Prévia do material em texto
UNIVERSIDADE FEDERAL DE LAVRAS ENGENHARIA AMBIENTAL E SANITÁRIA ESCOLA DE ENGENHARIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA AMBIENTAL GAM 108- QUALIDADE AMBIENTAL RELATÓRIO 1 JÉSSICA DA SILVA SANTOS VANESSA LEOPOLDINO BATISTA WENDER LAVRAS / 2024 SUMÁRIO 1. Introdução 2 2. Objetivo 2 3. Materiais utilizados e procedimentos 3 3.1 pH 4 3.2 Condutividade elétrica 5 3.3 Turbidez 7 3.4 Cor 8 3.5 Sólidos 10 3.5.1 Sólidos totais 11 3.5.2 Sólidos totais fixos e voláteis 12 3.5.3 Sólidos totais suspensos 13 3.6 Acidez 14 3.7 Alcalinidade 16 3.8 Dureza 17 4. Oxigênio dissolvido 19 5. Resultados e discussão 20 6. Conclusão 29 7. Referências 31 1 1. Introdução A água é um recurso essencial em nosso planeta, fundamental para a sobrevivência de todos os seres vivos e essencial para nossa existência. Segundo a Agência Nacional de Águas e Saneamento Básico (ANA), a maior parte da água na Terra é salgada, restando apenas cerca de 2,5% de água doce, sendo que a maior parte está em geleiras e aquíferos subterrâneos. Isso deixa apenas 1% de água disponível em rios e lagos para uso direto, o que ressalta a importância de valorizarmos e gerenciarmos adequadamente esse recurso. A qualidade da água pode ser afetada por diversas formas, seja por processo naturais ou atividades humanas. Uma das principais causas de degradação da qualidade da água é a descarga de efluentes residuais em corpos d'água, que muitas vezes contêm altos níveis de poluentes como matéria orgânica, metais pesados e outros elementos prejudiciais. Essas descargas, somadas ao crescimento populacional, têm impactado significativamente a qualidade da água, evidenciando a necessidade de um tratamento eficaz tanto para o abastecimento público quanto para o tratamento de efluentes. Existem parâmetros essenciais para avaliar a qualidade da água, incluindo características físicas, químicas e biológicas. Parâmetros físicos como cor, turbidez, sabor e temperatura, químicos como pH, alcalinidade, concentração de metais e oxigênio dissolvido, e biológicos como organismos indicadores são fundamentais nesse processo. Para garantir a qualidade da água para consumo humano, é crucial que os métodos de tratamento estejam em conformidade com os padrões estabelecidos pelo Ministério da Saúde e pelo Conselho Nacional do Meio Ambiente (Conama). A Portaria GM/MS N° 888, de 4 de maio de 2021, estabelece os parâmetros e valores aceitáveis para a água potável, enquanto a resolução n° 430 do Conama define os limites para a descarga de efluentes em corpos d'água. Diante disso, é imprescindível monitorar e manter a qualidade da água em conformidade com essas regulamentações para proteger a saúde pública e o meio ambiente. A análise das amostras das lagoas Zootecnia, Parque Tecnológico, Captação ETA, Torneira, Canil e Moradia Estudantil (Brejão) destaca a importância desse cuidado para garantir a segurança hídrica e ambiental. 2. Objetivo O propósito das análises conduzidas em laboratório foi determinar a qualidade e adequação para consumo das amostras de água coletadas nos pontos das lagoas Zootecnia, Parque Tecnológico, Captação ETA, Torneira, Canil e Moradia Estudantil (Brejão). Isso foi feito por meio da avaliação das propriedades físicas e químicas para determinar o nível de qualidade das amostras. 2 3. Materiais utilizados e procedimentos Para a condução do estudo, foram empregadas seis amostras distintas, a saber: lagoa da zootecnia (imagem 1), lagoa do parque tecnológico (imagem 2), lagoa de captação ETA (imagem 3), torneira, canil (imagem 4) e moradia estudantil. Imagem 1. Localização da lagoa da zootecnia Fonte: Google maps Imagem 2. Localização da lagoa do parque tecnológico Fonte: Google maps 3 Imagem 3. Localização da lagoa de captação ETA Fonte: Google maps Imagem 4. Localização do Canil Fonte: Google maps 3.1 pH O pH é uma medida que indica a acidez ou alcalinidade de uma solução aquosa. Ele é determinado pela concentração de íons de hidrogênio na solução, calculada através da fórmula pH = -log[H+]. A escala de pH varia de 0 a 14, sendo pH 7 considerado neutro. Valores abaixo de 7 indicam acidez, enquanto valores acima de 7 indicam alcalinidade. O pH da água é crucial para monitorar corrosão, quantidade de reagentes necessários, crescimento de micro-organismos e processos de desinfecção, visando garantir que a água esteja em conformidade com regulamentações. Materiais Utilizados ● Peagâmetro; 4 ● Béquer de 100mL; ● Água destilada; ● Papel absorvente; ● Soluções de tampões-padrão (pH 4, 7 e 10). Procedimento Assim que o pHmetro foi ligado aguardou-se 15 minutos para o aquecimento. Em seguida, foram seguidas as instruções do fabricante para realizar a calibração corretamente. Após a calibração, procedeu-se com a leitura das amostras (imagem 5), garantindo que o eletrodo fosse lavado com água destilada e enxugado com papel absorvente entre cada medida de pH. Ao concluir a análise, o eletrodo foi lavado novamente com água destilada e secado cuidadosamente e logo depois armazenado na proteção contendo solução de KCl 3M para preservação. Imagem 5. Determinação do valor do pH Fonte: Do autor 3.2 Condutividade elétrica A condutividade é a capacidade de uma solução aquosa de conduzir corrente elétrica, influenciada pela quantidade, características e concentrações dos íons presentes, bem como pela temperatura. O condutivímetro é um aparelho usado para medir a condutividade de uma solução. O método envolve a geração de um impulso elétrico pelo condutivímetro, transmitido para uma célula de condutividade na amostra, e o retorno ao 5 aparelho. A diferença entre o potencial gerado e o recebido é processada, e o valor informado como condutividade. A importância da condutividade reside na sua capacidade de fornecer informações sobre a composição iônica e a qualidade geral da água. A condutividade pode indicar a presença de íons dissolvidos na água, bem como mudanças na salinidade, poluição ou contaminação. Essa