Poluicao das Aguas

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TÍTULO DA DISCIPLINA: POLUIÇÃO DAS 
ÁGUAS 
EDIÇÃO Nº 1 – 2017 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
JEFERSON SANTOS SANTANA 
2 
 
APRESENTAÇÃO 
 
 
 
 
 
Prezado aluno, 
 
 
 
Nesta obra, apresentaremos os aspectos mais usuais referentes à 
poluição das águas, considerando as suas complexidades e os fenômenos 
envolvidos. O livro é dividido em quatro capítulos, os quais estão distribuídos 
desde os aspectos gerais envolvendo a água até as legislações vigentes em 
relação a ela. Na Unidade 1, há uma introdução sobre os usos e contextos 
principais envolvendo a água, incluindo-se os ciclos biogeoquímicos envolvidos 
e a verificação das influências que a antropicidade causa no meio em questão. 
A Unidade 2 apresentará os aspectos físicos, químicos e biológicos da água, 
que podem ser influenciados pela introdução do poluente e afetar a qualidade 
de vida humana. Na Unidade 3, há uma apresentação dos aspectos polutivos 
que envolvem as águas, juntamente com as formas de poluição envolvidas nos 
corpos hídricos e de como a própria natureza mantém seu processo de 
regeneração (autodepuração) no caso de poluição pontual. Na última unidade, 
Unidade 4, há a finalização do assunto, mencionando os principais aspectos 
legislativos envolvendo a poluição das águas e seus contextos, juntamente 
com a apresentação da qualidade das águas para verificação das influências 
de cada parâmetro pertencente ao processo de avaliação do perfil de poluição 
das águas. Para melhor localização no estudo, os capítulos do livro são 
apresentados de forma sequencial, buscando melhor aprendizagem. 
 
 
3 
 
Sumário 
UNIDADE 1...........................................................................................................................5 
1. CAPÍTULO 01 – A ÁGUA..........................................................................................6 
1.1 INTRODUÇÃO – DECLARAÇÃO UNIVERSAL DOS DIREITOS DA ÁGUA ......................6 
1.2 PRESENÇA DA ÁGUA NO PLANETA ......................................................8 
1.2.1 Contexto Hídrico Atual ......................................................................8 
1.2.2 Atuações da água nos seres vivos e natureza ...............................9 
1.3 CICLO HIDROLÓGICO............................................................................. 14 
1.3.1 Evaporação e Evapotranspiração da água ................................... 16 
1.3.2 Precipitação ...................................................................................... 16 
1.3.3 Escoamento superficial e subterrâneo.......................................... 18 
2 CAPÍTULO 02 – USOS DA ÁGUA ............................................................................ 23 
2.1 USOS ANTROPOGÊNICOS DA ÁGUA................................................................... 23 
UNIDADE 02 ....................................................................................................................... 37 
ASPECTOS FÍSICO-QUÍMICOS E BIOLÓGICOS DA ÁGUA.......................................................... 37 
3 CAPÍTULO 03 – ASPECTOS FÍSICOS, QUÍMICOS E BIOLÓGICOS DA ÁGUA ................. 38 
3.1 ASPECTOS FÍSICO-QUÍMICOS DA ÁGUA ............................................................. 38 
3.1.1 Estrutura química da molécula de água ........................................ 39 
3.1.2 Tensão superficial ............................................................................ 45 
3.1.3 Capacidade Térmica da água e Calor específico ......................... 48 
3.1.4 Salinidade .......................................................................................... 49 
4 CAPÍTULO 04 – ASPECTOS FÍSICOS, QUÍMICOS E BIOLÓGICOS DA ÁGUA ................. 50 
4.1 ASPECTOS BIOLÓGICOS RELACIONADOS À ÁGUA ............................................... 50 
4.1.1 Introdução....................................................................................................... 50 
4.1.2 Doenças relacionadas à água ou de transmissão hídrica ..................................... 52 
UNIDADE 03 ....................................................................................................................... 61 
A POLUIÇÃO ....................................................................................................................... 61 
5 CAPÍTULO 05 – A POLUIÇÃO ................................................................................. 62 
5.1 INTRODUÇÃO À POLUIÇÃO ............................................................................... 62 
5.2 TIPOS DE POLUIÇÃO ......................................................................................... 64 
5.2.1 Poluição Sedimentar ........................................................................................ 65 
5.2.2 Poluição Biológica ............................................................................................ 65 
5.2.3 Poluição Térmica.............................................................................................. 65 
5.2.4 Poluição Química ............................................................................................. 66 
5.3 PRINCIPAIS FONTES DE POLUIÇÃO..................................................................... 67 
5.4 PRINCIPAIS POLUENTES DA ÁGUA E SEUS EFEITOS ............................................. 69 
5.4.1 Efluentes Urbanos e Industriais ......................................................................... 69 
5.4.2 Agroquímicos................................................................................................... 71 
4 
 
5.4.3 Metais Pesados ................................................................................................ 73 
5.4.4 Petróleo .......................................................................................................... 75 
6 CAPÍTULO 06 – POLUIÇÃO TÉRMICA, SEDIMENTOS, NUTRIENTES E AUTODEPURAÇÃO
 76 
6.1 POLUIÇÃO TÉRMICA, SEDIMENTOS, NUTRIENTES............................................... 76 
6.1.1 Poluição Térmica.............................................................................................. 76 
6.1.2 Sedimentos...................................................................................................... 76 
6.1.3 Nutrientes ....................................................................................................... 77 
6.2 PROCESSOS DE AUTODEPURAÇÃO .................................................................... 82 
6.2.1 Conceito .......................................................................................................... 82 
UNIDADE 04 ....................................................................................................................... 88 
LEGISLAÇÃO E QUALIDADE DAS ÁGUAS ............................................................................... 88 
7 CAPÍTULO 07 – LEGISLAÇÃO DAS ÁGUAS ............................................................... 89 
7.1 LEGISLAÇÕES E ASPECTOS GLOBAIS................................................................... 89 
7.1.1 Agência Nacional das Águas .............................................................................. 92 
7.1.2 Aspectos Internacionais.................................................................................... 93 
8 CAPÍTULO 08 – QUALIDADE DAS ÁGUAS ............................................................... 95 
8.1 GARANTIA DA QUALIDADE ............................................................................... 95 
8.2 QUALIDADE DA ÁGUA ...................................................................................... 95 
8.3 ÍNDICE DE QUALIDADE DAS ÁGUAS (IQA) .......................................................... 98 
8.4 PARÂMETROS DE CONTROLE DE ÁGUAS .......................................................... 100 
8.4.1 Temperatura..................................................................................................100 
8.4.2 Resíduo Total ................................................................................................. 101 
8.4.3 Cor ................................................................................................................ 102 
8.4.4 Turbidez ........................................................................................................ 102 
8.4.5 Demanda Bioquímica de Oxigênio – DBO......................................................... 103 
8.4.6 Oxigênio Dissolvido – OD ................................................................................ 103 
8.4.7 Nitratos e Nitritos .......................................................................................... 104 
8.4.8 Fosfato Total.................................................................................................. 105 
8.4.9 Sólidos Dissolvidos Total (SDT) ....................................................................... 105 
8.4.10 Potencial Hidrogeniônico - pH ..................................................................... 105 
8.4.11 Alcalinidade ............................................................................................... 106 
8.4.12 Coliformes Termotolerantes ....................................................................... 106 
8.4.13 Coliformes Totais ....................................................................................... 106 
REFERÊNCIAS ................................................................................................................... 108 
 
 
 
5 
 
UNIDADE 1 
A ÁGUA E O CICLO HIDROLÓGICO 
 
 
Caro(a) Aluno(a) 
Seja bem-vindo(a)! 
Nesta primeira unidade, verificaremos a atuação da 
água no planeta e nos seres vivos, com foco no seu 
contexto globalizado e seu funcionamento no ciclo 
hidrológico. 
 
Conteúdos da Unidade 
A unidade contará com 2 capítulos (intitulados Capítulo 1 e 2), de modo 
que, no capítulo 1, verificaremos a presença da água no planeta, o contexto hídrico 
atual e sua atuação nos seres vivos e na natureza, e o seu funcionamento no ciclo 
hidrológico; e, no capítulo 2, os principais usos da água sob aspectos 
antropogênicos. 
Acompanhe os conteúdos desta unidade. Se preferir, vá assinalando os 
assuntos, à medida que for estudando. 
6 
 
1. CAPÍTULO 01 – A ÁGUA 
 
1.1 INTRODUÇÃO – DECLARAÇÃO UNIVERSAL DOS DIREITOS DA ÁGUA 
Em 22 de março de 1992, a Organização das Nações Unidas (ONU) 
elaborou a Declaração Universal dos Direitos da Água: substância 
imprescindível à sobrevivência de todos os seres vivos do planeta Terra, 
preservada por poucos homens, poluída e mal utilizada por muitos. 
A presente Declaração Universal dos Direitos da Água foi proclamada 
tendo como objetivo atingir todos os indivíduos, todos os povos e todas as 
nações. A intenção é que todos os homens, tendo esta declaração 
constantemente no espírito, se esforcem, por meio da educação e do ensino, 
para desenvolver o respeito aos direitos e obrigações anunciados, e assumam, 
com medidas progressivas de ordem nacional e internacional, o seu 
reconhecimento e a sua aplicação efetiva: 
 
 
“Declaração Universal dos Direitos da Água” 
 
Art. 1º - A água faz parte do patrimônio do planeta. Cada continente, cada 
povo, cada nação, cada região, cada cidade, cada cidadão é plenamente 
responsável aos olhos de todos. 
 
Art. 2º - A água é a seiva do nosso planeta. Ela é a condição essencial de vida 
de todo ser vegetal, animal ou humano. Sem ela não poderíamos conceber 
como são a atmosfera, o clima, a vegetação, a cultura ou a agricultura. O 
direito à água é um dos direitos fundamentais do ser humano: o direito à vida, 
tal qual é estipulado do Art. 3 º da Declaração dos Direitos do Homem. 
 
