre as campanhas de coleta;
• Custos envolvidos (recursos disponíveis) .
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Outras Técnicas de Amostragem
• Método de coleta mais simples utilizado para amostragem de
águas subterrâneas : bailer;
•Construído em polietileno, com extremidade superior aberta e
inferior dotada de válvula de esfera;
• A qualidade da amostra depende diretamente da habilidade
pessoal do responsável pela coleta.
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Técnicas de Amostragem - Bailer
Procedimentos
Purga do Poço – Protocolos aplicados no estado de São Paulo
(CETESB) recomendam a retirada de três vezes o volume de água
contido no poço, ou a remoção de toda a água contida no mesmo,
24 horas antes da coleta.
Ex.: Cálculo prático do volume de purga
Prof. do Poço (p) = 25 metros
Prof. do NA (na) = 20 metros
Diâm. do Poço (f)= 2”
Volume a ser purgado = 3 x ((f)2/2) x (p – na) = 30 litros
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Técnica de coleta:
1. Prender o Bailer com uma corda de nylon, ou outro material
inerte;
2. Descida do Bailer suavemente dentro do poço;
3. Ao ser atingida a superfície da água deixar o bailer descer
suavemente, sem movimentá-lo no sentido ascendente,
evitando o turbilhonamento;
4. Retirar o bailer suavemente do poço;
5. Coletar a amostra pela parte inferior do bailer, utilizando-se
das ponteiras fornecidas para este fim, jamais retirar a amostra
pela parte superior;
6. Importante, não deixar a corda em contato com o solo, ou outro
possível contaminante.
Técnicas de Amostragem - Bailer
Procedimentos
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• A água estagnada mistura-se com
a água da seção filtrante.
•A introdução dos instrumentos de
coleta causam aeração da amostra;
a agitação faz com que aumente a
turbidez.
•Amostra menos precisas, mesmo
purgando o poço de 3 a 5vezes.
Técnicas de Amostragem
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Técnicas de Amostragem
•O rebaixamento puxa a água
estagnada para zona de
amostragem.
•Mistura amostras de zonas
químicamente distintas do aqüífero.
•Amostras menos precisas, devido
aos efeitos causados nos compostos
voláteis, turbidez e mistura.
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•Não há distúrbio na coluna d’água.
Não há mistura de águas de zonas
distintas e aumento de turbidez.
•O fluxo de água do aqüífero renova
a água que passa pela seção
filtrante.
•Amostras representativas, sem
necessidade de altas taxas de purga
do poço.
Técnicas de Amostragem
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Coleta de Amostra
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Análises Físico - Químicas
Na coleta de amostras para a realização de análises físico-químicas,
os procedimentos mais usuais são os seguintes:
Usar frasco ou garrafa de vidro neutro, polietileno ou
polipropileno, de acordo com o exame a ser realizado;
Verificar a limpeza dos recipientes e demais materiais a serem
utilizados na coleta, evitando que a parte interna deles seja tocada;
Lavar várias vezes o frasco com a própria água que vai coletar;
Na impossibilidade de se coletar a amostra no próprio frasco,
deve-se utilizar um recipiente adequado (de aço inox, polietileno ou
polipropileno).
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Análises Bacteriológicas
A coleta de amostra para exame bacteriológico deve ser sempre
realizada em primeiro lugar, antes de qualquer outra coleta, afim de
evitar o risco de contaminação.
Usar frasco de vidro, de capacidade de 125 ou 250ml, com boca
larga e tampa esmerilhada (vidro) ou rosqueada (plástico);
Antes da coleta, deve-se lavar o recipiente com detergente,
enxaguar 6 a 12 vezes com água corrente, secar em calor seco (se o
frasco for de vidro) e a 121°C em autoclave (se o frasco for de
plástico);
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Análises Bacteriológicas
Amostras não analisadas imediatamente podem ser estocadas por
até uma hora sem preservação ou oito horas refrigeradas a
temperatura inferior a 10oC (não congelar);
No caso de coleta de amostras de sistemas de distribuição, que
não procedam de caixas ou cisternas, deve-se deixar escoar a água
por uns 3 a 5 minutos, flambar em torno da torneira e da boca do
frasco, enchê-lo até 4/5 do seu volume, fechá-lo imediatamente
fixando bem o papel protetor ao redor do gargalo do frasco.
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Preservação e Armazenamento de Amostras
Os principais métodos de preservação de amostras de água são o
controle de pH, refrigeração e adição química, tendo como efeito o
retardamento e/ou redução da:
• ação biológica;
• hidrólise dos complexos químicos;
• hidrólise dos compostos químicos;
• volatização dos constituintes;
• efeitos de absorção e/ou aderência ao material do recipiente
armazenador.