medida é útil em uma variedade de aplicações, incluindo controle de qualidade da água, monitoramento ambiental, agricultura, aquicultura e processos industriais. Materiais Utilizados ● Béquer; ● Condutivímetro; ● Papel absorvente; ● Água destilada; ● Solução padrão para calibração. Imagem 6. Determinação da condutividade elétrica das amostras. Fonte: Do autor Procedimento Assim que o condutivímetro foi ligado pressionando o botão liga/desliga, foi aguardado 15 minutos para estabilização. Em seguida, procedeu-se à calibração do aparelho de acordo com as instruções do fabricante. Após a calibração, introduzimos o eletrodo dentro do líquido a ser medido (imagem 6) e anotamos o valor da condutividade indicado. Limpamos o eletrodo com água deionizada e o secamos com papel absorvente macio entre cada troca de amostra para evitar contaminações. Terminado o procedimento, 6 lavamos o eletrodo novamente, secando-o antes de guardar o aparelho. A unidade de leitura é µS/cm (microsiemens/cm). 3.3 Turbidez A turbidez da água representa o grau de interferência da passagem da luz através dela, conferindo-lhe uma aparência turva. Os constituintes responsáveis são os sólidos suspensos originados de várias fontes, como rochas, argila, matéria orgânica e microrganismos. Esse parâmetro é importante para a qualidade da água, pois pode afetar sua segurança sanitária e sua estética, especialmente em água potável. Sólidos suspensos podem abrigar microrganismos patogênicos, diminuindo a eficácia da desinfecção, e o excesso de turbidez pode prejudicar a fotossíntese em mananciais. A determinação da turbidez é feita pelo método nefelométrico, quecompara a intensidade de luz espalhada pela amostra com a intensidade espalhada por uma suspensão padrão. Quanto maior a intensidade da luz espalhada, maior será a turbidez da amostra, medida em unidades nefelométricas de turbidez (UNT) ou Nephelometric Turbidity Units (NTU). A análise de turbidez é importante nas atividades de controle de poluição da água e na verificação do parâmetro físico em águas potáveis. As amostras para análise de turbidez devem ser coletadas em frascos de plástico ou vidro e analisadas dentro de 24 horas, sendo recomendado guardá-las no escuro para evitar alterações nos resultados. O turbidímetro é o aparelho utilizado para a leitura da turbidez. Materiais Utilizados: ● Turbidímetro; ● Tubo para amostra, de vidro incolor; ● Papel absorvente; ● Água destilada; ● Padrões para calibração do aparelho. Procedimento Ao proceder com a análise de turbidez, primeiramente, calibrou-se o aparelho de acordo com as orientações fornecidas pelo fabricante para garantir resultados precisos. Em seguida, cuidadosamente, foi colocada a amostra a ser analisada no tubo, assegurando-nos de evitar a formação de bolhas, preenchendo-o até quase o gargalo. O tubo foi fechado e limpando com papel absorvente macio para remover quaisquer resíduos externos. Após isso, o tubo contendo a amostra foi inserido na câmara e logo depois ela foi fechada adequadamente. Foi feita então a leitura do aparelho (imagem 7) e anotamos o valor em Unidades Nefelométricas de Turbidez (UNT). Se a amostra ultrapassar o valor da curva de calibração, é necessário diluí-la. 7 É importante observar que a amostra deve estar em temperatura ambiente antes da realização da leitura, para garantir resultados precisos e consistentes. Este procedimento assegura uma análise confiável da turbidez da amostra, fornecendo informações importantes sobre sua qualidade e potencial impacto na saúde e no meio ambiente. Imagem 7. Determinação da turbidez das amostras Fonte: Do autor 3.4 Cor A cor da água é influenciada por diversos constituintes, como os sólidos dissolvidos resultantes da decomposição da matéria orgânica, elementos como ferro e manganês, substâncias presentes nas rochas, resíduos industriais, depósitos de lixo e esgotos domésticos. Quando os níveis desses componentes estão anormalmente altos, pode afetar a confiabilidade dos consumidores. Além disso, a presença de matéria orgânica dissolvida na água pode gerar produtos potencialmente prejudiciais à saúde, como os trihalometanos, que são considerados cancerígenos, e pode também contribuir para a toxicidade e a propagação de doenças veiculadas pela água. Para quantificar a cor da água, utiliza-se um padrão arbitrário baseado na cor produzida por uma mistura de cloroplatinato de potássio e cloreto de cobalto. Essa mistura cria uma cor semelhante à das substâncias naturais dissolvidas na água. A quantidade de cor é medida em unidades de cor Hazen (UH), sendo que 1 mg L-1 de Pt na forma de K2PtCl6 é definida como uma unidade de cor. A coloração da água está diretamente relacionada à presença de sólidos dissolvidos, e para analisá-la, utilizam-se soluções 8 padrão tingidas com Cloroplatinato de Potássio e cloreto de cobalto, permitindo a comparação visual com amostras reais. É importante distinguir entre cores verdadeiras e cores aparentes na água. As cores verdadeiras são aquelas observadas quando a água está livre de partículas suspensas, enquanto as cores aparentes são influenciadas pela turbidez da água devido à presença de partículas em suspensão. Materiais utilizados ● Espectrofotômetro calibrado a 465nm; ● Solução de cloroplatinato de potássio e cloreto de cobalto para a calibragem; ● Centrífuga para a análise da cor verdadeira; ● Tubos para colocar o volume da amostra utilizada; ● Papéis descartáveis para a limpeza dos recipientes antes da análise; ● 4 amostras para serem analisadas; ● Água destilada Procedimentos O processo se inicia com a preparação do espectrofotômetro, que é zerado e calibrado para um comprimento de onda específico de 465 nm, utilizando água destilada como referência. Após a calibração, a amostra é dividida em tubos, com atenção especial para evitar a formação de bolhas de ar nos líquidos. Os tubos também são cuidadosamente limpos na parte externa para evitar interferências nos resultados. A partir desse