Art. 3º - Os recursos naturais de transformação da água em água potável são 
lentos, frágeis e muito limitados. Assim sendo, a água deve ser manipulada 
com racionalidade, precaução e parcimônia. 
Art. 4º - O equilíbrio e o futuro do nosso planeta dependem da preservação da 
água e de seus ciclos. Estes devem permanecer intactos e funcionando 
normalmente para garantir a continuidade da vida sobre a Terra. Este equilíbrio 
7 
 
depende, em particular, da preservação dos mares e oceanos, por onde os 
ciclos começam. 
 
Art. 5º - A água não é somente uma herança dos nossos predecessores; ela é, 
sobretudo, um empréstimo aos nossos sucessores. Sua proteção constitui uma 
necessidade vital, assim como uma obrigação moral do homem para com as 
gerações presentes e futuras. 
 
Art. 6º - A água não é uma doação gratuita da natureza; ela tem um valor 
econômico: precisa-se saber que ela é, algumas vezes, rara e dispendiosa e 
que pode muito bem escassear em qualquer região do mundo. 
 
Art. 7º - A água não deve ser desperdiçada, nem poluída, nem envenenada. De 
maneira geral, sua utilização deve ser feita com consciência e discernimento 
para que não se chegue a uma situação de esgotamento ou de deterioração da 
qualidade das reservas atualmente disponíveis. 
 
Art. 8º - A utilização da água implica no respeito à lei. Sua proteção constitui 
uma obrigação jurídica para todo homem ou grupo social que a utiliza. Esta 
questão não deve ser ignorada nem pelo homem nem pelo Estado. 
 
Art. 9º - A gestão da água impõe um equilíbrio entre os imperativos de sua 
proteção e as necessidades de ordem econômica, sanitária e social. 
 
Art. 10º - O planejamento da gestão da água deve levar em conta a 
solidariedade e o consenso em razão de sua distribuição desigual sobre a 
Terra. 
 
(Disponível em: http://www.direitoshumanos.usp.br) 
 
 
8 
 
1.2 PRESENÇA DA ÁGUA NO PLANETA 
 
1.2.1 Contexto Hídrico Atual 
 A água é um recurso natural essencial para a sobrevivência de todas as 
espécies que habitam a Terra. Cerca de 97,5% da água do planeta está 
presente nos oceanos e mares, na forma de água salgada, ou seja, imprópria 
para o consumo humano. Dos 2,5% restantes, que perfazem o total de água 
doce existente, 
 
 
 estão armazenados nas geleiras e calotas polares. Menos de 
1,0% de toda a água está disponível para o nosso consumo, sendo encontrada 
na forma de rios, lagos, água subterrânea, incluindo ainda a água presente no 
solo, atmosfera (umidade) e na biota. A Figura 01 demonstra esse comparativo 
frente ao total global. 
 
(COLOCAR A FIGURA 01) 
 
Figura 01 – Total global de água presente no planeta (Fonte: Ministério do Meio 
Ambiente) 
 
A parte aproveitável dessas fontes é de apenas cerca de 200 mil km3 de 
água – menos de 1% de toda a água doce e somente 0,01% de toda a água da 
Terra. Grande parte dessa água disponível está localizada longe de 
populações humanas, dificultando ainda mais sua utilização. No século 
passado, os três principais fatores que causaram aumento na demanda de 
água foram o crescimento demográfico, o desenvolvimento industrial e a 
expansão da agricultura irrigada. A agricultura foi responsável pela maior parte 
da extração de água doce nas economias em desenvolvimento nas duas 
últimas décadas. Os planejadores sempre acreditaram que uma demanda 
crescente viria a ser satisfeita por um maior domínio do ciclo hidrológico 
mediante a construção de mais infraestrutura. A construção de represas nos 
rios tem sido tradicionalmente uma das principais formas de garantir recursos 
hídricos adequados para irrigação, geração de energia hidrelétrica e uso 
doméstico. 
http://www.mma.gov.br/estruturas/sedr_proecotur/_publicacao/140_publicacao09062009025910.pdf
9 
 
Um relatório da Organização das Nações Unidas para a Educação, a 
Ciência e a Cultura (UNESCO) divulgado em 2015 menciona que as reservas 
hídricas do mundo podem encolher em 40% até 2030. Segundo o documento, 
há no mundo água suficiente para suprir as necessidades de crescimento do 
consumo, desde que haja uma mudança dramática no uso, gerenciamento e 
compartilhamento do recurso. De acordo com a organização,nas últimas 
décadas, o consumo de água cresceu duas vezes mais do que a população, e 
a estimativa é que a demanda aumente em 55% até 2050. Os desafios são 
muitos: o crescimento da população está estimado em 80 milhões de pessoas 
por ano, podendo chegar a 9,1 bilhões em 2050. 
No Brasil, a utilização das águas superficiais como fonte de 
abastecimento público continua sendo a alternativa de manancial mais 
utilizada. Com base nas informações da ANA – Agência Nacional das Águas 
(2003), 56% do total dos municípios do país utilizam águas superficiais pelo 
menos como uma das alternativas de mananciais. Entretanto, observa-se que 
essa alternativa é a que está mais exposta às fontes de poluição e 
contaminação. Observaram-se, por exemplo, uma ou mais formas de poluição 
ou contaminação em 26,7% do total de municípios com captações superficiais, 
sendo que em 14,24% deles foram verificadas contaminações por despejo de 
esgotos domésticos e, em 16,22%, por resíduos agrotóxicos. Uma das 
consequências desse fato é o elevado grau de trofia verificado em alguns 
corpos hídricos superficiais, especialmente os localizados nas regiões 
metropolitanas, que recebem continuamente excessivo grau de matéria 
orgânica. 
 
1.2.2 Atuações da água nos seres vivos e natureza 
No organismo humano, a água atua, entre outras funções, como veículo 
para a troca de substâncias (a permanência da água nos diferentes 
compartimentos do organismo depende da presença de um teor adequado de 
diversos eletrólitos), manutenção da temperatura (através dos efeitos de 
termorregulação) e manutenção do volume corporal, representando cerca de 
70% de sua massa. Ela é capaz de solubilizar, mesmo que parcialmente, 
quase todos os compostos químicos, especialmente os sais minerais 
nutrientes. Ao deslocar-se na superfície, transporta os compostos solubilizados 
10 
 
na superfície do solo entre os poros do solo e nos cursos d’água, promovendo 
o funcionamento, pelo menos em parte, dos ciclos dos nutrientes. 
Além disso, é considerada solvente universal, e é uma das poucas 
substâncias que se encontra presente nos três estados físicos: gasoso, líquido 
e sólido. A Figura 02 apresenta os três estados físicos da água junto aos 
processos envolvidos em cada mudança de fase. 
 
(COLOCAR A FIGURA 02) 
 
Figura 02 – Mudança de estados físicos da água (Fonte: 
https://www.todamateria.com.br ) 
 
Assume-se que a quantidade de água existente na Terra, nas suas três 
fases possíveis, se tem mantido constante ao longo dos tempos, pelo menos 
desde o aparecimento do homem. Tal quantidade de água está em permanente 
circulação entre os três grandes “reservatórios” pelos quais se encontra 
distribuída (por ordem decrescente de importância): os oceanos, a atmosfera e 
os continentes. A Figura 03 apresenta a organização da água em todo o 
planeta. 
 
(COLOCAR AQUI NA FIGURA 03 – QUALQUER FIGURA DE MAPA MUNDI 
QUE CONTENHA TODOS OS OCEANOS E CONTINENTES) 
 
Figura 03 – Visão Global dos reservatórios de água e continentes. 
 
Embora sejam interligados, os oceanos não realizam grande troca de 
água entre eles, porque as águas que formam cada um deles possuem 
características próprias, como temperatura, insolação, salinidade (quantidade 
de sais dissolvidos) e movimentos (ondas, marés, correntes marítimas). Por 
isso, os oceanos têm uma interação maior com a atmosfera. 
Considerando-se essa interação líquido-gasosa a nível ambiental, a 
mesma se dá pela presença do vapor de água. O vapor de água (ou vapor 
d’água) é fundamental à manutenção das mais diversas formas de vida 
da Terra, devido a sua: 
11 
 
 
 Atuação direta na regulação da temperatura atmosférica do 
planeta, atenuando a incidência de raios infravermelhos na superfície. 
Isso ocorre pois grandes quantidades de moléculas de vapor d’água são 
encontradas geralmente próximas à superfície, e vão decrescendo 
conforme a altitude, devido ao ar mais quente reter mais vapor d’água do 
que o ar frio. É o componente atmosférico mais importante na 
determinação do tempo e do clima. A quantidade de vapor de água 
presente na atmosfera varia de lugar para lugar e no transcurso do 
tempo em determinada localidade. Ela pode variar de quase zero, em 
áreas quentes e áridas, até um máximo de 3%, nas latitudes médias, e 
4%, nos trópicos úmidos. 
 
 Responsabilidade pela precipitação das chuvas: as águas dos 
rios, lagos, geleiras e oceanos evaporam por meio da ação do sol, 
condensam-se1 (passam do estado gasoso para o líquido) nas camadas 
mais altas da atmosfera e dão origem às nuvens, que depois se 
precipitam em forma de chuva. 
 
Em condições normais, o teor de água (em estado de vapor) na 
atmosfera varia de praticamente 0 a 5%, em função dos elementos 
constituintes na mesma. Segundo afirma a Lei de Dalton, a pressão total de 
uma mistura de gases é igual à soma das pressões parciais exercidas por cada 
gás constituinte - assim, pode-se comprovar que, quando o vapor de água 
entra na atmosfera, as moléculas de água se dispersam rapidamente, 
misturando-se com os outros gases e contribuindo para a pressão total 
exercida pela atmosfera, como apresenta a equação 01. 
 
 
 (Equação 01) 
 
 
1
 Condensação e l iquefação são, na verdade, sinônimos. Isso é, ambas caracterizam o processo de 
passagem do estado gasoso para o l íquido. A única diferença é que usamos o termo condensação 
quando um vapor passa para o estado líquido, e usamos liquefação quando um gás pass a para o estado 
líquido. 
12 
 
Desta forma, verifica-se que existirá uma pressão parcial desse vapor de 
água, que em situações aplicadas está intimamente relacionada a fenômenos 
ligados à meteorologia e agronomia. 
Os gases estão em constante troca na interface oceano-atmosfera e, 
consequentemente, há, em um determinado momento, o equilíbrio do sistema, 
quando as taxas de trocas são iguais de acordo com o perfil de solubilidade 
dos gases. Essa constante termodinâmica de equilíbrio para troca de gases 
pode ser representada pela equação 02. 
 