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Preservação e Armazenamento de Amostras para Análises Físico- Químicas
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Preservação e Armazenamento de Amostras para
Análises Bacteriológicas
As amostras não analisadas imediatamente após terem sido
coletadas podem ser estocadas sem perderem as suas características
bacteriológicas por, no máximo, uma hora;
Amostras cloradas podem ser armazenadas por até trinta horas,
refrigeradas à temperatura de 4oC;
Amostras não cloradas ou poluídas podem ser armazenadas por até
oito horas, refrigeradas a temperatura de 4oC;
O recipiente mais adequado para o armazenamento de amostra
para análises bacteriológicas é o frasco de vidro neutro com
capacidade de 250ml.
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Preservação e Armazenamento de Amostras para
Análises Radioativas
utilizar frasco de polietileno de 2000ml (1000ml no caso de
urânio e tório);
preservar a mostra com HNO3 concentrado até pH<2;
o prazo de entrega da amostra deve ser o mais breve possível.
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Unidades Utilizadas
Miligrama por litro (mg/L): Relação peso-volume, isto é, o peso
de determinado elemento ou composto dissolvido em um litro de
solução.
Partes por milhão (ppm): Relação peso-a-peso. Correspondente a 1
miligrama de soluto dissolvido em 1 quilograma da solução.
Miliequivalente por litro (meq/L) ou Peso Equivalente: Leva em
consideração não somente a concentração do soluto iônico em peso,
mas também a equivalência química.
Molaridade (mol/L): É a razão da quantidade de soluto em moles
por volume da solução em litros. O número de moles é igual ao peso
da substância dividido pelo peso molecular.
.
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Propriedades Físicas
Temperatura: A medida da temperatura deve ser feita no local da
amostragem com termômetro apropriado.
Cor: A medida faz-se através da comparação com uma solução
padrão de Pt-Co ou disco colorido, sendo a unidade mais utilizada,
ppm de Pt-Co ou simplesmente ppm de Pt.
Odor e Sabor: O odor e o sabor são determinações subjetivas e
seletivas do uso das águas potáveis para abastecimento humano.
Águas com mais de 300mg/l de Cl (cloretos) tem sabor salgado.
Águas com mais de 400mg/l de SO4-2(cloretos) tem gosto salgado e
amargo
.
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Propriedades Físicas
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Propriedades Físicas
Turbidez: É a dificuldade da água para transmitir a luz, provocada
pelos sólidos em suspensão (silte, argila, matéria orgânica, etc.).
Mede-se com turbidímetro e os valores são dados em FTU
(Formazin Turbidity Unit), ou em UNT (Unidade Nefelométrica de
Turbidez).
Sólidos em Suspensão: Corresponde a carga sólida em suspensão
(silte, argila, matéria orgânica) depois de seca e pesada, sendo
medida em termos de mg/L.
.
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Propriedades Iônicas
Condutividade Elétrica (CE): É a medida da facilidade de uma água
conduzir a corrente elétrica, estando ligada com o teor de sais
dissolvidos sob a forma de íons.
Dureza: É definida como o poder de consumo de sabão por
determinada área ou a capacidade da água neutralizar o sabão pelo
efeito do cálcio, magnésio ou outros elementos como Fe, Mn, Cu,
Ba, etc. Em geral usa-se o teor de cálcio e magnésio de uma água,
expresso em teores de carbonato de cálcio para definir a dureza..
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Propriedades Iônicas
Alcalinidade: A capacidade de uma água neutralizar ácidos, sendo
uma conseqüência direta da presença e/ou ausência de carbonatos e
bicarbonatos. A alcalinidade pode ser determinada por titulação
potenciométrica (titulante HCL).
pH: É a medida da concentração hidrogeniônica da água ou
solução, sendo controlado pelas reações químicas e pelo equilíbrio
entre os íons presentes
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Resíduo Seco (RS): É o peso dos sais resultantes da evaporação de
um litro de água, após filtragem para a remoção de materiais em
suspensão.
A soma de todos os cátions, ânions e colóides subtraídos da
metade do bicarbonato deve ser aproximadamente igual ao resíduo
seco (RS).
.
∑cátions+ ∑ânions+ ∑colóides – ½ HCO-3 ≅ RS
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Sólidos Totais Dissolvidos (STD): É o peso total dos constituintes
minerais presentes na água, por unidade de volume. Representa a
concentração de todo o material dissolvido na água, seja ou não
volátil.
A medida dos sólidos totais dissolvidos é aproximadamente igual ao
resíduo seco mais ½ de HCO3- em mg/L .