ponto, a análise é iniciada. Cada amostra de efluente passa por uma análise triplicata. Ao introduzir a amostra no espectrofotômetro, é obtido um valor de absorbância. Esse processo é repetido para todos os tubos contendo as amostras. Em seguida, por meio de cálculos específicos, é possível determinar o valor da cor aparente de cada amostra. Após a obtenção dos valores de absorbância para todas as amostras, cada tubo é submetido a um processo de centrifugação por 10 minutos (imagem 8) a uma velocidade de 3000 rpm. Isso tem como objetivo separar os sólidos suspensos, fazendo com que se depositem no fundo dos tubos para não influenciar nos resultados da absorbância. Após a centrifugação, os tubos retornam ao espectrofotômetro, onde uma nova análise é realizada, fornecendo um novo valor de absorbância. A partir desses novos dados e de cálculos subsequentes, é possível determinar o valor da cor verdadeira das amostras. Esse procedimento é essencial para avaliar a qualidade da água e identificar a presença de sólidos em suspensão que podem afetar sua coloração real, garantindo assim uma análise precisa e confiável dos parâmetros relacionados à cor da água. 9 A concentração das amostras foram calculadas pela equação 1: 𝐸𝑞.: 1 Pelo gráfico 1, é possível converter a cor, por interpolação da curva padrão: Gráfico 1. Curva padrão construída a partir de cloroplatinato de potássio/cloreto de cobalto Imagem 8 :centrífuga e espectrofotômetro Fonte: Do autor 3.5 Sólidos Os sólidos presentes na água desempenham um papel crucial na avaliação da sua qualidade e potabilidade. Os sólidos totais referem-se à matéria em suspensão ou 10 dissolvida na água, podendo ser divididos em várias categorias: sólidos totais fixos e voláteis, além de suspensos e dissolvidos. Os sólidos totais fixos são aqueles que permanecem como resíduo após a evaporação, secagem ou calcinação da amostra a uma temperatura específica durante um tempo determinado. Por outro lado, os sólidos totais voláteis são aqueles que podem ser evaporados a uma determinada temperatura. Já os sólidos suspensos são partículas sólidas que ficam em suspensão na água, enquanto os sólidos dissolvidos são aqueles que estão quimicamente dissolvidos na água, não visíveis a olho nu. A legislação brasileira, representada pelo Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA), estabelece parâmetros para a qualidade da água em relação aos sólidos. De acordo com a Resolução CONAMA nº 357/2005, os sólidos totais na água doce superficial não devem exceder 500 mg/L. Essa medida visa garantir a preservação e a qualidade dos recursos hídricos, considerando os efeitos dos sólidos na saúde humana e no ambiente aquático. Portanto, a análise e o controle dos sólidos na água são essenciais para assegurar sua adequação para consumo humano, uso industrial e preservação ambiental. Materiais utilizados ● Sistema de filtração à vácuo ● Balança analítica ● Cadinhos de porcelana com capacidade de 25mL ● Dessecador provido de dessecante com indicador de umidade ● Filtro de fibra de vidro ● Proveta de 50 ou 100mL ● Mufla a 550ºC ● Estufa de secagem Procedimentos 3.5.1 Sólidos totais Durante o procedimento de preparo dos cadinhos, seguimos o padrão estabelecido para garantir resultados precisos e confiáveis. Inicialmente, numeramos os cadinhos na parte inferior com um lápis para identificar corretamente cada amostra ao longo do processo. Para a análise de sólidos totais, os cadinhosforam levados à estufa e mantidos entre 103 a 105ºC por uma hora. Após o período de secagem, os cadinhos foram retirados da estufa com cuidado, utilizando sempre uma pinça para evitar interferências nos 11 resultados. Em seguida, os cadinhos foram transferidos para um dessecador(figura A), mantendo-o fechado para garantir a estabilidade das amostras durante o resfriamento. Após o completo resfriamento no dessecador, procedemos com a primeira pesagem (figura B) dos cadinhos, obtendo o valor de P1. Em seguida, transferimos 20 mL da amostra homogeneizada para um cadinho previamente pesado e levamos à estufa a 103-105ºC até alcançar peso constante, durante 24 horas. Após o segundo resfriamento no dessecador, realizamos a segunda pesagem dos cadinhos, obtendo o valor de P2. Lembrando que todas as análises foram feitas em triplicata para cada amostra para evitar erros e garantir a precisão dos resultados. Os sólidos totais foram calculados pela equação 2: 𝐸𝑞.: 2 Onde: P1 = peso seco do cadinho (mg) V = Volume de amostra (L) ST = Sólidos totais (mg.L-1) P2 = peso seco do resíduo + cadinho (mg) 3.5.2 Sólidos totais fixos e voláteis Durante a análise dos sólidos fixos (SF) e voláteis (SV), seguimos o procedimento padrão para garantir resultados precisos. Após concluir a análise dos sólidos totais, o resíduo resultante P2, foi submetido a um processo de calcinação a uma temperatura de 550ºC por 15 a 20 minutos. Durante esse processo de calcinação, a matéria orgânica presente nos resíduos foi queimada a altas temperaturas. Essa queima levou à transformação da matéria orgânica em dióxido de carbono (CO2). Após a conclusão da calcinação, deixamos o cadinho resfriar em um dessecador até atingir a temperatura ambiente. Em seguida, realizamos a pesagem do cadinho para determinar o peso do resíduo após a calcinação. Esses valores foram essenciais para o cálculo dos sólidos fixos (SF) e voláteis (SV). Os sólidos totais fixos foram calculados pela equação 3: 12 𝐸𝑞.: 3 Onde P1 = peso do cadinho P3 = peso seco do resíduo + cadinho após a calcinação (mg) V = Volume de amostra (L) STF = Sólidos fixos (mg L-1 ) E, por diferença, os sólidos totais voláteis foram calculados pela equação 4: 𝐸𝑞.: 4 3.5.3 Sólidos totais suspensos Inicialmente, numeramos os cadinhos na parte inferior utilizando lápis, o que foi essencial para identificar cada amostra ao longo do processo. Os cadinhos foram levados à estufa para remoção da umidade e, posteriormente, transferido para o dessecador a fim de resfriar e remover umidade. Após esse processo, os cadinhos foram pesados junto com o filtro, obtendo o valor de P1. Em seguida, utilizamos 20 ml da amostra, que passou por um filtro de papel com peso conhecido. O filtro possui poros com diâmetro ≤ 1,2 µm e a amostra foi passada através dele usando um sistema de filtração a vácuo com pressão negativa (figura C). O filtro com o material seco (figura D) foi então transferido para uma estufa com temperatura de aproximadamente 103ºC por 1 hora e posteriormente pesado, obtendo o peso P2. Os sólidos totais suspensos foram calculados pela equação 5: 𝐸𝑞.: 5 Onde: P1 = peso seco do filtro (mg) P2 = peso seco do resíduo + filtro (mg) V = Volume de amostra (L) SST = Sólidos totais (mg.L-1) 13 Imagem 9. Materiais utilizados na análise de sólidos Fonte: Do autor. 