 
 
 
 
 (Equação 02) 
 
 
Dentre os aparatos utilizados para determinação desta UR do ar, 
destacam-se: 
 
 Higrômetro elétrico 
o O higrômetro elétrico contém um condutor elétrico coberto com 
uma camada de produto químico absorvente. Baseia-se no 
princípio de que a passagem de corrente varia à medida que varia 
a umidade relativa. 
 
(COLOCAR A FOTO DE UM HIGRÔMETRO ELÉTRICO) 
 
 Psicrômetro 
o Consiste de dois termômetros idênticos, montados lado a lado. 
Um deles é o chamado termômetro de bulbo úmido, que tem um 
pedaço de musselina amarrado em torno do bulbo. Para usar o 
psicrômetro, o tecido é molhado e é exposto à contínua corrente 
de ar, girando o instrumento ou forçando uma corrente de ar 
através dele até este atingir uma temperatura estacionária 
(saturação). A temperatura de bulbo úmido cai, devido ao calor 
retirado para evaporar a água. O seu resfriamento é diretamente 
13 
 
proporcional à secura do ar. Quanto mais seco o ar, maior o 
resfriamento. Portanto, quanto maior a diferença entre as 
temperaturas de bulbo úmido e de bulbo seco, menor a umidade 
relativa; quanto menor a diferença, maior a umidade relativa. Se o 
ar está saturado, nenhuma evaporação ocorrerá e os dois 
termômetros terão leituras idênticas. 
 
(COLOCAR A FOTO DE UM PSICRÔMETRO ANALÓGICO) 
 
 
 
14 
 
1.3 CICLO HIDROLÓGICO 
 
A circulação da água nos seus três estados ou fases, consequência do 
princípio da conservação da água na Terra, pode ser descrita pelo ciclo 
hidrológico. 
 
Ciclo hidrológico (ou ciclo da água) é o fenômeno global de circulação fechada 
da água entre a superfície terrestre e a atmosfera, impulsionado 
fundamentalmente pela energia solar associada à gravidade e à rotação 
terrestre.A Figura 03 apresenta o ciclo da água juntamente com as interações e 
circulações da mesma pelo eixo terrestre. 
 
 
(COLOCAR AQUI A FIGURA 03) 
 
Figura 03 – Ciclo Hidrológico (Fonte: https://water.usgs.gov) 
 
O conceito de ciclo hidrológico está ligado à movimentação na 
Hidrosfera, entre os oceanos, as calotas de gelo, as águas superficiais, as 
águas subterrâneas e a atmosfera. Esse movimento permanente deve-se ao 
sol, que fornece a energia para elevar a água da superfície terrestre para a 
atmosfera (processo denominado evaporação), e à gravidade, que faz com que 
a água condensada caia (precipitações no formato de chuva, granizo, orvalho e 
neve) e que, uma vez na superfície, ela circule através de linhas de água que 
se reúnem em rios até atingir os oceanos (escoamento superficial) ou se infiltre 
nos solos e nas rochas. 
 
Nos continentes, a água precipitada pode seguir diferentes caminhos: 
 Infiltrar e percolar (passagem lenta de um líquido através de um 
determinado meio) no solo ou nas rochas, podendo formar 
aquíferos; ressurgir na superfície na forma de nascentes, fontes e 
pântanos; ou alimentar rios e lagos; 
https://water.usgs.gov/edu/watercycleportuguese.html
15 
 
 Fluir lentamente entre as partículas e espaços vazios dos solos e 
das rochas, podendo ficar armazenada por um período muito 
variável, formando os aquíferos; 
 Escoar sobre a superfície, nos casos em que a precipitação é maior 
do que a capacidade de absorção do solo; 
 Evaporar e retornar à atmosfera. Em adição a essa evaporação da 
água dos solos, rios e lagos, uma parte da água é absorvida pelas 
plantas. Essas, por sua vez, liberam a água para a atmosfera 
através da transpiração. A esse conjunto, evaporação mais 
transpiração, dá-se o nome de evapotranspiração; 
 Congelar, formando as camadas de gelo nos cumes de montanha e 
geleiras. 
 
Algumas das fases do ciclo são consideradas rápidas, e outras muito 
lentas, se comparadas entre si. A Tabela 01 ilustra esse fato, ao apresentar 
alguns períodos médios de renovação da água nos diferentes “reservatórios”. 
Tais valores dizem respeito ao tempo necessário para que toda a água contida 
em cada um dos reservatórios seja renovada – dentro de uma visão bastante 
simplificada, é claro, da “entrada”, “circulação” e “saída” de água deles. 
 
 
Tabela 01 – Período de renovação da água em diferentes reservatórios na 
Terra (Fonte: PAZ, 2004) 
 
Reservatórios Período de renovação 
Oceanos 2.500 anos 
Águas Subterrâneas 1.400 anos 
Umidade do Solo 1 ano 
Áreas permanentemente congeladas 9.700 anos 
Geleiras e montanhas 1.600 anos 
Solos congelados 10.000 anos 
Lagos 17 anos 
Pântanos 5 anos 
16 
 
Rios 16 dias 
Biomassa Algumas horas 
Vapor d’água na atmosfera 8 dias 
 
Para melhor compreensão dos processos envolvidos em cada fase do 
ciclo hidrológico, o mesmo será dividido em: 
 Evaporação e evapotranspiração da água; 
 Precipitação; 
 Escoamento Superficial e Subterrâneo. 
 
 
1.3.1 Evaporação e Evapotranspiração da água 
Cerca de 70% da quantidade de água precipitada sobre a superfície 
terrestre retorna à atmosfera pelos efeitos da evaporação e transpiração. 
Consequentemente, esses processos afetam diretamente o rendimento de 
bacias hidrográficas, das capacidades do reservatório, dos projetos de irrigação 
e disponibilidade para o abastecimento de cidades, entre outros. A evaporação 
e a evapotranspiração, fisicamente, dizem respeito ao mesmo fenômeno, que é 
a mudança de estado físico da água, ou seja, a passagem da fase líquida para 
a fase vapor. Entretanto, no estudo da evaporação, considera-se apenas a 
água perdida pelo solo e por superfícies de água livre (por exemplo, açudes), 
enquanto que na evapotranspiração leva-se em conta a perda conjunta de 
água pelo solo e pelas plantas. A figura 04 esquematiza esse processo. 
 
(COLOCAR AQUI A FIGURA 04) 
 
Figura 04 – Processo de evapotranspiração em plantas (Fonte: 
www.teachengineering.org) 
 
1.3.2 Precipitação 
Precipitação é qualquer partícula de água, sólida ou líquida, que cai da 
atmosfera e atinge o solo, proveniente das nuvens. A condensação (ou 
sublimação) do vapor de água atmosférico em torno de núcleos de 
condensação (ou de sublimação) é uma condição necessária para haver 
17 
 
precipitação. A precipitação ocorre quando a velocidade de queda das gotas de 
água da nuvem supera a velocidade das correntes ascendentes que existem 
no interior da mesma (isto é, rompe-se a estabilidade coloidal da nuvem). O 
efeito combinado da colisão e fusão de gotículas e do processo de crescimento 
de cristais de gelo assegura o aumento da dimensão das gotículas até caírem, 
por efeito da gravidade. 
O processo de coalescência (aumento do volume das gotas de água 
para formação de chuva) pode ser explicado pela fusão de diversas gotas em 
apenas uma, devido ao efeito de choques repetidos entre elas, o que pode ser 
atribuído a: 
 Atração eletrostática de gotículas de nuvens carregadas 
eletricamente; 
 Efeitos de indução provocados pelo deslocamento das 
gotas no campo magnético terrestre; 
 Atração hidrodinâmica entre duas gotas próximas e em 
movimento relativo ao ar que as envolve; 
 Microturbulência com aumento do número de colisões; 
 Aprisionamento de pequenas gotas por parte de gotas de 
maiores dimensões. 
O processo de coalescência por ser visualizado na Figura 05. 
 
(COLOQUE AQUI A FIGURA 05) 
 
Figura 05: Formação do processo de coalescência (Fonte: http://fisica.ufpr.brl) 
 
 
Sobre a superfície terrestre, o fluxo é positivo (ou seja, a precipitação é 
maior do que a evaporação), resultando nas vazões dos rios em direção aos 
oceanos. Já nos oceanos o fluxo é negativo (fluxo vertical), com maior taxa de 
evaporação do que de precipitação. O volume evaporado adicional se desloca 
para os continentes, através do sistema de circulação da atmosfera, e precipita, 
fechando o ciclo. Em média, a água importada dos oceanos é reciclada cerca 
de 2,7 vezes sobre a Terra, por meio do processo precipitação-evaporação, 
antes de escoar de volta para os oceanos. 
18 
 
 
 
1.3.3 Escoamento superficial e subterrâneo 
O escoamento superficial é a fase do ciclo hidrológico que resulta do 
excedente das águas precipitadas que não se infiltraram ou evaporaram, e que 
escoam superficialmente pelo relevo, indo na direção das depressões, lagos, 
cursos d’água e mares. Num segundo estágio, também é escoamento 
superficial o escoamento dos cursos d’água que são alimentados pela 
drenagem dos lençóis d’água subterrâneos. A figura 06 apresenta as 
correlações entre o processo de escoamento e da precipitação. 
 
