Poluição Ambiental Poluição Hídrica

Prof. Dr. Antonio Donizetti G. de Souza UNIFAL-MG Campus Poços de Caldas

Qualidade da Água

-A expressão qualidade da água não se refere ao um

grau de pureza absoluto ou mesmo próximo do

absoluto, como para outras substâncias.

-Refere-se sim, a um padrão tão próximo quanto

possível do natural, ou seja, a água como se

encontrada nos rios e nascentes, antes do contato com

o homem.

- O grau de pureza desejável depende do uso da água

Qualidade da Água

1. Qualidade: Caracterização Física, Química e

Biológica

2. Fatores:

Condições naturais da bacia hidrográfica

(geologia, pedologia, vegetação, ecossistemas,

sazonalidade, etc).

Atividades Antrópicas (uso e ocupação do

solo: urbanização, agricultura, usos, industriais,

etc).

Qualidade da Água

Qualidade Existente

x

Qualidade Desejada

.

Qualidade Existente: condições naturais e do uso e ocupação do solo

na bacia hidrográfica

Qualidade Desejada: Função do uso previsto para a água.

Poluição Hídrica

Comportamento dos Poluentes no Meio Aquático

Poluentes Corpo

Hídrico

Mecanismos

Físicos

Químicos

Biológicos

Concentração

Comportamento

Zona de Mistura Região do corpo receptor que se estende do ponto de lançamento do efluente e o local em que é atingido o equilíbrio de mistura entre os parâmetros físicos, químicos e biológicos do efluente do corpo receptor, sendo específica para cada parâmetro.

1. Gerais

2. Matéria Orgânica

3. Nutrientes

4. Composição Iônica

5. Metais

6. Outros Inorgânicos

7. Poluentes Orgânicos

8. Biológicos

Grupo de Indicadores de

Qualidade e Poluição Hídrica

Grupo Indicadores Variáveis

1. Gerais Temperatura

pH

Condutividade

Sólidos (Totais/Suspensos/Dissolvidos)

Turbidez/Transparência

Dureza

Alcalinidade

Clorofila a

Potencial Redox

Oxigênio Dissolvido

2. Matéria Orgânica Carbono Orgânico Total

Carbono Inorgânico Total

DBO

DQO

3. Nutrientes Nitrogênio Total

Nitrato

Nitrito

Amônia

Fósforo Total

Ortofosfato

Grupo Indicadores Variáveis

4. Composição Iônica Na, K, Ca, Mg, Cl, Fe, Ba, Zn, Al, Ni, SO4

5. Metais

Cd, Pb, Cr, Mn, As, Hg

6. Outros Inorgânicos

Fluoreto

Cianeto

7. Poluentes Orgânicos Óleos e Graxas

Fenóis

HAP (Hidrocarbonetos Aromáticos Policíclicos)

Pesticidas Organoclorados/Fosforados

Surfactantes

8. Biológicos Coliformes Termotolerantes

E. coli

Fito/Zoo/Bentos

Indicadores de Qualidade da Água

Temperatura (oC)

Influencia a concentração de várias variáveis na água.

• Variações sazonais e diárias (diurno/noturno)

• Elevação súbita: Tensão superficial, solubilidade dos gases,

atividades biológicas, reações químicas, decomposição de

M.O.

Águas naturais: 0oC - 30oC (alguns casos 40oC - 45oC).

Turbidez (NTU)

Avalia o grau de atenuação e dispersão da luz incidente na água

• Fatores:

Partículas orgânicas e inorgânicas (areia, silte, argila)

Sólidos suspensos

Plâncton e outros microorganismos

• Alterações: Erosão margens (rios e lagos)

Sazonalidade

Lançamento efluentes (domésticos/industriais)

Mineração

• Problemas: Diminuição fotossíntese

Prejuízo aos usos da água (custo de tratamento)

Indicadores de Qualidade da Água

Indicadores de Qualidade da Água Turbidez (NTU)

Águas Naturais: 0-40-100 NTU

Consumo humano (< 5 NTU)

Modelling the risk of mortality of Corbicula fluminea (Müller,

1774) (Bivalvia: Corbiculidae) exposed to different turbidity

conditions

Artigo

Indicadores de Qualidade da Água pH – Potencial Hidrogeniônico

Relação numérica do equilíbrio [H+] e [OH-]

pH= -log [H+] (0-14)

• Influencia:

Distribuição espécies

Precipitação de metais

Solubilização de compostos (ex: P)

Corrosão em tubulações

• Águas Naturais: 6-9

•Alterações: Fotossíntese e Respiração

Lançamentos esgotos (doméstico/industrial)

• Importância unidade logaritmo base 10

Indicadores de Qualidade da Água

Condutividade (µS/cm)

Capacidade da água conduzir corrente elétrica

• Fatores: Substâncias iônicas (+ e -)

Cátions e Ânions

• Características do Meio – “identidade da bacia”