3.6 Acidez A acidez total se refere à quantidade de componentes como dióxido de carbono livre, ácidos minerais, ácidos orgânicos e sais de ácidos fortes em uma solução. Estes elementos, quando hidrolisados, liberam íons de hidrogênio na solução. Em geral, as águas naturais têm uma tendência a serem alcalinas, mas a presença de acidez não é necessariamente prejudicial. A importância de medir a acidez está relacionada ao fato de que mudanças abruptas podem indicar a introdução de resíduos industriais na água. Embora a maioria das águas seja considerada alcalina, é possível que contenham gás carbônico, apresentando simultaneamente acidez e alcalinidade. O gás carbônico é o principal responsável pela acidez em águas naturais, enquanto a acidez mineral e orgânica pode ser atribuída a resíduos industriais. A acidez pode ser problemática devido à sua capacidade corrosiva. Por essa razão, é recomendado que a água utilizada na indústria tenha um pH acima de 8,3, pois acima desse valor o gás carbônico não está mais presente, o que reduz sua agressividade. Materiais Utilizados ● Erlenmeyers de 250 mL; ● Provetas de 100 mL; ● Bureta; 14 ● Suporte de bureta; ● Solução NaOH 0,01M padronizado; ● Solução indicadora de fenolftaleína; ● Amostras a serem analisadas. Imagem 10: Titulação da acidez Fonte: Do autor Procedimento Inicialmente, a análise é feita em triplicata utilizando dois frascos Erlenmeyer. Em cada um desses frascos, são adicionados 50 mL da amostra, resultando em um total de nove frascos Erlenmeyer. Após o preparo das amostras nos recipientes, três gotas de fenolftaleína são adicionadas a cada frasco para prepará-los para a análise. Para determinar a acidez, uma titulação com NaOH (imagem 10) é realizada. Nesse processo, a solução de NaOH é gotejada sobre as amostras até que elas adquiram uma coloração rosada, indicando o ponto de equivalência na titulação. Assim, conhecendo o volume da solução de NaOH utilizada, é possível determinar o valor da acidez utilizando a equação 6: 𝐸𝑞.: 6 Sendo: M = Molaridade do hidróxido de sódio padronizado. V = Volume de NaOH gasto na titulação (mL). V amostra = volume de amostra (mL). 50 = equivalente grama CaCO3. 1000 = Para obter resultados em mg. 15 3.7 Alcalinidade A alcalinidade da água é determinada pela presença de íons como hidróxido, carbonato e bicarbonato. Medir a alcalinidade é crucial para determinar as concentrações adequadas de floculantes, além de avaliar o risco de corrosão ou incrustação, especialmente em sistemas de tubulação. Esses íons alcalinos têm propriedades básicas e podem neutralizar ácidos em uma reação de neutralização. Para quantificar os íons hidróxido (OH-) e carbonato (CO3^(2-)), usamos o indicador fenolftaleína, que muda de incolor para rosa em um pH acima de 8,3 até 9,8. Abaixo de 8,3, a fenolftaleína permanece incolor. Para medir os íons bicarbonato (HCO3^-), usamos o indicador metilorange, que muda de laranja para vermelho em um pH acima de 3,1, indicando a presença de bicarbonato na água. Esses indicadores nos permitem entender melhor a alcalinidade da água e sua capacidade de interagir com substâncias ácidas. Materiais Utilizados: ● Erlenmeyers de 125 mL; ● Provetas de 100 mL; ● Bureta; ● Suporte de bureta; ● Ácido sulfúrico 0,01M padronizado; ● Solução indicadora de fenolftaleína; ● Solução indicadora de metilorange; ● Amostras a serem analisadas; ● Becker. Imagem 11: Titulação da alcalinidade Fonte: Do autor Procedimento 16 O procedimento começou com a utilização de frascos Erlenmeyer de 250 ml, nos quais foram adicionados 50 ml de cada amostra. Em seguida, foram adicionadas 3 gotas de fenolftaleína em cada frasco, seguidas por 3 gotas de laranja de metila. A titulação foi realizada utilizando ácido sulfúrico (H2SO4) (imagem 12), sendo adicionado gota a gota até que a cor da amostra mudasse para laranja. Este processo foi repetido em três réplicas para cada amostra. A alcalinidade foi calculada utilizando a equação 7: 𝐸𝑞.: 7 Sendo: M = Molaridade do hidróxido de sódio padronizado; V = Volume de H2SO4 gasto na titulação (mL); V amostra = volume de amostra (mL); 50 = equivalente grama CaCO3; 1000 = Para obter resultados em mg 3.8 Dureza A dureza da água é um parâmetro que indica a concentração de cátions polivalentes em solução, expressa em equivalentes de CaCO3 e composta principalmente por íonsCa2+ e Mg2+. Este parâmetro tem efeitos como a redução da formação de espuma de sabão, a diminuição da condutividade térmica e a propensão à corrosão interna de equipamentos como caldeiras, onde a temperatura elevada pode causar a formação de depósitos provenientes da água. Sua análise é feita através de uma titulação utilizando uma solução salina de EDTA. A dureza é causada pela presença de sais de cálcio e magnésio na água. Embora não tenha impacto direto na saúde humana, um excesso desses íons pode resultar em problemas industriais como incrustações, corrosão e redução da eficiência em sistemas de transmissão de calor, como caldeiras e sistemas de refrigeração. De acordo com os teores de sais de cálcio e magnésio expressos em mg/L de CaCO3, a água pode ser classificada em: água mole (até 50 mg/L) água moderadamente dura (de 50 a 