(COLOQUE AQUI A FIGURA 06) 
 
Figura 06 – Correlação entre escoamento superficial e precipitação 
 
Informações a respeito do volume de escoamento superficial são 
necessárias em estudos relacionados ao manejo da água e do solo, à 
eficiência dos métodos de preparo e cultivo do solo e ao planejamento de 
irrigação, ou quando se deseja construir estruturas capazes de armazenar 
água. No dimensionamento de obras hidráulicas, em que o objetivo é a 
condução do excesso de água para fora da área de interesse, o conhecimento 
da vazão máxima de escoamento superficial torna-se fundamental. Medições 
do escoamento superficial no campo são caras e demandam tempo, e isso tem 
motivado o desenvolvimento e o uso de modelos matemáticos para predizer o 
comportamento do escoamento em diferentes regiões. 
 
o Escoamento de base ou subterrâneo é aquele produzido pelo fluxo 
de água do aquífero livre (região saturada do solo com água em 
movimento), sendo importante do ponto de vista ambiental, uma 
vez que refletirá a produção de água na bacia durante as estações 
secas (responsável pela alimentação do curso de água durante o 
período de estiagem). 
o Infiltração é o processo mais importante de recarga da água no 
subsolo. O volume e a velocidadede infiltração dependem de 
19 
 
vários fatores, como tipo e condição dos materiais terrestres 
(presença de materiais porosos e permeáveis), cobertura vegetal, 
topografia, precipitação e ocupação do solo. 
 
Os processos de interação da água subterrânea com a superficial ainda 
são pouco compreendidos, dado sua complexidade e a dificuldade em validar 
modelos de fluxo da água subterrânea ou na mensuração direta destas. Porém, 
entre os modelos matemáticos utilizados para estimar as vazões máximas de 
escoamento, destaca-se o Método Racional (que é um método indireto que 
relaciona chuva e o escoamento superficial), e dentre os métodos para calcular 
o volume total escoado superficialmente, destacam-se os métodos do Balanço 
Hídrico Diário e o Método do Número da Curva. Para ambos os métodos, o 
conhecimento da chuva de projeto e da capacidade de infiltração da água no 
solo é requerido. 
O ciclo hidrológico também pode ser estudado por meio de um balanço 
hídrico global entre os sistemas, ou mesmo a nível de continentes, conforme 
apresentado na Figura 07. 
 
(COLOQUE AQUI A FIGURA 07) 
 
Figura 07: ciclo hidrológico através do balanço hídrico global. (Fonte: 
http://deg.ufla.br) 
 
O quadro 01 apresenta o balanço hídrico global de forma resumida, com 
os seus componentes principais mais atuantes em termos proporcionais. 
 
Quadro 01 – Balanço hídrico simplificado dos continentes. (Fonte: 
http://deg.ufla.br) 
 
(COLOQUE AQUI O QUADRO 01) 
20 
 
 
 
O valor da relação escoamento/precipitação fornece uma ideia de qual 
proporção da precipitação é transformada em escoamento. Ele é um reflexo do 
regime climático do continente e das características físicas das bacias 
hidrográficas, que são os agentes ativos no processo de transformação da 
chuva em vazão. Não se deve esquecer que as atividades antrópicas nas 
bacias interferem diretamente no ciclo hidrológico. 
As variações temporais e/ou espaciais dos fenômenos do ciclo da água 
podem ser descritas pelas variáveis hidrológicas. São exemplos de variáveis 
hidrológicas o número anual de dias consecutivos sem precipitação, em um 
dado local, e a intensidade máxima anual da chuva de duração igual a 30 
minutos. Outros exemplos são a vazão média anual de uma bacia hidrográfica, 
o total diário de evaporação de um reservatório ou a categoria dos “estados do 
tempo” empregada em alguns boletins meteorológicos. 
Em geral, as variáveis hidrológicas são registradas por meio das 
chamadas séries hidrológicas, que constituem as observações organizadas no 
modo sequencial de sua ocorrência no tempo (ou espaço). 
Duas são as causas frequentemente apontadas como indutoras de 
distúrbios nas séries hidrológicas: 
 
 Ações antrópicas na bacia hidrográfica; 
 Mudanças climáticas. 
 
No primeiro caso, destacam-se as alterações no uso do solo de bacias 
hidrográficas, provocadas principalmente pela substituição da cobertura vegetal 
original por campos agropecuários e pela impermeabilização do solo, causada 
21 
 
pela urbanização. Fisicamente, quando se altera a vegetação de uma bacia 
hidrográfica, muda-se o balanço entre interceptação vegetal, 
evapotranspiração, infiltração no solo e escoamento superficial. Na grande 
maioria dos casos, o tempo entre a chuva e a chegada da água no rio é 
reduzido, afetando picos de cheias. Alternativamente, podem ser observadas 
diminuições nas vazões afluentes de rios devido ao aumento da demanda 
hídrica. 
As mudanças nas séries hidrológicas podem ocorrer de muitas maneiras 
diferentes. A alteração pode acontecer de forma abrupta (presença de saltos), 
gradualmente (tendência), ou pode assumir formas mais complexas. As 
mudanças podem ser vistas em valores médios, na variabilidade (variância, 
extremos, persistência) ou na distribuição dentro de anos (por exemplo, na 
mudança de sazonalidade e, no caso de vazões, nas mudanças nos regimes 
fluviais). As mudanças abruptas, no caso das vazões, podem ser esperadas 
como resultado de uma alteração repentina na bacia, como em construção de 
reservatórios, transposição etc. Alterações hidrológicas graduais tipicamente 
acompanham as mudanças que ocorrem lentamente, como a urbanização, o 
desmatamento e as mudanças climáticas. 
Em relação às mudanças ocasionadas pelo desenvolvimento urbano em 
função do ciclo hidrológico, percebe-se, principalmente, alterações na 
cobertura vegetal, provocando diversos efeitos que modificam os componentes 
de tal ciclo. Com a urbanização, a cobertura da bacia é alterada para 
pavimentos impermeáveis, e são introduzidos condutos para escoamento 
pluvial, gerando as seguintes alterações no referido ciclo: 
 Redução da infiltração do solo; 
 Aumento do escoamento superficial; 
 Redução do escoamento subterrâneo; 
 Redução da evapotranspiração. 
A impermeabilização impede que haja infiltração da água no solo, 
aumentando picos de cheia e diminuindo a manutenção dos lençóis freáticos, 
reduzindo, assim, a disponibilidade de água nos períodos de baixa 
precipitação. 
As consequências das alterações ocasionadas no ciclo hidrológico são 
muitas, e existem evidências de que eventos extremos, como secas, 
22 
 
enchentes, ondas de calor e de frio, furacões e tempestades, têm afetado 
diferentes partes do planeta e produzido enormes perdas econômicas. 
Os ecossistemas florestais, constituídos por parte aérea (árvores) e 
parte terrestre (solos florestais), desempenham inúmeras funções: (1) 
mitigação do clima (temperatura e umidade); (2) diminuição do pico do 
hidrograma (redução de enchentes e recarga para os rios); (3) controle de 
erosão; (4) melhoramento da qualidade da água no solo e no rio; (5) atenuação 
da poluição atmosférica; (6) fornecimento do oxigênio (O2) e absorção do gás 
carbônico (CO2); (7) prevenção contra ação do vento e ruídos; (8) recreação e 
educação; (9) produção de biomassa; e (10) fornecimento de energia. 
O ciclo da água também é afetado pelo desmatamento. Árvores extraem 
água subterrânea através de suas raízes e liberam-na para a atmosfera. 
Quando há um processo de desmatamento, não ocorre a evaporação desta 
água, ocasionando um clima mais seco. Além disso, o desmatamento reduz o 
teor de água no solo e de águas subterrâneas, promovendo uma redução na 
coesão do solo e, consequentemente, um aumento dos processos erosivos, 
deslizamentos de terra e inundações. 
O ciclo da água é um dos reguladores de todos os outros ciclos, de tal 
sorte que, caso ele seja quebrado ou mesmo tenha seu equilíbrio alterado de 
alguma forma, todos os outros ciclos sofrerão abalos em sua forma de atuação. 
Uma alteração no ciclo da água leva, por exemplo, a uma alteração no ciclo do 
fósforo. É pela ação da água que parte do fósforo é retirado das rochas e 
absorvido pelas plantas, e, em seguida, incorporado aos organismos 
superiores via alimentação. 
 
23 
 
2 CAPÍTULO 02 – USOS DA ÁGUA 
 
2.1 USOS ANTROPOGÊNICOS DA ÁGUA 
O homem, a partir do início da ocupação do espaço geográfico, tem 
influenciado, direta ou indiretamente, alterações no meio ambiente. Atualmente, 
pode-se considerar as cidades como as formas mais agressivas de alteração 
do ambiente natural e, consequentemente, este local torna-se palco de 
diferentes impactos ambientais que muitas vezes trazem consequências para a 
população. Dentre as alterações no ambiente, pode-se citar as alterações no 
ciclo hidrológico e nas características naturais da drenagem, que podem 
acarretar problemas, como inundações, assoreamento e erosão. 
O Brasil apresentou, ao longo das últimas décadas, um crescimento 
significativo da população urbana, criando-se as chamadas regiões 
metropolitanas. Tal aumento pode ser visualizado na Figura 08. 
 
(COLOCAR A FIGURA 08 AQUI) 
 
Figura 08 – Taxa de urbanização brasileira (Fonte: www.universiaenem.com.br) 
 
Segundo dados do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE) 
de 2010, o Brasilpossui um índice de 84% de urbanização. Isso quer dizer que 
aproximadamente 161 milhões de brasileiros residem em cidades, o que está 
próximo à saturação. O processo de urbanização acelerado ocorreu depois da 
década de 1960, gerando uma população urbana praticamente sem 
infraestrutura, o qual se reafirmou principalmente na década de 1980, quando 
os investimentos nessa área foram reduzidos. Os efeitos desse processo se 
fazem sentir sobre todo o aparelhamento urbano relativo a recursos hídricos, 
como no abastecimento de água, no transporte e no tratamento de esgotos 
sanitários e drenagem pluvial. 
Todo esse contingente populacional urbano encontra-se dividido nas 
áreas urbanas dos mais de 5500 municípios existentes no país. Alguns estados 
brasileiros já apresentam características de urbanização de países 
desenvolvidos, como, por exemplo, em São Paulo, cidade na qual 
24 
 
aproximadamente 91% da população é urbana - conforme pode ser 
dimensionado pela Figura 09. 
(COLOCAR A FIGURA 09 AQUI) 
Figura 09 – Grau de organização do Brasil (Fonte: IBGE, 1991) 
 
A expansão urbana ocorre devido à inserção de espaços rurais ao tecido 
urbano, por meio da criação de novos loteamentos ou pelo adensamento e/ou 
intensificação do uso de espaços já parcelados da cidade, sendo os seus 
limites determinados pelos Planos Diretores2 das cidades. A degradação 
ambiental associada às estratégias de sobrevivência das populações de 
menores recursos das cidades tem origem nas condições socioeconômicas, 
juntamente com a falta de opções a lugares acessíveis de moradia. Isso 
ocasiona um aumento constante na degradação do meio, advindo do grande 
crescimento desordenado das cidades. 
A expansão da rede urbana sem o devido planejamento ocasiona a 
ocupação de áreas inadequadas para a moradia. Encostas de morros, áreas de 
preservação permanente, planícies de inundação e áreas próximas a rios são 
loteadas e ocupadas. Os resultados são catastróficos, a exemplo do 
deslizamento de encostas, que causa a destruição de casas e gera um grande 
número de vítimas em acidentes. 
 A compactação do solo e o asfaltamento, muito comuns nas cidades, 
dificultam a infiltração da água, visto que o solo está impermeabilizado. Sendo 
assim, o abastecimento do lençol freático fica prejudicado, reduzindo a 
quantidade de água subterrânea. Outro fator agravante dessa medida é o 
aumento do escoamento superficial, podendo gerar grandes alagamentos nas 
áreas mais baixas. 
 