Nas águas dos mares, o STD varia em torno de 35.000 mg/L.
STD ≅ RS + ½ HCO-3
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Principais Constituintes Iônicos
Cátions
Sódio (Na+): É um dos metais alcalinos mais importantes e abundantes nas
águas subterrâneas. A concentração de sódio varia, em geral, entre 0,1 e 100mg/L
nas águas subterrâneas e entre 1 e 150mg/L em águas naturais doces atingindo
11.100mg/L nas águas do oceano Atlântico.
Potássio (K+): Nas águas meteóricas os teores de potássio estão geralmente no
intervalo de 0,1 a 4mg/L, enquanto as águas do oceano Atlântico, apresentam em
média, 400mg/L. Os teores de potássio nas águas subterrâneas são inferiores a
10mg/L, sendo mais freqüentes valores entre 1 e 5mg/L.
Cálcio (Ca2+): Os sais de cálcio possuem moderada a elevada solubilidade sendo
muito comum precipitar como carbonato de cálcio (CaCO3). Nas águas
meteóricas os teores de cálcio variam no intervalo de 0,1 a 10mg/L e nas águas
do oceano Atlântico os valores oscilam em torno de 480mg/L.
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Cátions
Magnésio (Mg2+): Juntamente com o cálcio é responsável pela dureza e produz
gosto salobro nas águas. Ocorre sob a forma de bicarbonato. As águas
meteóricas apresentam teores de magnésio entre 0,4 e 1,6mg/L e a água do
oceano Atlântico tem valor médio de aproximadamente 1.410mg/L. As águas
subterrâneas apresentam teores mais freqüentes de magnésio no intervalo de 1 a
40mg/L.
Ferro (Fe): O ferro pode estar presente (<0,3 mg/L) em quase todas as águas e
ocorre sob diversas formas químicas e, freqüentemente, aparece associado ao
manganês. Ocorre sob a forma de Fe3+ (hidróxido férrico) podendo ocorrer como
Fe2+ (hidróxido ferroso).
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Principais Constituintes Iônicos
Ânions
Cloreto (Cl-): Está presente em todas as águas naturais, com valores situados
entre 10 e 250mg/L nas águas doces. As águas subterrâneas apresentam
geralmente teores de cloretos inferiores a 100mg/L. Já nas águas dos mares são
abundantes com valores entre 18.000 e 21.000 mg/L, podendo chegar a 220.000
mg/L nas salmouras naturais (saturação).
Sulfato (SO42-): As águas subterrâneas apresentam geralmente teores de sulfatos
inferiores a 100mg/L, principalmente na forma de SO42- e HSO4
- . A água do
oceano Atlântico apresenta, em média, 2.810 mg/L de sulfatos.
Bicarbonato (HCO3-): Varia entre 50 e 350mg/L em águas doces, podendo
chegar a 800mg/L. A água do mar possui teores da ordem de 100mg/L.
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Ânions
Carbonato (CO32-): A quantidade de carbonato depende do pH e do conteúdo de
gás carbônico. O carbonato excederá o bicarbonato somente quando o pH for
igual ou superior a 10.
Nitrato (NO3-): O nitrato representa o estágio final da oxidação da matéria
orgânica e teores acima de 5mg/L podem ser indicativos de contaminação da
água subterrânea por atividade humana (esgotos, fossas sépticas, depósitos de
lixo, cemitérios, etc.)
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Principais Constituintes Secundários
Boro (B3+) Brometo (Br-)
Compostos Fenólicos Fosfato (PO43-)
Manganês (Mn) Sílica (SiO2)
Zinco (Zn2+) Cobre (Cu+)
Cádmo (Cd2+) Chumbo (Pb)
Fluoretos (F-)
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Principais Constituintes Tóxicos e Carcinógenos
Arsênio (As)
Bário (Ba2+)
Principais Gases Dissolvidos na Água
Oxigênio (0 e 5 mg/L)
Gás Sulfídrico (0,5mg/L)
Gás Carbônico (1 a 30mg/L)
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Balanço Iônico e Cálculo do Erro Cometido numa
Análise Química
Em uma análise hidroquímica completa, a concentração total dos
íons positivos (cátions) deve ser aproximadamente igual à
concentração total dos íons negativos (ânions).
O desvio percentual desta igualdade é determinado pelo coeficiente
de erro da análise (e%) da seguinte maneira:
onde:
r∑p= concentração total dos cátions em miliequivalente por litro (meq/L)
r∑n= concentração total dos ânions em miliequivalente por litro (meq/L)
r∑p- r∑ne% =
r∑p+ r∑nx 100
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Para um coeficiente de erro (e%) não superior a 10, a análise
pode ser considerada como correta.