150 mg/L), água dura (de 150 a 300 mg/L) e água muito dura (acima de 300 mg/L). Essa classificação é importante para determinar a adequação da água para diferentes usos, especialmente em aplicações industriais onde a dureza excessiva pode causar problemas operacionais significativos. Materiais Utilizados: 17 ● Erlenmeyers de 250mL; ● Provetas de 100mL; ● Bureta de 25mL; ● Suporte de bureta Funil; ● Pipetas volumétricas; ● Solução do sal dissódico do EDTA 0,01M padronizada; ● Solução Tampão (pH = 10 ± 0,1) ou Hidróxido de amônio p.a. ● Indicador negro de eriocromo; ● Amostras a serem analisadas Imagem 12. Titulação da dureza Fonte: Do autor Procedimentos Inicialmente, o experimento é conduzido em triplicata utilizando duas amostras, totalizando 6 frascos Erlenmeyer. Em cada frasco, são adicionados 50 ml das amostras, seguido pela adição de 1 ml de hidróxido de amônio p.a. e uma ponta de espátula do indicador negro de ritocromo, que confere à amostra uma coloração avermelhada. Após a preparação das amostras, o procedimento de titulação é realizado utilizando uma solução padronizada de EDTA dissódico 0,01M (imagem 12). Durante a titulação, a cor da amostra muda para azul. O volume de solução de EDTA utilizado para alcançar a cor esperada é então registrado para o cálculo da dureza. Para o cálculo da dureza utilizou-se a equação 8: 𝐸𝑞.: 8 Sendo: 18 M = Molaridade do EDTA. V amostra = Volume da amostra. V = volume gasto de EDTA na titulação. 100 = representa o equivalente grama do CaCO3 multiplicado pelo fator de correção para molaridade =2. 1000 = para expressar em miligramas. 4. Oxigênio dissolvido O oxigênio dissolvido (OD) é um parâmetro crucial na avaliação da qualidade da água, pois afeta diretamente a vida aquática e os processos bioquímicos nos ecossistemas aquáticos. A presença de oxigênio na água é essencial para a respiração dos organismos aquáticos e para a decomposição aeróbica de matéria orgânica. A quantificação do OD oferece informações importantes sobre o estado de saúde dos corpos d'água e sua capacidade de sustentar a vida. O método de Winkler, também conhecido como método iodométrico, é um procedimento clássico e amplamente utilizado para determinar a concentração de oxigênio dissolvido em amostras de água. Este método baseia-se em reações químicas que ocorrem em etapas sequenciais: Formação de Precipitado de Hidróxido de Manganês: Inicialmente, uma solução de manganês(II) é adicionada à amostra de água. Na presença de bases (OH⁻), forma-se um precipitado branco de hidróxido de manganês(II). Se houver oxigênio dissolvido na água, este oxida parte do precipitado a manganês(IV), formando um precipitado marrom de dióxido de manganês Mn(OH)2(na ausência de OD) e MnO2+H2O (na presença de OD). Liberação de Iodo: Após a adição de ácido sulfúrico, o dióxido de manganês reage com íons iodeto (I⁻), liberando iodo molecular ( I2) proporcional à quantidade de oxigênio dissolvido inicialmente presente na amostra. Titulação com Tiossulfato de Sódio: O iodo liberado é então titulado com uma solução padronizada de tiossulfato de sódio, formando tetrationato de sódio e iodeto de sódio. A quantidade de tiossulfato usada na titulação é diretamente proporcional à concentração de oxigênio dissolvido na amostra. Além do método de Winkler, existem eletrodos seletivos de membrana que permitem a determinação in situ de OD. Materiais e Reagentes ● Proveta 100mL; ● Béquer de 50mL; ● Frasco de DBO; ● Pipeta volumétrica de 100 mL; ● Erlenmeyer de 250mL; ● Pipeta graduada de 2, 5, 10mL; 19 ● Bureta de 10 ou 25mL; ● Solução alcalina de iodeto-azida; ● Solução de sulfato manganoso; ● Solução de tiosulfato de sodio (Na2S2O3) 0,0125 M, padronizada; ● Ácido sulfúrico concentrado. Imagem 13: Procedimento da análise de oxigênio dissolvido Fonte: Do autor Como foi utilizado 100 mL de amostra, o valor de OD é o próprio volume gasto na titulação. 5. Resultados e discussão pH Pela (tabela 1), podemos observar medições de pH em várias amostras de água. O pH é uma medida da acidez ou alcalinidade de uma solução aquosa, variando de 0 a 14, onde 7 é considerado neutro, valores abaixo de 7 são ácidos e acima de 7 são alcalinos. Tabela 1. Resultado das leituras de pH das amostras Fonte: Do autor 20 Com base nos resultados de pH das amostras, podemos interpretar que todas as amostras estão dentro do intervalo considerado neutro ou ligeiramente alcalino, já que os valores de pH estão entre 7 e 8,61. Isso sugere que as amostras têm uma leve alcalinidade, o que é geralmente aceitável para muitos fins. No entanto, o pH mais alto foi o do Canil o que pode indicar a presença de substâncias alcalinas na amostra, como detergentes ou produtos de limpeza que podem ser usados no canil. Além disso, resíduos de alimentos e matéria orgânica em decomposição também podem contribuir para um pH mais alto. Condutividade elétrica Tabela 2. Resultado da condutividade elétrica das amostras Fonte: Do autor Podemos interpretar pela (tabela 2) que as amostras de zootecnia, captação ETA apresentam valores de condutividade elétrica menores do que a da Torneira pois no tratamento são adicionados alguns tipos de sais na água (ex: cloreto férrico e sulfato de alumínio) para tratar a água, e esses íons vão favorecer o aumento da condutividade elétrica. Isso pode ser comum em águas de origem mais natural ou tratadas. A amostra do parque tecnológico possui uma condutividade elétrica mais elevada em comparação com as outras amostras, sugerindo uma presença maior de íons dissolvidos na água. Isso pode ser atribuído à influência de atividades industriais ou processos tecnológicos na área. A amostra do canil apresenta uma condutividade elétrica muito alta em comparação com as outras amostras, indicando uma presença significativamente maior de íons dissolvidos na água. Isso pode ser causado pela presença de substâncias dissolvidas, como sais minerais, materiais orgânicos ou produtos químicos, que podem estar relacionados às atividades do canil. 