Importante: O escoamento superficial, ou deflúvio, constitui a parcela da água 
que percorre a superfície do terreno pela ação da gravidade, dirigindo-se para 
 
2
 A Constituição Federal de 1988, em seu art. 182, ao atribuir aos municípios a responsabilidade na 
definição de suas políticas de desenvolvimento urbano, com a finalidade de ordenar o pleno incremento 
das funções sociais das cidades, a partir da implementação do chamado plano diretor, deu um passo 
importante para enfrentar este desafio. Em decorrência, surgiu o Estatuto das Cidades (Lei Federal n º 
10.257/2001), reforçando o papel do plano diretor como instrumento fundamental de pl anejamento 
sustentável das cidades, como instrumento de planejamento e norteador da política de 
desenvolvimento e expansão urbana. 
25 
 
áreas mais baixas. Ele se manifesta quando a quantidade da água das chuvas 
é maior do que a capacidade de infiltração no solo. Assim, a infiltração das 
águas no solo e o escoamento superficial são fatores relacionados e muito 
importantes na distribuição da quantidade das águas pluviais. Nas condições 
naturais, a sua variação é muito grande, dependendo dos tipos de solos e 
rochas que lhes dão origem. 
 
O planejamento urbano deve ser realizado tanto para a cidade formal 
quanto para a cidade informal, sendo analisadas tendências dessa ocupação. 
Os principais problemas relacionados com a infraestrutura de água no 
ambiente urbano são: 
 
 Falta de tratamento de esgoto: grande parte das cidades da 
região não possui tratamento de esgoto e lança os efluentes na rede de 
esgotamento pluvial, que escoa pelos rios urbanos (maioria das cidades 
brasileiras); 
 Outras cidades optaram por implantar as redes de esgotamento 
sanitário (muitas vezes sem tratamento), mas não implementaram a 
rede de drenagem urbana, sofrendo frequentes inundações devido ao 
aumento da impermeabilização; 
 Ocupação do leito de inundação ribeirinha, sofrendo frequentes 
inundações; 
 Impermeabilização e canalização dos rios urbanos, com aumento 
da vazão de cheia e sua frequência; 
 Aumento da carga de resíduos sólidos e da qualidade da água 
pluvial sobre os rios próximos das áreas urbanas; 
 Deterioração da qualidade da água por falta de tratamento dos 
efluentes, o que tem criado potenciais riscos ao abastecimento da 
população em vários cenários - o mais crítico tem sido a ocupação das 
áreas de contribuição de reservatórios de abastecimento urbano que, 
eutrofizados, podem produzir riscos à saúde da população. 
 
26 
 
A definição do que é urbano e rural para o planejamento do município é 
feita a partir da aprovação de uma lei municipal pela Câmara de Vereadores; 
em cada localidade, são desenhados os perímetros urbanos e rurais em função 
dos interesses e das perspectivas de desenvolvimento territorial do município. 
De acordo com o Instituto Polis (2004), essa definição conserva uma relação 
estreita com os objetivos políticos, esbarrando muitas vezes em relações 
clientelistas, o que resulta no crescimento da lógica de expansão do urbano 
sobre o rural, com a abertura de loteamentos residenciais, muitas vezes de 
cunho eleitoreiro. Além desse viés político, é comum haver certa precariedade 
nos instrumentos de planejamento do território rural na maioria dos municípios 
brasileiros, dos quais alguns ainda não possuem sequer mapas que mostrem 
as estradas, recursos naturais, vilas etc. De fato, ainda se sabe muito pouco do 
que ocorre fora dos perímetros urbanos. 
Levando em conta que a transformação de um ambiente urbano e rural 
pode resultar em alterações ambientais, compete ao poder público adequá-las 
para que os efeitos negativos no local sejam os mínimos possíveis, sempre 
priorizando a conservação dos recursos naturais. 
Atualmente na zona rural do Brasil, além da rede coletora, existem 
também o uso de fossa séptica (ligada ou não à rede de esgoto), fossas 
rudimentares, entre outros (IBGE, 2011a). O mais comum é a fossa rudimentar 
(que serve 48% da população rural do país), a qual, juntamente com outros 
métodos e com a não coleta/tratamento do esgoto, corresponde ao percentual 
da população rural que não é assistida com coleta adequada do esgoto. Essas 
fossas são incluídas nessa lista porque as não funcionam como forma de evitar 
a contaminação das águas superficiais e subterrâneas. O Gráfico 01 e a Tabela 
02 apresentam os dados sobre as redes coletoras brasileiras de 1992 a 2009, 
coletados da Pesquisa Nacional por Amostra de Domicílios – PNAD, efetuada 
pelo IBGE. 
 
 
27 
 
 (COLOCAR O GRÁFICO 01 AQUI) 
Gráfico 01 - Redes coletoras brasileiras de 1992 a 2009 (Fonte: IBGE). 
 
Tabela 02 - Redes coletoras brasileiras de 1992 a 2009 (Fonte: IBGE) 
Opção (%) /Ano 1992 1993 1995 1996 1997 1998 1999 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 
Rede coletora 3 3,1 3,2 3,5 3,5 4,5 4,5 3,1 3,7 3,7 3,6 4,1 4,2 5,3 5,8 5,4 
Fossa séptica 7,3 8,1 9,9 13,8 10,9 10,3 11,2 10,6 12,3 13,5 14,7 14,3 16,1 18,4 18,3 19,5 
Fossa rudimentar 32,7 34,1 35,1 35,5 39 39,9 41,2 40,5 40,7 42,9 45,7 46,4 46,7 45,3 46,3 48,3 
Vala 3 3,4 3,9 3,9 3,4 4 3,6 4,7 5,9 5,8 4,1 4,7 4,6 5,2 5,3 4,6 
Direto para rio, 
lago ou mar 
4,4 4,1 4,2 3,7 3,9 4,6 4,2 4,1 3,9 3,7 3,4 3,7 3 3,3 3 2,7 
Outro tipo 0,6 1 1,7 0,4 0,7 0,5 0,7 0,8 0,6 0,8 0,6 0,5 0,5 0,5 0,5 0,3 
Não há 49 46,3 42 39,1 38,7 36,3 34,7 36,2 32,9 29,6 27,9 26,324,9 22 20,8 19 
 
28 
 
 
A composição química das águas subterrâneas e sua evolução são 
resultado da combinação dos diferentes tipos de água que infiltram o solo, do 
tipo de solo e das rochas presentes no terreno. A concentração das 
substâncias depende da velocidade de infiltração e das reações químicas que 
ocorrem durante a percolação3. O risco da contaminação do lençol freático 
pode ser avaliado por meio da associação entre a vulnerabilidade natural do 
aquífero e a carga contaminante potencial existente - a vulnerabilidade do 
lençol depende da interação de três fatores: 
 A forma de ocorrência da água subterrânea; 
 O esqueleto litológico que sustenta o aquífero; 
 O nível do lençol freático. 
 
Importante: A vulnerabilidade natural das águas subterrâneas corresponde à 
capacidade das características hidrodinâmicas e litológicas do aquífero de 
impedir determinados impactos naturais ou antrópicos. As metodologias de 
determinação da vulnerabilidade dos aquíferos são atualmente utilizadas como 
ferramenta de auxílio às propostas de proteção das águas subterrâneas, 
associadas à atividades de gestão dos recursos hídricos e de planejamento e 
ordenamento territorial. 
 
A interação desses fatores determina quão suscetível a zona saturada 
está em relação à penetração de contaminantes e a capacidade do aquífero 
em atenuar a contaminação imposta. 
De acordo com a Secretaria Nacional de Saneamento (BRASIL, 2005), 
apenas 50,3 % dos municípios brasileiros possuem saneamento básico. Dessa 
forma, os produtos orgânicos e inorgânicos eliminados pela população são 
lançados em sistemas rudimentares, fossas negras ou em fossas sépticas, 
chegando, em muitos casos, com relativa facilidade aos aquíferos, introduzindo 
substâncias tóxicas e aumentando as concentrações de alguns íons na água 
subterrânea, além da introdução de microrganismos patogênicos. Dentre os 
contaminantes nitrogenados, o nitrato (NO3
-) é o mais frequentemente 
 
3
 Percolação é o avanço descendente da água na zona não saturada . 
29 
 
encontrado em águas subterrâneas de zonas urbanas, oriundo da deposição 
de excretas em fossas negras ou sépticas, constituindo-se em importante fator 
de comprometimento do estado de saúde das populações. 
Alta concentração de NO3
- em água potável pode acarretar sérios danos 
à saúde humana, como o câncer, especialmente o gástrico, em adultos. Para 
crianças abaixo de 3 meses de idade, o consumo de águas com excesso de 
nitrato pode provocar um quadro de meta-hemoglobinemia, caracterizada por 
uma anemia profunda, conhecido como cianose ou “síndrome do bebê azul”, 
podendo inclusive levar a criança a óbito por asfixia. Os nomes "cianose" e 
"síndrome do bebê azul" se dão por conta da coloração azul ao redor dos olhos 
e da boca do lactente. A Figura 10 apresenta um exemplo de cianose. 
 