• Alterações: Lançamento efluentes (domésticos/industriais)

Variações bruscas

• Relação: Sólidos Totais Dissolvidos

Íons (Ca, Mg, Cl, Na, K, etc)

•Águas Naturais: 0-100 µS/cm

Condutividade (uS/cm)

Variação Espacial – Área urbana 0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

140,00

160,00

180,00

200,00

0 1 2 3 4 5 6

Co

nd

uti

vid

ad

es

(uS

/cm

)

Estações de Coleta

Indicadores de Qualidade da Água

Alcalinidade Total (mEq/L de CaCO3 ou mg/L)

Capacidade da água absorver ácidos (capacidade-tampão)

Fatores: Carbonatos/Bicarbonatos (CO3-2, HCO3

-)

Hidróxidos (OH-)

Na, K, Mg, Ca

• Alterações: Lançamento efluentes (domésticos/industriais)

Relação direta com Condutividade

•Titulação com H2SO4

pH 4,35

• Águas Naturais: 0-200 mg/L

CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3

- H+ + CO3-2

Indicadores de Qualidade da Água

Cloreto (mg/L)

Origem natural: Dissolução de minerais, intrusão de águas

salinas

Origem antropogênica: Lançamentos domésticos e industriais,

águas de irrigação

• Alterações:

Lançamento efluentes (domésticos/industriais)

Relação com Sólidos Dissolvidos e Condutividade

• Padrão CONAMA águas naturais: <250 mg/L

• Portabilidade: < 250 mg/L

Indicadores de Qualidade da Água

Sólidos (mg/L)

• Material suspenso ou dissolvido em água que permanece como

resíduo após evaporação ou calcinação (103-105°C; 450°C-600°C).

• ST = STS + STD

STS: Sólidos Totais Suspensos (retido em filtro 1,2 µm-0,45 µm)

STD: Sólidos Totais Dissolvidos (atravessa o filtro)

(450 oC-600 oC)

(450 oC-600 oC)

Indicadores de Qualidade da Água

Sólidos (mg/L)

ST = STS + STD

- STS: Relação com Turbidez (NTU)

- STD: Relação com Condutividade (µS/cm)

Indicadores de Qualidade da Água

Sólidos Totais

Sólidos Totais

Suspensos

Indicadores de Qualidade da Água

y = 0,8914x + 0,0845 R² = 0,7575

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

40,00

45,00

50,00

0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00

ST

S (

mg

/L)

Turbidez (NTU)

Turbidez (NTU) x STS (mg/L)

Monitoramento (6 estações, 1 ano - rio Rib. Preto)

Indicadores de Qualidade da Água

Oxigênio Dissolvido – OD (mg/L ou % Saturação OD)

Essencial à vida aquática

Um dos principais indicadores de qualidade e poluição hídrica

• Fatores:

Temperatura (oC)

Pressão Atmosférica (mmHg)

Salinidade

Fotossíntese

Respiração

• Métodos

Winkler (Fixação em campo e Titulação)

Sensores de leitura direta

Winkler modificado (Fixação

em campo e Titulação)

Sensores de campos

Oxigênio Dissolvido – OD (mg/L % Saturação OD)

• Solubilidade OD: Temperatura (°C) Pressão (mmHg) Salinidade Cs: Concentração de saturação de OD: Concentração de equilíbrio dinâmico de OD no líquido (mg/L) Importante: - Elevação da Temperatura: Redução Cs de OD - Elevação Altitude: Redução Cs de OD - Elevação Salinidade: Redução Cs de OD

Indicadores de Qualidade da Água

Cs – Concentração de Saturação de OD

Cs – Concentração de Saturação de OD

Exercício: Calculo de Cs em função da Temperatura e Pressão Atmosférica.

1. Qual Cs em um rio a 27°C a nível do mar? 2. Qual Cs em um corpo hídrico a 22°C e 600 m de altitude?

Rio 1 Rio 2

OD = 5 mg/L OD = 5 mg/L

T°C = 30,7°C T°C= 22,3°C

Mesma altitude = 1100m

Qual possui maior %Saturação OD ?

Percentual de Saturação de OD (%)

Percentual máximo de OD em determinada

ToC e Pressão

Indicadores de Qualidade da Água

DBO Demanda Bioquímica de Oxigênio (mg/L)

Quantidade de oxigênio necessária para oxidar a matéria

orgânica por decomposição microbiana aeróbia.

Método indireto de determinação da Matéria Orgânica.