21 Turbidez Tabela 3. Resultado da turbidez das amostras Fonte: Do autor Podemos interpretar pela (tabela 3) que as amostras de Zootecnia, Parque Tecnológico e Captação ETA apresentam valores de turbidez relativamente baixos, indicando águas com baixa quantidade de partículas em suspensão. A amostra de Torneira apresenta uma turbidez muito baixa, sugerindo que a água está bastante clara e limpa. Já a amostra do Canil apresenta uma turbidez muito alta, indicando uma elevada quantidade de partículas em suspensão na água, o que pode ser atribuído a resíduos orgânicos, sujeira ou outros materiais presentes na água do canil. Esses resultados sugerem que a água do Canil está significativamente mais turva e potencialmente mais contaminada em comparação com as outras amostras. Isso pode ser importante para a saúde e bem-estar dos animais no Canil, bem como para a higiene e segurança das instalações. Cor Osresultados relativos à cor aparente e cor real, obtidos por meio da análise das amostras provenientes dos seguintes locais: Zootecnia, Parque Tecnológico, Captação ETA, Torneira e Canil, estão apresentados na Tabela 3. 22 Tabela 3. Resultados obtidos da cor aparente e real das amostras Fonte: Do autor. Os resultados da análise de cor revelam diferenças notáveis entre a cor aparente e real das amostras coletadas. Nas lagoas em cascata (Zootecnia, Parque Tecnológico e Captação ETA), a cor aparente é mais alta do que a cor real, indicando a presença de partículas em suspensão que não contribuem diretamente para a cor real da água. Por outro lado, o efluente bruto do Canil apresenta a maior concentração de cor em ambas as análises, devido à presença significativa de resíduos orgânicos e materiais dissolvidos oriundos das atividades realizadas no local. É interessante notar que a amostra da torneira, representando água tratada, não apresenta valores de cor, demonstrando a eficácia do tratamento em remover as impurezas responsáveis pela coloração. Os resultados obtidos na análise de cor das amostras devem ser comparados com os padrões estabelecidos pela Portaria n.º 518 do Ministério da Saúde, que define os parâmetros de qualidade da água para consumo humano. De acordo com essa portaria, a cor aparente da água potável não deve ultrapassar o valor de 15 UH (Unidade de Hazen). Analisando os resultados fornecidos pela tabela 3, verificamos que a amostra da Torneira (água tratada) está de acordo com as normas, pois não apresenta valores de cor aparente ou real. No entanto, as amostras das lagoas e do efluente bruto do Canil apresentam valores de cor aparente e real muito acima do limite estabelecido pela Portaria n.º 518 do Ministério da Saúde. Sólidos Os sólidos totais são uma parte fundamental da análise da qualidade da água, podendo ser classificados em diversas categorias: sólidos totais fixos (STF) e voláteis (STV), além de sólidos totais suspensos (SST) e dissolvidos (STD). A Tabela 4 e 5 apresenta os resultados obtidos a partir de um experimento realizado em triplicata, juntamente com suas respectivas amostras retiradas das localidades: Lagoa da Zootecnia, Lagoa do Parque Tecnológico, Lagoa de Captação ETA, além da amostra do Canil. 23 Tabela 4. Resultados inconsistentes das análises de sólidos em diferentes amostras (mg/L) Fonte: Do autor. Tabela 5. Resultados considerados das análises de sólidos em diferentes amostras (mg/L) Fonte: Do autor. 24 Com base nos padrões estabelecidos pela Portaria n.º 518 do Ministério da Saúde e pela Resolução CONAMA nº. 20, que regulam a qualidade da água potável em relação aos sólidos totais, surgiram observações importantes ao analisar os resultados da Tabela 4. Primeiramente, é crucial notar que os valores obtidos para sólidos totais fixos (STF) e sólidos totais voláteis (STV) apresentaram inconsistências, com resultados negativos das amostras da Lagoa Zootecnia, Lagoa Parque Tecnológico e Lagoa de Captação ETA. Portanto, foi considerado apenas os sólidos totais dessas amostras Essas inconsistências podem ser atribuídas ao método de análise utilizado, que se mostrou inadequado para amostras menos concentradas, como é o caso das águas provenientes de represas. O procedimento empregado utilizou apenas 20 ml da amostra, o que não é representativo para amostras com baixa concentração de sólidos. Idealmente, para essas amostras menos concentradas, deveria-se empregar um volume maior de amostra. No entanto, devido a limitações de materiais de laboratório, isso não foi possível e acabou afetando a precisão dos resultados. O mesmo problema ocorre com os resultados dos sólidos dissolvidos (SDT) das represas, onde o volume de amostra filtrada não foi representativo, levando a resultados não condizentes com a realidade. A partir da Tabela 4, é possível observar que se os cálculos fossem continuados com esses resultados negativos, a soma dos sólidos dissolvidos (SDT) e dos sólidos fixos (STF) não resultaria nos sólidos totais (ST) esperados. No entanto, ao analisar os resultados da amostra do Canil, que é uma amostra mais concentrada, percebe-se que o método utilizado não é falho ao empregar um volume menor de amostra. Isso se deve à alta concentração de sólidos presentes na amostra, o que torna o método aplicado adequado para esse caso específico. Dessa forma, ao observar a Tabela 5, é possível constatar que os valores encontrados no Canil indicam uma concentração relativamente alta de sólidos totais, especialmente os sólidos totais voláteis e dissolvidos. É possível que a alta concentração de sólidos totais, especialmente os sólidos totais voláteis e dissolvidos, na amostra do Canil seja devido a fatores como a lavagem das baias, presença de pelos de animais e resíduos de alimentação. Acidez A acidez na água refere-se à sua capacidade de reagir de forma mensurável com uma base forte até alcançar um pH específico, devido à presença de ácidos fortes, ácidos fracos e sais com propriedades ácidas. Os resultados do experimento podem ser visualizados