(COLOCAR QUALQUER FOTO OU IMAGEM PARA SIMBOLIZAR A 
CIANOSE) 
 
Figura 10 – Exemplo de pessoa acometida por cianose. (Fonte: COLOCAR A 
FONTE AQUI QUE VOCÊS ESCOLHERAM PARA ESTA FOTO) 
 
Sobre o ponto de vista químico e biológico, os esgotos sanitários 
tipicamente domésticos contêm: 
 Compostos orgânicos como carboidratos, proteínas e gorduras; 
 Nitrogênio, principalmente na forma de amônia; 
 Fósforo, o qual se encontra predominantemente na forma de fosfato 
(devido ao uso de detergentes); 
 Organismos patogênicos e não patogênicos. 
 
As indústrias de alimentos e as agroindústrias geralmente produzem 
grandes quantidades de resíduos e, onde sistemas adequados de disposição 
não são disponíveis, tais resíduos criam problemas ambientais. Nas indústrias 
de carne, os processos de abate são os principais contribuintes para os 
resíduos líquidos, e os efluentes de abatedouros aumentam os níveis de 
nitrogênio, fósforo, sólidos totais e da demanda bioquímica de oxigênio (DBO) 
nos corpos d’água receptores, deixando-os potencialmente eutrofizados e com 
subsequentes florações de algas. Em adição, microrganismos patogênicos dos 
30 
 
resíduos de animais como suínos, bovinos e aves também podem ser 
transmitidos aos seres humanos que utilizam a água desses corpos receptores. 
Sob o aspecto industrial, por muito tempo acreditou-se que o 
desenvolvimento urbano e, consequentemente, das atividades industriais 
proporcionaria à humanidade melhores condições de vida. Entretanto, junto a 
esse crescimento resultante da globalização e dos avanços tecnológicos, 
originou-se uma maior quantidade de poluentes, na medida em que aumenta a 
demanda por produtos e serviços. Então, desde a Revolução Industrial, esse 
processo trouxe consigo diversos benefícios econômicos, mas também sérias 
consequências ambientais. 
Os processos industriais estão entre as atividades econômicas de maior 
potencial poluidor, sendo seu monitoramento complexo, devido ao universo que 
compõe a origem de suas emissões e o grau dos impactos negativos nos 
compartimentos ambientais ar, água e solo. No Brasil e em outros países há 
dificuldades na obtenção de informações ambientais sobre a indústria, 
tornando as metodologias de estimativa de emissão de poluentes uma 
importante ferramenta de gestão com relação ao controle, monitoramento e 
mitigação das emissões de poluentes industriais. 
Os efluentes resultantes dos processos industriais, se despejados em 
corpos de água, podem causar sérios danos ambientais. Com a escassez de 
água potável no mundo, algumas indústrias tratam seus efluentes para serem 
reusados, e, apesar de ser uma água de baixa qualidade, seu preço é de 5% 
do valor da água normal, apresentando grande importância na preservação dos 
recursos naturais. Muitas indústrias possuem os meios tecnológicos para o 
tratamento de efluentes, a fim de minimizar o seu impacto na fauna e na flora 
(aquática ou terrestre). Outras empresas, por falta de recursos ou por simples 
negligência, servem-se dos rios, lagos e oceanos como destino final desses 
produtos, que permanecem em suspensão, se solubilizam ou sedimentam, na 
maioria das vezes compostos tóxicos (orgânicos), cuja acumulação no meio 
ambiente trará problemas não só a curto como a longo prazo. 
Além disso, passou a ser despejada na água grande quantidade de 
elementos que não são biodegradáveis, ou seja, que não são decompostos 
pela natureza. Tais elementos, como os plásticos, a maioria dos detergentes e 
os pesticidas, vão se acumulando nos rios, lagos e oceanos, diminuindo a 
31 
 
capacidade de retenção de oxigênio das águas e, consequentemente, 
prejudicando a vida aquática. A água empregada para resfriar os equipamentos 
nas usinas também causa sérios problemas de poluição. Essa água, que é 
lançada nos rios ainda quente, faz aumentar a temperatura da água do rio e 
acaba provocando a eliminação de algumas espécies de peixes, a proliferação 
excessiva de outras e, em alguns casos, a destruição de todas. A poluição das 
águas realizada pelas indústrias é causada, sobretudo, pelos compostos 
orgânicos e inorgânicos. 
A degradação dos recursos naturais e a contaminação da água por 
fertilizantes e outros químicos vem crescendo e trazendo graves 
consequências para o ambiente e para a saúde humana. O crescimento da 
atividade agropecuária e a perda de sedimentos por meio do escoamento 
superficial afetam a qualidade das águas superficiais não apenas no local de 
origem da contaminação, mas também em outros pontos de interferência dos 
recursos hídricos. A contaminação de águas superficiais e subterrâneas tem 
um potencial extremamente poluente, pois se, por exemplo, o local onde for 
aplicado o agrotóxico for próximo a um manancial hídrico que abasteça uma 
cidade, a qualidade dessa água captada também deverá estar comprometida. 
A indústria de mineração e de beneficiamento de minérios e as indústrias 
petroquímicas, entre outras, são responsáveis pelo despejo ou descarga deresíduos químicos letais (mercúrio, benzeno, enxofre, entre outros) nos solos e 
rios, causando impactos muitas vezes irreversíveis na saúde das populações 
residentes na região. 
O lançamento de esgotos não tratados aumentou dramaticamente nas 
últimas décadas, com impactos eutróficos severos sobre a fauna, a flora e os 
próprios seres humanos. Outro tipo de contaminação da água ocorre por meio 
do despejo de dejetos líquidos de suínos, que servem como fonte de nutrientes 
às plantas. Porém, quando o seu uso é inadequado, podem causar o acúmulo 
de fósforo no solo, que posteriormente pode ser transferido para o meio 
aquático, causando eutrofização. 
Uma parcela significativa das águas, depois de utilizadas para o 
abastecimento público e nos processos produtivos, retorna suja aos cursos 
d’água e, em muitos casos, leva ao comprometimento de sua qualidade para 
os diversos usos, inclusive para a agricultura. Dependendo do grau de 
32 
 
poluição, essa água residual pode ser imprópria para a vida, causando, por 
exemplo, a mortandade de peixes. Também pode haver liberação de 
compostos voláteis, que provocam mau odor e sabor acentuado, e poderão 
trazer problemas em uma nova operação de purificação e tratamento dessa 
água. Segundo dados do BNDES (1998), 65% das internações hospitalares de 
crianças menores de 10 anos estão associadas à falta de saneamento básico. 
Nos países em desenvolvimento, onde se enquadra o Brasil, estima-se que 
80% das doenças e mais de um terço das mortes estão associadas à utilização 
e consumo de águas contaminadas. A hepatite infecciosa, o cólera, a disenteria 
e a febre tifóide são exemplos de doenças de veiculação hídrica, ou seja, um 
problema de saúde pública 
O crescimento populacional e as atividades humanas têm se despontado 
como os maiores responsáveis pela poluição do meio aquático. Ao longo dos 
anos, os rios se tornaram depositários de rejeitos e resíduos de diversas 
formas: os esgotos domésticos e as águas residuárias provenientes de 
atividades pecuárias contribuem com elevadas cargas orgânicas; as indústrias, 
com uma série de compostos sintéticos e elementos químicos potencialmente 
tóxicos; e as atividades agrícolas, com a contaminação por pesticidas e 
fertilizantes ricos em sais minerais. Essas ações antrópicas podem afetar a 
qualidade do ambiente para os organismos aquáticos, ou mesmo para a saúde 
humana, por meio da ingestão de águas contaminadas. As últimas décadas 
foram marcadas pela crescente preocupação com o efeito das atividades 
humanas sobre o meio ambiente. A sociedade organizada está cada vez 
menos tolerante aos problemas associados à poluição hídrica. 
Não existe na natureza água absolutamente pura. A água contém 
matéria orgânica e inorgânica, às vezes não perceptíveis visualmente. É 
comum classificar as impurezas encontradas na água como suspensas, 
coloidais e dissolvidas. De acordo com a sua origem, as águas podem ser 
genericamente classificadas como superficiais ou subterrâneas. 
 As águas subterrâneas (lençóis freáticos, semi-artesianos e 
artesianos) são consideradas de melhor qualidade comparadas 
às águas superficiais. Isto se deve ao fato de que, ao penetrar no 
solo, as águas subterrâneas vêm sendo filtradas pelas diversas 
camadas existentes - entretanto, podem conter altas 
33 
 
concentrações de substâncias minerais, e também sofrer 
contaminações. 
 As águas superficiais (rios, lagos, mares, oceanos e geleiras) 
podem sofrer maior contaminação, pois, ao percolarem pela 
superfície do solo, fazem uma espécie de "lavagem", carregando 
diferentes substâncias orgânicas, tais como terra, 
microrganismos, fezes, entre outros. 
 
Aspectos ligados ao projeto urbanístico podem implicar em restrições ao 
emprego de algumas soluções compensatórias. Por exemplo, áreas industriais 
e alguns estabelecimentos comerciais podem gerar cargas poluentes que 
limitem o emprego de processos de infiltração de águas pluviais sem um 
tratamento prévio, sob risco de conduzir a uma rápida colmatação da estrutura 
ou contaminação do solo, ou ainda à contaminação de águas subterrâneas. Os 
pavimentos permeáveis, em função de seu tipo, muitas vezes não são 
adequados ao tráfego intenso ou a manobras frequentes de veículos pesados. 
Em áreas em que a ocupação urbana já existe, o uso do subsolo por redes de 
infraestrutura urbana, como redes de água, esgoto, telefonia, eletricidade, fibra 
ótica e outras, pode ser um fator restritivo a alguns tipos de técnicas 
compensatórias. Por outro lado, problemas associados à rede de coleta e a 
interceptores de esgoto sanitário podem resultar em aportes de cargas 
orgânicas elevadas a estruturas compensatórias, comprometendo seu 
funcionamento. 
 