Altos valores de e% podem indicar:
• um erro analítico;
• um erro de cálculo;
• a presença de certos íons analisados na água em concentrações
apreciáveis;
• águas muito pouco mineralizadas, tais como águas de chuva.
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Portaria MS nº 518, 25/03/2004
Estabelece os procedimentos e responsabilidades relativos ao
controle e vigilância da qualidade da água para consumo
humano e seu padrão de potabilidade.
Define ÁGUA POTÁVEL como: Água para consumo humano
cujos parâmetros microbiológicos, físicos, químicos e
radioativos atendam ao padrão de potabilidade e que não
ofereça riscos à saúde
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Padrões de Qualidade da Água
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Padrões de Qualidade da Água
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Metais
TóxicosÂnions Cátions Sintéticos Naturais
Constituintes
inorgânicos
Gases
dissolvidosTurbidezConstituintes
orgânicos
Qualidade física Qualidade química Qualidade biológica
QUALIDADE TOTAL
Árvore da Qualidade da Água
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Apresentações Gráficas
e
Classificações
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Diagramas Colunares
A altura das colunas representa a concentração ou % dos íons em
miliequivalente por litro ou miligrama por litro.
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Diagramas Circulares Compostos por um círculo de raio proporcional aos Sólidos Totais
Dissolvidos em meq/l, subdividido em partes proporcionais às concentrações,
em meq/l.
STD
Meq/l
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Diagrama Circular de Carlé
Todos os íons analisados são apresentados sob formas de círculos, cujas
superfícies (em mm2) são proporcionais às concentrações respectivas em mg/L
ou µg/L.
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Diagrama de Piper
É utilizado freqüentemente quando se trabalha com grande número de
análises químicas de água, servindo para classificar e comparar os distintos
grupos de água quanto aos íons dominantes.
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Analise Química (mg/l)
N HCO3-1 Cl-1 SO4
-2 Ca+2 K+1 Mg+2 Na+1
26 66.2 12.5 0 13.7 5.3 10.9 10.4
Transformação mg/l em meq/l
(mg/l / peso atômico) x valência = meq/l
N HCO3-1 Cl-1 SO4
-2 Ca+2 K+1 Mg+2 Na+1
26 1.08 0.35 0 0.69 0.14 0.90 0.45
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Somar e Calcular em Porcentagem
Cátions Ânions
HCO3 = 1.08
Cl = 0.35
SO4 = 0
Soma =1.43
Ca = 0.69
Mg = 0.90
K + Na = 0.59
Soma = 2.18
HCO3 = 76%
Cl = 24%
SO4 = 0%
Soma = 100%
Ca = 32%
Mg = 41%
K + Na = 27%
Soma = 100%
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Diagrama de Piper
C A T I O N S A N I O N S%meq/l
Na+K HCO +CO3 3 Cl
Mg SO4
CaCalcium (Ca) Chloride (Cl)
Sulfa
te (
SO
4)
+ C
hlo
ride
(C
l)
Calc
ium
(Ca
) + M
ag
ne
sium
(Mg
)
Carb
onate
(C
O3)
+ B
icarb
ona
te (
HC
O3)
Sod
ium
(Na
) + P
ota
ssiu
m (K
)
Sulfa
te (S
O4
)Ma
gn
esiu
m (
Mg)
80 60 40 20 20 40 60 80
80
60
40
20
20
40
60
80
20
40
60
80
80
60
40
20
20
40
60
80
20
40
60
80
80
60
40
20
80
60
40
20
41%
0%
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Diagrama de Piper
C A T I O N S A N I O N S%meq/l
Na+K HCO +CO3 3 Cl
Mg SO4
CaCalcium (Ca) Chloride (Cl)
Sulfa
te (
SO
4)
+ C
hlo
ride
(C
l)
Calc
ium
(Ca
) + M
ag
ne
sium
(Mg
)
Carb
onate
(C
O3)
+ B
icarb
ona
te (
HC
O3)
Sod
ium
(Na
) + P
ota
ssiu
m (K
)
Sulfa
te (S
O4
)Ma
gn
esiu
m (
Mg)
80 60 40 20 20 40 60 80
80
60
40
20
20
40
60
80
20
40
60
80
80
60
40
20
20
40
60
80
20
40
60
80
80
60
40
20
80
60
40
20
Classificação:
BICARBONATADA
CÁLCICA
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Diagrama de Stiff Todas as concentrações iônicas em meq/L ou % são representadas sobre
linhas paralelas horizontais.
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Fim
Obrigada!