na tabela 6: 25 Tabela 6. Resultado da acidez das amostras Fonte: Do autor. A baixa acidez registrada na amostra da lagoa da Zootecnia é provavelmente devida à quantidade relativamente reduzida de ácidos ou sais ácidos dissolvidos na água. Essa condição pode ser atribuída à presença natural de ácidos orgânicos originados de matéria vegetal em decomposição, como folhas ou detritos orgânicos, que são comuns em ambientes aquáticos. Na amostra da lagoa do Parque Tecnológico, a acidez ainda menor sugere que a água tem uma capacidade limitada de reagir com bases fortes. Isso pode ser resultado de processos naturais de neutralização presentes na lagoa, nos quais a própria composição do solo e dos materiais ao redor contribui para manter o pH da água em níveis mais neutros. Por outro lado, a acidez mais elevada detectada no poço artesiano pode ter diversas origens. Pode ser influenciada por fatores geológicos, como a presença de rochas que liberam ácidos durante a percolação da água subterrânea. Alcalinidade A alcalinidade de uma amostra de água refere-se à sua capacidade de reagir quantitativamente com um ácido forte até alcançar um valor específico de pH. Os resultados da análise de alcalinidade podem ser visualizados na tabela 7. Tabela 7. Resultados da alcalinidade das amostras Fonte: Do autor. A amostra da Lagoa da Zootecnia apresenta uma alcalinidade moderada, indicando uma capacidade razoável de neutralizar ácidos. Essa alcalinidade pode ser resultado da presença de minerais alcalinos na água, como bicarbonatos e carbonatos, que contribuem 26 para elevar os níveis de alcalinidade. Além disso, processos naturais de dissolução de minerais também podem influenciar esses valores. Por sua vez, a alcalinidade na amostra da Lagoa do Parque Tecnológico é um pouco menor em comparação com a Lagoa da Zootecnia. Essa diferença pode ser atribuída às variações na composição mineral da água entre as duas lagoas, com a presença de bicarbonatos e carbonatos contribuindo para essa alcalinidade relativamente menor, juntamente com a mineralização da água. Já no Poço Artesiano da Moradia Estudantil, observamos uma alcalinidade significativamente mais alta. Isso pode ser explicado pela presença de rochas calcárias próximas ao poço artesiano, que liberam bicarbonatos e carbonatos na água, resultando em níveis consideravelmente elevados de alcalinidade. Dureza A dureza da água refere-se à sua capacidade de precipitar o sabão, o que significa que em águas duras, os sabões formam complexos insolúveis, não produzindo espuma até que o processo se esgote. Esta característica é causada principalmente pela presença de cálcio e magnésio na água. A principal fonte de dureza nas águas é o contatocom o solo, onde ocorre a dissolução da rocha calcária devido ao gás carbônico presente na água. Os resultados podem ser observados pela tabela 8: Tabela 8: Resultados da dureza das amostras Fonte:Do autor. A dureza da água na lagoa da zootecnia é relativamente baixa, indicando uma quantidade moderada de cátions polivalentes, principalmente cálcio e magnésio, na água. Esta baixa dureza sugere que a água pode ser considerada "água mole" de acordo com as classificações padrão de dureza. Em termos práticos, isso significa que essa água terá menos probabilidade de formar incrustações em tubulações e equipamentos que entram em contato com ela. A amostra da lagoa do parque tecnológico apresenta uma dureza um pouco mais elevada em comparação com a lagoa da zootecnia. Isso sugere uma concentração um pouco maior de cátions polivalentes na água, o que pode ser atribuído a diferentes condições geológicas ou fontes de água. Essa dureza na categoria de "água mole". 27 Por fim, o poço artesiano da moradia estudantil exibe uma dureza significativamente mais alta em comparação com as duas lagoas. Isso indica uma concentração considerável de cálcio e magnésio na água, resultando em uma água classificada como "água moderadamente dura", dependendo dos critérios de classificação. Essa dureza mais alta pode levar a problemas como incrustações em equipamentos e explosões de chuveiros devido a sensibilidade ao calor. Oxigênio dissolvido O método de Winkler, também conhecido como método iodométrico, é um procedimento clássico e amplamente utilizado para determinar a concentração de oxigênio dissolvido em amostras de água, pela tabela 9 podemos observar as concentrações de OD nas amostras: Tabela 9: Resultado da concentração de OD em diferentes amostras Fonte: Do autor. A análise dos níveis de oxigênio dissolvido (OD) em amostras de água de diferentes locais pode fornecer informações valiosas sobre a qualidade da água e a saúde do ecossistema aquático. O oxigênio dissolvido é crucial para a sobrevivência de peixes e outros organismos aquáticos. a lagoa da zootecnia embora o OD esteja dentro do limite mínimo para a maioria das espécies de peixes, indica uma possível redução na qualidade da água. A presença de atividades zootécnicas (como bovinocultura) nas proximidades pode contribuir para o aumento de matéria orgânica na água devido ao escoamento de resíduos animais. A decomposição dessa matéria orgânica por bactérias consome oxigênio, reduzindo a concentração de OD. Já a lagoa do parque tecnológico apresentou OD (6,25 mg/L), este valor indica uma qualidade de água razoavelmente boa, com oxigênio suficiente para a maioria dos organismos aquáticos. A presença de um parque tecnológico nas proximidades pode significar que há menos impacto direto de atividades agrícolas ou pecuárias, potencialmente resultando em menos entrada de matéria orgânica e, portanto, menos consumo de oxigênio dissolvido A lagoa captação ETA apresentou OD (6,6 mg/L), este é o valor mais alto entre as lagoas, sugerindo uma boa qualidade de água em termos de oxigênio dissolvido. Isso é positivo, especialmente considerando que esta lagoa é utilizada para captação de água 28 para tratamento (ETA). Um alto nível de OD pode indicar menor quantidade de matéria orgânica poluente e um ecossistema aquático saudável, o que é desejável para uma fonte de captação de água. A água da torneira apresentando 6,1 mg/L de OD é um indicativo de que a água tratada mantém um bom nível de oxigênio dissolvido. Isso é importante pois garante que a água é segura para o consumo e que o tratamento aplicado foi eficaz em manter ou melhorar a qualidade da água sem reduzir significativamente seus níveis de OD. Por fim, o efluente do canil apresentou um valor de 0 mg/L de OD, pois está em condição anóxica (sem oxigênio). Esta condição pode ser causada por uma elevada carga de matéria orgânica, como fezes e urina dos animais, que, ao ser decomposta por bactérias, consome todo o oxigênio disponível. 