34 
 
EXERCÍCIOS 
1) (ENEM) Segundo uma organização mundial de estudos ambientais, em 
2025, duas de cada três pessoas viverão situações de carência de água, 
caso não haja mudanças no padrão atual de consumo do produto. Uma 
alternativa adequada e viável para prevenir a escassez, considerando-se 
a disponibilidade global, seria: 
a. desenvolver processos de reutilização da água. 
b. explorar leitos de água subterrânea. 
c. ampliar a oferta de água, captando-a em outros rios. 
d. captar águas pluviais. 
e. importar água doce de outros estados. 
 
2) Durante o ciclo da água, observamos a formação de nuvens, que ocorre 
graças à transformação do vapor de água em pequenas gotículas. Essa 
mudança do estado gasoso para o líquido é chamada de: 
a. evaporação. 
b. solidificação. 
c. sublimação. 
d. fusão. 
e. condensação. 
 
3) (ENEM) O sol participa do ciclo da água, pois além de aquecer a 
superfície da Terra, dando origem aos ventos, provoca a evaporação da 
água dos rios, lagos e mares. O vapor da água, ao se resfriar, 
condensa-se em minúsculas gotinhas, que se agrupam e formam as 
nuvens, neblinas ou névoas úmidas. As nuvens podem ser levadas 
pelos ventos de uma região para outra. Com a condensação e, em 
seguida, a chuva, a água volta à superfície da Terra, caindo sobre o 
solo, rios, lagos e mares. Parte dessa água evapora, retornando à 
atmosfera, e outra parte escoa superficialmente ou infiltra-se no solo, 
indo alimentar rios e lagos. Esse processo é chamado de ciclo da água. 
Considere, então, as seguintes afirmativas: 
I. a evaporação é maior nos continentes, uma vez que o 
aquecimento ali é maior do que nos oceanos. 
35 
 
II. a vegetação participa do ciclo hidrológico por meio da 
transpiração. 
III. o ciclo hidrológico condiciona processos que ocorrem na litosfera, 
na atmosfera e na biosfera. 
IV. a energia gravitacional movimenta a água dentro do seu ciclo. 
V. o ciclo hidrológico é passível de sofrer interferência humana, 
podendo apresentar desequilíbrios. 
 
Dentre as informações apresentadas: 
a. somente a afirmativa III está correta. 
b. somente as afirmativas III e IV estão corretas 
c. somente as afirmativas I, II e V estão corretas. 
d. somente as afirmativas II, III, IV e V estão corretas. 
e. todas as afirmativas estão corretas. 
 
4) Explique: 
a. Escoamento de base; 
b. Infiltração. 
 
5) Explique por que o crescimento populacional contribui para o aumento 
da poluição aquática. 
 
 
 
36 
 
GABARITO 
 
1) A 
2) E 
3) D 
4) 
a. Escoamento de base ou subterrâneo é aquele produzido pelo 
fluxo de água do aquífero livre (região saturada do solo com água 
em movimento), sendo importante do ponto de vista ambiental, 
uma vez que refletirá a produção de água na bacia durante as 
estações secas (responsável pela alimentação do curso de água 
durante o período de estiagem). 
b. Infiltração é o processo mais importante de recarga da água no 
subsolo. O volume e a velocidade de infiltração dependem de 
vários fatores, como tipo e condição dos materiais terrestres 
(presença de materiais porosos e permeáveis), cobertura vegetal, 
topografia, precipitação e ocupação do solo. 
5)O crescimento populacional e as atividades humanas têm se 
despontado como os maiores responsáveis pela poluição do meio 
aquático. Os rios se tornaram, ao longo dos anos, depositários de 
rejeitos e resíduos de diversas formas: os esgotos domésticos e as 
águas residuárias provenientes de atividades pecuárias contribuem com 
elevadas cargas orgânicas; as indústrias, com uma série de compostos 
sintéticos e elementos químicos potencialmente tóxicos; e as atividades 
agrícolas, com a contaminação por pesticidas e fertilizantes ricos em 
sais minerais. Essas ações antrópicas podem afetar a qualidade do 
ambiente para os organismos aquáticos ou mesmo para a saúde 
humana, por meio da ingestão de águas contaminadas. As últimas 
décadas foram marcadas pela crescente preocupação com o efeito das 
atividades humanas sobre o meio ambiente. A sociedade organizada 
está cada vez menos tolerante aos problemas associados à poluição 
hídrica. 
 
 
37 
 
 
UNIDADE 2 
 
ASPECTOS FÍSICO-QUÍMICOS E 
BIOLÓGICOS DA ÁGUA 
 
 
Caro(a) Aluno(a) 
Seja bem-vindo(a)! 
Nesta unidade, verificaremos o funcionamento da 
molécula de água como um todo sob os aspectos 
científicos para compreender, posteriormente, a sua 
capacidade de interação com os poluentes e 
características relacionadas. 
 
Conteúdos da Unidade 
A unidade contará com 2 capítulos (nomeados Capítulo 3 e 4). No 
capítulo 3, verificaremos os aspectos físicos, químicos e biológicos relacionados à 
água. Já no capítulo 4, verificaremos os principais usos da água sob aspectos 
antropogênicos. 
Acompanhe os conteúdos desta unidade. Se preferir, vá assinalando os 
assuntos, à medida que for estudando. 
38 
 
 
3 CAPÍTULO 3 – ASPECTOS FÍSICOS, QUÍMICOS E BIOLÓGICOS DA 
ÁGUA 
 
3.1 ASPECTOS FÍSICO-QUÍMICOS DA ÁGUA 
Mesmo antes de o homem conhecer a geometria da molécula de água e 
explicar seu comportamento físico e químico, os esquimós já sabiam construir 
suas casas, os iglus, com blocos de neve compacta para se protegerem do frio. 
Apropriavam-se da água no estado sólido, observando o comportamento do 
urso polar, que escavava suas tocas no gelo para abrigo. Já sabiam, também, 
que o gelo derrete sob pressão, construindo seus veículos de transporte, os 
trenós, sobre placas de madeira que deslizavam sobre o gelo, e não sobre 
rodas. Tudo isso muito antes da ciência dar explicações, que ocorreram com o 
advento da teoria quântica4 formulada por Max Planck em 1900, ou do 
surgimento de patins como meio de transporte para atravessar os lagos 
congelados. 
De forma direta, a matéria costuma ser definida como tudo aquilo que 
tem massa e ocupa lugar no espaço. Ela constitui o principal objeto de estudo 
da Química, e suas propriedades são muito importantes nesse estudo, pois 
permitem prever e entender determinados comportamentos e transformações, 
bem como podem ser usadas para a identificação da própria matéria. Existem 
vários tipos de propriedades que caracterizam a matéria, entre elas: 
o Propriedades físicas: são aquelas que podem ser medidas e observadas 
sem alterar a composição química da substância; 
 
4
 Teoria quântica proposta por Planck foi reforçada por um trabalho apresentado por Albert Einstein. Em 
1905, Einstein, com base nas ideias de Planck, publicou um artigo sobre o chamado efeito fotoelétrico, 
no qual demonstra que, quando um feixe de luz inci de sobre a superfície de certos metais, há emissão 
de elétrons, cuja energia independe da intensidade da luz, e parece aumentar com a frequência da luz 
incidente. Para explicar o modo particular como isso ocorre, Einstein se viu obrigado a considerar o rai o 
luminoso como uma chuva de partículas, ou seja, pequenos pacotes de luz. Vinte anos mais tarde, essas 
partículas seriam chamadas de fótons. Então, de novo, tínhamos a radiação – desta vez, luminosa – se 
propagando de forma descontínua, em pequenos pacotes de energia. Essa nova descrição da luz parecia 
estar em confronto com a ideia, então mais aceita, segundo a qual a luz consiste em ondas que se 
propagam de forma contínua. O próprio Planck relutou muito a aceitar a existência dos fótons. Ele teve 
que rever tudo em que acreditava: as sólidas bases da física clássica. Em 1907, ainda inspirado em 
Planck, Einstein inaugurou a teoria quântica da matéria, descrevendo propriedades sobre como os 
corpos se aquecem. Essa teoria explica propriedades da absorção de c alor pelo diamante, que durante 
muitos anos desafiava qualquer explicação baseada na física clássica. 
39 
 
o Propriedades químicas: são aquelas que se referem à capacidade de 
uma substância de sofrer transformações. 
 
3.1.1 Estrutura química da molécula de água 
Como já sabemos, a água é composta de um átomo de oxigênio e dois 
átomos de hidrogênio. Cada átomo de hidrogênio liga-se covalentemente ao 
átomo de oxigênio, compartilhando (não ligantes) um par de elétrons. O 
oxigênio apresenta dois pares de elétrons não compartilhados. Assim, há 
quatro pares de elétrons em torno do átomo de oxigênio, dois deles envolvidos 
nas ligações covalentes com o hidrogênio e dois pares não compartilhados no 
outro lado do átomo de oxigênio, conforme apresentado na Figura 11. 
 
(COLOCAR AQUI A FIGURA 11) 
 
Figura 11 – Estrutura química da água com elétrons não ligantes (Fonte: 
http://alunosonline.uol.com.br) 
 
Embora a molécula, como um todo, seja eletricamente neutra, a 
distribuição assimétrica de elétrons faz com que um lado da molécula seja 
carregado positivamente em relação ao outro (Figura 12). Essas moléculas, 
chamadas dipolos, tendem a se orientar em um campo elétrico de tal maneira 
que o lado negativo se orienta em direção ao polo positivo, e vice-versa. 
 