• Avalia

Lançamento de Poluição – Matéria Orgânica

Eficiência de ETE

• Teste Padrão: Diferença na Concentração de OD

Incubação: 5 dias/20°C

DBO5,20 = OD Inicial – OD Final (mg/L)

DBO < 5 mg/L

Indicadores de Qualidade da Água

DQO Demanda Química de Oxigênio (mg/L)

Quantidade de oxigênio necessária para oxidação da matéria orgânica

através de um agente químico (dicromato de potássio em meio ácido)

DQO > DBO: Avalia a quantidade M.O. biodegradável e não-

biodegradável

Teste: 2-3 horas

Indicadores de Qualidade da Água

Organismos Indicadores de Contaminação Fecal

Microorganismos do grupo coliformes capazes de fermentar

lactose (44oC-45ºC)

Principais: Escherichia coli, Klebsiella, Enterobacter, Citrobacter.

- Coliformes Termotolerantes (antigo Coliformes Fecais)

- E.coli: Única de origem fecal

Indicadores de Qualidade da Água Nitrogênio - Série (mg/L ou µg/L)

Formas: Nitrogênio Total

Nitrogênio Orgânico

Nitrato / Nitrito / Amônia

N-Amônia - Tóxica a organismos aquáticos

NH3 livre ( pH)

NH4+ ionizada ( pH ou neutro)

Decomposição micro-organismos

OD

N-Nitrato NO3- : Composto estável

Nutriente fundamental plantas/algas

OD

Eutrofização dos corpos hídricos (efluentes e fertilizantes)

NH3 NO2

- NO3-

Forma reduzida Forma oxidada

Meio Anaeróbio Meio Aeróbio

Forma Intermediária

Instável

Oxigênio Dissolvido

Formas de Fósforo (mg/L ou µg/L)

Fósforo (mg/L ou µg/L)

P-Orto

Principal forma assimilada

Baixas concentrações: rapidamente absorvida plantas e algas

PT: Indicador de Eutrofização dos corpos hídricos

Indicadores de Qualidade da Água

Indicadores de Qualidade da Água Óleos e Graxas (mg/L )

• Substâncias orgânicas

• Insolúveis em água

• Raramente encontradas em águas naturais

Ácidos graxos

Óleos

Gorduras

•Origem:

Efluentes (domésticos/industriais)

Oficinas

Postos Combustíveis

Recomendação: “Virtualmente ausentes”

Indicadores de Qualidade da Água Fenóis (mg/L )

• Compostos orgânicos aromáticos (1 ou 2 hidroxilas ligas a um

anel aromático)

• Origem:

Efluentes domésticos e industriais diversos (químicos,

farmacêuticos e siderúrgicos, de fábricas de matéria plástica,

etc)

Pouca origem natural: decomposição M.O (folhas, raízes)

decomposição bioquímica de organismos.

Indicadores de Qualidade da Água

Fenóis (mg/L )

Clorofenóis (reação com cloro): Odor e sabor desagradáveis na

água potável

Diminuição OD

Tóxico a organismos aquáticos e homem

Recomendação geral: < 0,003 mg/L

Indicadores de Qualidade da Água

Metais (mg/L ou µg/L)

• Elementos-traço originados da crosta e despejos industriais.

• Tóxicos, Bioacumulativos em cadeias e Carcinogênicos.

Cádmio, Cobre, Cromo, Cobre, Chumbo, Mercúrio, Níquel,

Zinco, Arsênio.

Maiores concentrações no Sedimento

Estudos de “background” nos ambientes aquáticos (sedimento)

Indicadores de Qualidade da Água

Sedimentos (mg/L ou µg/L)

O sedimento pode ser considerado como o resultado da integração de

todos os processos que ocorrem em um ecossistema aquático, além de

ser, devido à sua capacidade de acumulação de compostos, um dos mais

importantes compartimentos na avaliação do nível de contaminação

ambiental (ESTEVES, 2011).

Geralmente a concentração de elementos de despejos pontuais ou

difusos são maiores no sedimento que na coluna d'água (LITERATHY

et al.,1987).

Representam uma fonte potencial secundária de poluição e sua

análise tem se tornado cada vez mais importante no monitoramento

ambiental.

Coleta com draga

Análise Granulométrica

Sedimentos (mg/L ou µg/L)

• Granulometria (areia, silte e argila), Sólidos (Totais, Fixos e Voláteis)

e Umidade.

• Inorgânicos: Alumínio, Cádmio, Chumbo, Cobre, Cromo, Fósforo,

Ferro, Manganês, Mercúrio, Níquel, Nitrogênio e Zinco.

• Orgânicas:

Pesticidas Organoclorados: Aldrin, BHC Alfa, BHC Beta, BHC Delta,

Cis e Trans Clordano, DDD, DDE, DDT, Dieldrin, Endosulfan I e II,

Endosulfan Sulfato, Endrin, Heptacloro, etc

.

Indicadores de Qualidade da Água

Indicadores de Qualidade da Água

Publicação Importante:

GUIA NACIONAL DE COLETA E PRESERVAÇÃO DE AMOSTRAS ÁGUA,

SEDIMENTO, COMUNIDADES AQUÁTICAS E EFLUENTES LÍQUIDOS

CETESB/ANA, 2011