6. Conclusão Com base nas análises realizadas e nos resultados obtidos, podemos concluir que há uma grande variação na qualidade ambiental das amostras estudadas, refletindo diferentes influências e condições em cada local. Vamos resumir os principais pontos: pH: Todas as amostras apresentaram valores de pH dentro do intervalo considerado neutro ou ligeiramente alcalino, indicando uma leve alcalinidade, o que é geralmente aceitável. No entanto, o pH mais alto no Canil sugere a presença de substâncias alcalinas, possivelmente devido a produtos de limpeza ou resíduos orgânicos. Condutividade Elétrica: As amostras variaram em condutividade elétrica, com valores mais baixos nas amostras de tratamento de água e valores mais altos nas amostras do Canil e do Parque Tecnológico, sugerindo uma maior presença de íons dissolvidos relacionados a atividades industriais e orgânicas. Turbidez: As amostras do Canil apresentaram a maior turbidez, indicando uma quantidade significativa de partículas em suspensão na água, enquanto as outras amostras demonstraram baixa turbidez, sugerindo uma água mais limpa e clara. Cor: As amostras das lagoas e do efluente do Canil excederam os limites de cor estabelecidos pelas regulamentações, indicando uma potencial contaminação, enquanto a água tratada da Torneira atendeu aos padrões de qualidade, demonstrando eficácia no tratamento. Sólidos: Houve inconsistências nos resultados dos sólidos totais devido ao método de análise utilizado, com dificuldades em amostras menos concentradas. No entanto, a amostra do Canil mostrou uma alta concentração de sólidos, provavelmente devido a resíduos de alimentação e materiais orgânicos. 29 Acidez e Alcalinidade: As amostras variaram em acidez e alcalinidade, refletindo diferentes fontes e condições geológicas. A presença de minerais e materiais orgânicos influenciou esses parâmetros. Dureza: A dureza da água variou entre as amostras, com o poço artesiano da Moradia Estudantil exibindo a maior dureza, o que pode levar a problemas como incrustações em equipamentos. Oxigênio Dissolvido: Enquanto as amostras das lagoas e da Torneira mantiveram níveis adequados de oxigênio dissolvido, o efluente do Canil apresentou condição anóxica devido à elevada carga de matéria orgânica, representando uma preocupação para a saúde do ecossistema aquático. Em uma conclusão geral, os resultados das análises da qualidade ambiental das diferentes amostras refletem a complexidade e a diversidade dos fatores que influenciam a saúde dos ecossistemas aquáticos. A variação observada nos parâmetros analisados indica que cada local possui suas próprias características e desafios específicos. É evidente que a presença de atividades humanas, como agricultura, pecuária e processos industriais, pode ter um impacto significativo na qualidade da água, resultando em alterações nos níveis de pH, condutividade elétrica, turbidez, cor, sólidos e outros parâmetros. Além disso, a presença de resíduos orgânicos, produtos químicos e materiais dissolvidos também influencia a qualidade da água de maneira substancial. É preocupante observar que algumas amostras, como o efluente do Canil, apresentam níveis elevados de contaminação, representando uma ameaça para a saúde dos ecossistemas aquáticos locais e potencialmente para a saúde pública. Isso destaca a necessidade urgente de implementar medidas de gestão ambiental e de saneamento para minimizar os impactos negativos e proteger os recursos hídricos. Por outro lado, as amostras de água tratada demonstram a eficácia dos processos de tratamento em garantir a qualidade da água para consumo humano, ressaltando a importância de investimentos em infraestrutura e tecnologias de tratamento de água. Em resumo, os resultados das análises reforçam a importância da gestão sustentável dos recursos hídricos e da implementação de políticas e práticas quepromovam a conservação e a preservação dos ecossistemas aquáticos. É fundamental adotar uma abordagem integrada e colaborativa envolvendo governos, comunidades locais, indústrias e outras partes interessadas para garantir a proteção e a sustentabilidade dos recursos hídricos para as gerações presentes e futuras. 30 7. Referências [1] BRASIL, Ministério da Saúde. Portaria GM/MS nº 888, de 4 de maio de 2021. Altera o Anexo XX da Portaria de Consolidação GM/MS nº 5, de 28 de setembro de 2017, para dispor sobre os procedimentos de controle e de vigilância da qualidade da água para consumo humano e seu padrão de potabilidade. [2] CONSELHO NACIONAL DO MEIO AMBIENTE. Resolução n° 430, de 13 de Maio de 2011. Dispõe sobre as condições e padrões de lançamento de efluentes, complementa e altera a Resolução no 357, de 17 de março de 2005, do Conselho Nacional do Meio Ambiente CONAMA. [3] VON SPERLING, M. Introdução à qualidade das águas e ao tratamento de esgoto. ed. Belo Horizonte: Departamento de Engenharia Ambiental e Sanitária; UFMG, 2007. 31 1.Introdução 2.Objetivo 3.Materiais utilizados e procedimentos 3.1 pH 3.2 Condutividade elétrica 3.3 Turbidez 3.4 Cor 3.5 Sólidos 3.5.1 Sólidos totais 3.5.2 Sólidos totais fixos e voláteis 3.5.3 Sólidos totais suspensos 3.6 Acidez 3.7 Alcalinidade 3.8 Dureza 4.Oxigênio dissolvido 5. Resultados e discussão 6. Conclusão 7. Referências