(COLOCAR AQUI A FIGURA 12) 
 
Figura 12 – Modelo esquemático da molécula de água (Fonte: 
http://www.moretti.agrarias.ufpr.br) 
 
Os átomos de hidrogênio têm carga positiva e unitária, enquanto que o 
átomo de oxigênio têm duas cargas negativas. Todavia, o arranjo final das 
moléculas é de tal maneira que as cargas elétricas não se neutralizam (as 
cargas poderiam estar neutralizadas se o ângulo fosse 180° ao invés de 
104,5°). 
40 
 
Assim, a água tem uma carga negativa parcial (δ-) junto ao átomo de 
oxigênio, devido aos pares de elétrons não compartilhados, e tem cargas 
positivas parciais (δ+) junto aos átomos de hidrogênio. Uma atração 
eletrostática entre as cargas positivas parciais dos átomos de hidrogênio e a 
carga negativa parcial do átomo de oxigênio resulta na formação de forças 
intermoleculares (forças atuantes entre moléculas), que conferem forte 
interação5 às moléculas de água. 
O quadro 02 apresenta os tipos de forças intermoleculares (ou 
interações intermoleculares) existentes e as espécies envolvidas. 
 
Quadro 02 – Forças intermoleculares e espécies envolvidas 
Tipo de interação Força relativa Espécies envolvidas 
Íon-dipolo Forte Íons e moléculas polares 
Dipolo-dipolo 
Moderadamente 
forte 
Moléculas polares 
Dipolo-dipolo 
induzido 
Muito fraca Molécula polar e outra apolar 
Dipolo instantâneo-
dipolo induzido 
Muito fraca * 
Qualquer tipo de molécula, 
incluindo as apolares 
Ligações de 
hidrogênio 
Forte 
Moléculas que possuem 
hidrogênio ligado à elemento 
bastante eletronegativo como F, 
N e O 
* Em geral, essas forças são fracas, mas uma vez que aumentam com a 
superfície de contato entre as moléculas, podem se tornar intensas. 
 
As interações intermoleculares estão intimamente relacionadas com as 
propriedades termodinâmicas de líquidos, sólidos e gases. Tais interações 
efetuadas entre as moléculas de água, chamadas de ligações de hidrogênio, 
são interações mais fracas do que as ligações covalentes (ligação 
interatômica), pois as pontes de hidrogênio na água líquida apresentam uma 
 
5
 Quando moléculas, átomosou íons aproximam-se uns dos outros, dois fenômenos podem ocorrer: (i) 
eles podem reagir ou (i i) eles podem interagir. Uma reação química, por definição, requer que ligações 
químicas sejam quebradas e/ou formadas. 
41 
 
energia de ligação (a energia necessária para romper a ligação) equivalente a 
4,7 kcal/mol, se comparada com 110kcal/mol para a ligação covalente entre os 
átomos de oxigênio e hidrogênio (O-H). 
Aproximadamente dois terços do valor de vaporização da água, no ponto 
de ebulição, são gastos na destruição das ligações de hidrogênio (Figura 13). 
O ponto de ebulição da água é anormalmente alto, devido ao número de 
ligações de hidrogênio existentes. A molécula de água, com um peso molecular 
de 18 u.m.a., tem o ponto de ebulição mais alto entre todas as moléculas com 
peso molecular menor que 100 u.m.a.. 
 
(COLOCAR A FIGURA 13 AQUI) 
 
Figura 13 – Ligações de hidrogênio na molécula de água (Fonte: 
http://brasilescola.uol.com.br/quimica/ligacoes-hidrogenio.htm) 
 
A água, como solvente universal, viabiliza a vida no planeta. É a única 
substância que, nas condições físico-químicas da Terra, apresenta-se nos três 
estados da matéria. O gelo tem a notável propriedade de ser um sólido menos 
denso do que seu correspondente líquido (a maioria dos sólidos afunda em 
seus líquidos), ou seja, o processo de flutuação do gelo na água é fundamental 
para a vida no planeta, pois nas regiões frias os mares congelam apenas na 
superfície, preservando seu caldeirão de vida. 
Essa notável propriedade de o gelo ser menos denso está relacionada 
ao fato de cada molécula de água formar o número máximo de quatro ligações 
de hidrogênio com suas vizinhas no estado sólido. No estado líquido, cada 
molécula pode formar, em média, 3,4 ligações de hidrogênio com suas 
vizinhas. Esse número fracionário se explica pelo fato de que, em 
consequência do constante deslocamento das moléculas no estado líquido, 
ligações de hidrogênio são, constante e rapidamente, quebradas e formadas. 
Embora em qualquer instante a maioria das moléculas na água líquida esteja 
formando ligações de hidrogênio, a vida média de cada uma dessas ligações é 
da ordem de 10-9 s. Isso explica por que a água líquida é fluida. Se as ligações 
de hidrogênio persistissem por um tempo maior, a água tenderia a se tornar 
http://brasilescola.uol.com.br/quimica/ligacoes-hidrogenio.htm
42 
 
viscosa, como acontece com a glicerina, que também forma ligações de 
hidrogênio entre suas moléculas. 
Importante: A viscosidade de um líquido geralmente é uma indicação da 
intensidade das forças entre as moléculas: interações intermoleculares fortes 
mantêm as moléculas unidas, dificultando seu afastamento que caracteriza o 
escoamento, aumentando a viscosidade do líquido. A predição da viscosidade, 
entretanto, é difícil, porque não depende apenas da intensidade das forças 
intermoleculares, mas também da facilidade com que as moléculas do líquido 
assumem diferentes posições, devido ao movimento. 
 
As fortes ligações de hidrogênio da água são as responsáveis pela sua 
maior viscosidade. Isso significa que, por exemplo, as moléculas de benzeno 
se deslocam com mais facilidade, uma vez que as moléculas de água precisam 
quebrar ligações de hidrogênio para que o escoamento ocorra. Entretanto, a 
viscosidade da água não é alta, pois uma molécula de água pode se ajustar 
rapidamente para participar da rede de ligações de hidrogênio de suas novas 
moléculas vizinhas. 
A maioria dos líquidos se contrai com o esfriamento, alcançando a 
máxima densidade (peso específico) no ponto de congelamento - mas a água é 
considerada incomum por ter uma densidade máxima a 4 °C (Tabela 03). Por 
essa razão, a água raramente se congela até a solidez no mar ou em lagos 
profundos, mesmo no Ártico. Quando a temperatura da água de maior 
profundidade cai abaixo de 4 °C, a água sobe, devido à diminuição de sua 
densidade, e forma-se gelo na superfície. Isso isola a água que ficou mais 
abaixo e impede que ela se resfrie até o ponto de congelamento. 
A água é uma das poucas substâncias que se expandem com o 
congelamento (à temperatura de 0 °C, a água líquida apresenta densidade de 
1,0 g/ml, e o gelo tem densidade de 0,92 g/ml). A expansão dessa forma 
apresenta inúmeras consequências para a vida no planeta. Suponhamos que a 
água se contraísse sob congelamento, isto é, ficasse mais densa em vez de 
menos densa: o gelo acabaria afundando e se concentrando no fundo dos 
lagos e oceanos em vez de flutuar, o que acarretaria o congelamento por 
inteiro desses ambientes aquáticos nas regiões polares do globo terrestre, 
43 
 
inviabilizando a existência de formas de vida nesses locais. Se assim fosse, a 
Terra estaria confinada a uma era de gelo permanente, e a vida talvez nunca 
tivesse prosperado. 
44 
 
Tabela 03 – Algumas propriedades físicas da água líquida (Fonte: Fonte: http://www.moretti.agrarias.ufpr.br) 
(COLOCAR A TABELA 3 AQUI) 
 
45 
 
Uma característica típica da estrutura do gelo é o espaço vazio que a rede 
cristalina contém: a formação das ligações de hidrogênio impede um 
empacotamento compacto das moléculas e ocasiona uma separação mínima 
entre átomos de oxigênio vizinhos. Em consequência, existe um volume 
apreciável de espaço não ocupado por átomos no meio das unidades hexagonais 
e, por isso, diz-se que a estrutura do gelo é muito aberta. 
 
(COLOCAR A FIGURA 14 AQUI) 
 
Figura 14: Comportamento molecular da água nos diferentes estados. (Fonte: 
http://pir2.forumeiros.com/t68194-forcas-intermoleculares) 
 
A existência desse espaço não ocupado no gelo explica a baixa densidade 
do sólido, quando comparada com a de outros sólidos semelhantes, além de 
explicar por que a fusão do gelo é acompanhada por uma contração de volume. A 
figura 15 apresenta a estrutura cristalina do gelo. 
(COLOCAR A FIGURA 15 AQUI) 
 
Figura 15 – Estrutura cristalina do gelo (Fonte: http://www.cesadufs.com.br) 
 
3.1.2 Tensão superficial 
As moléculas situadas no interior de um líquido estão sujeitas a forças de 
atração em todas as direções. Por outro lado, as moléculas situadas na superfície 
de separação líquido-ar estão submetidas a forças de atração não balanceadas, 
produzindo uma força resultante para o interior do líquido. Portanto, todas as 
superfícies líquidas tendem a reduzir sua superfície limite a um valor mínimo, 
adquirindo a forma esférica, que apresenta a condição de volume máximo numa 
superfície de área mínima. 
 
Importante: Por definição, a tensão superficial () – ou energia livre superficial – é 
o trabalho necessário para aumentar a superfície em uma unidade de área, por 
um processo isotérmico e reversível. A tensão superficial pode ser expressa em 
erg/cm2 , ou dyn/cm ou N/m. 
 
http://pir2.forumeiros.com/t68194-forcas-intermoleculares
46 
 
Em outras palavras, tensão superficial também pode ser definida como a 
força resultante da atração entre as moléculas do interior do líquido pelas 
moléculas na sua superfície. A magnitude dessa força, que atua 
perpendicularmente sobre um ponto a uma distância longitudinal plana da 
superfície, é dada por: 
 
 
 
 
Onde l é o comprimento sobre o qual a força F age perpendicularmente 
Para entender esse fenômeno, considere a interface de um líquido com seu 
próprio vapor ou com o ar. Cada molécula no interior do líquido é atraída pelas 
demais moléculas igualmente, em todas as direções, enquanto as moléculas que 
estão na superfície são atraídas para o interior do líquido mais fortemente do que 
em direção ao ar. Ocorre, então, uma contração espontânea da superfície. No 
interior do líquido, as forças de coesão atuam no sentido de estabilizar o sistema, 
reduzindo a energia potencial de cada molécula. Porém, por não ter o mesmo 
número de vizinhas, uma molécula na superfície apresenta maior energia 
potencial do que as do interior do líquido. Portanto, para aumentar