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23-Apr-12 1 Poluição da Água CLASSIFICAÇÃO DOS USOS DA ÁGUACLASSIFICAÇÃO DOS USOS DA ÁGUACLASSIFICAÇÃO DOS USOS DA ÁGUACLASSIFICAÇÃO DOS USOS DA ÁGUA Consuntivos consome água – abastecimento humano – dessedentação de animais – indústria – irrigação Não consuntivos não consome – hidroelétricas – recreação/lazer – harmonia paisagística – conservação da flora e fauna – navegação – pesca – diluição de despejos No caso de escassez, os usos prioritários devem ser o abastecimento humano e a dessedentação dos animais (Lei nº 9.433, de 1997) 23-Apr-12 2 BACIA HIDROGRÁFICA Formação => desníveis dos terrenos que direcionam os cursos da água => áreas mais altas para as mais baixas => orientação decorrente do relevo e o efeito da gravidade = chama-se BACIA HIDROGRÁFICA. Definição: Delimitação da área de contribuição de escoamento a um determinado ponto de um rio. Formada por um rio principal e seus tributários ou afluentes. Importância: Unidade Territorial para implementação da PNRH (usos, outorga, cobrança) => atuação do Sistema Nacional de Gerenciamento de Recursos Hídricos Usos da água � Abastecimento humano – uso prioritário, necessidade de sobrevivência humana. Deve apresentar características sanitárias e toxicológicas adequadas para prevenir danos à saúde e bem-estar do homem � Abastecimento industrial – usada no processo produtivo e em processos de resfriamento. Não existe um requisito de qualidade de água genérico � Irrigação – a qualidade da água depende da cultura a ser irrigada (vegetais consumidos crus, devem ser ausentes de organismos patogênicos) � Geração de energia elétrica – requisitos de qualidade pouco restritivos, apenas controle de substâncias que possam afetar a durabilidade e a manutenção dos equipamentos utilizados 23-Apr-12 3 Usos da água � Navegação – a água deve estar isenta de substâncias que sejam agressivas ao casco e condutos de refrigeração das embarcações e/ou que propiciem a proliferação excessiva de vegetação � Diluição de despejos – a concentração dos poluentes vai depender da relação da vazão no rio e a vazão do despejo � Preservação da fauna e da flora/Aquicultura – deve haver concentração de oxigênio dissolvido e de sais nutrientes na água adequadas � Recreação – varia de acordo com a atividade POLUIÇÃO DA ÁGUAPOLUIÇÃO DA ÁGUAPOLUIÇÃO DA ÁGUAPOLUIÇÃO DA ÁGUA USO QUALIDADE CARACTERÍSTICAS FÍSICAS, QUÍMICAS E BIOLÓGICAS ⇒⇒⇒⇒ INDICADORES ⇒⇒⇒⇒ PADRÕES 23-Apr-12 4 � É um conceito que tem se tornado cada vez mais amplo em função de maiores exigências com relação à conservação e ao uso racional da água � A noção de poluição deve estar associada ao uso que se faz da água Poluição da água a alteração de suas características por quaisquer ações ou interferências, sejam elas naturais ou provocadas pelo homem O QUE POLUI A ÁGUA? QUAIS SÃO OS POLUENTES? • nutrientes • matéria orgânica biodegradável • sólidos em suspensão • agrotóxicos • metais pesados • detergentes • microorganismos patogênicos • efluentes com temperatura diferente do corpo d’água 23-Apr-12 5 agricult. Fontes de poluição da água pontuais x difusas Como mensurar, monitorar e controlar o aporte de cargas poluidoras? Qualidade da água: usos da água conservação do ecossistema ETE ETA captação de água aporte de efluentes 23-Apr-12 6 Quantificação das fontes de poluição da água Fontes pontuais • dados cadastrais • estimativas baseadas em valores típicos da atividade na literatura - valores per capita - valores por unidade de produção ... Fontes difusas • estimativas baseadas em valores típicos da atividade na literatura - valores per capita - valores por unidade de área ... Quantificação das fontes de poluição da água Vazão específica média (consumo) de algumas indústrias Fonte: Von Sperling, 2005 23-Apr-12 7 Quantificação das fontes de poluição da água Características dos efluentes de algumas indústrias Fonte: Von Sperling, 2005 POLUIÇÃO DAS ÁGUAS SUPERFICIAIS • Origem: Esgotos domésticos Efluentes industriais Águas pluviais Resíduos sólidos (direto ou indireto) Atividades agrícolas Precipitação de poluentes atmosféricos 23-Apr-12 8 POLUIÇÃO DAS ÁGUAS SUBTERRÂNEAS • Origem: Resíduos em poços e áreas de recarga Chorume (disposição de resíduos sólidos no solo) Vazamento de dutos e tubulações Infiltração a partir de sistemas de tratamento de esgotos - disposição no solo - aplicação para irrigação Outras fontes - cemitérios, minas etc Devido à conexão hidrológica, há fluxo de poluentes entre as águas superficiais e subterrâneas. CICLO HIDROLÓGICO Evapor. e transpiração Evaporação Rio Infiltr. Lençol freático Infiltr. Lago Poço (bomb.)Poço artesiano Escoamento Precipit. Área de recarga de aquífero não confinado Área de recarga confinada Fonte: Miller, 2007 23-Apr-12 9 PRINCIPAIS POLUENTES DA ÁGUA � Poluentes orgânicos biodegradáveis • origem: efluentes domésticos, industriais, criação de animais • matéria orgânica na água é degradada pelos decompositores - degradação aeróbia - degradação anaeróbia • impacto principal devido ao consumo de oxigênio Fonte: www.saawinternational.org Fonte: www.saawinternational.org PRINCIPAIS POLUENTES DA ÁGUA � Poluentes orgânicos recalcitrantes ou refratários • matéria orgânica não biodegradável ou de taxa muito lenta - defensivos agrícolas - detergentes sintéticos - petróleo - substâncias industriais • Impacto direto devido à toxicidade • Bioacumulação • Permanência no meio e transporte a grandes distâncias 23-Apr-12 10 PRINCIPAIS POLUENTES DA ÁGUA � Metais • Bário, cádmio, cromo, chumbo, mercúrio • Efluentes industriais • Solubilização e ingestão • Impacto direto devido à toxicidade • Bioacumulação • Deposição nos sedimentos PRINCIPAIS POLUENTES DA ÁGUA � Nutrientes • Origem - Atividades agrícolas - Erosão do solo - Efluentes domésticos - Efluentes industriais • Impacto principal: - crescimento exagerado das algas (Eutrofização) fonte: www.marietta.edu fonte: www.man.blogspot.com 23-Apr-12 11 PRINCIPAIS POLUENTES DA ÁGUA � Sólidos em suspensão • Aumento da turbidez (redução da transparência) • Redução da atividade fotossintética • Deterioração do habitat - dificuldade para achar alimento - reprodução de peixes • Carreamento de outros poluentes • Deposição no fundo traz outros problemas PRINCIPAIS POLUENTES DA ÁGUA � Temperatura • Origem - efluentes industriais • Afeta características físicas, químicas e biológicas do meio aquático - densidade da água - solubilidade de gases - tensão superficial - processos metabólicos 23-Apr-12 12 PRINCIPAIS POLUENTES DA ÁGUA � Organismos patogênicos • Origem - efluentes domésticos •Transmissão de doenças - bactérias: leptospirose, febre tifóide, cólera - vírus: hepatite infecciosa, poliomielite - protozoários: amebíase, giardidíase - helmintos: esquistossomose, ascaridíase Escherichia Coli Fonte: www.saawinternational.org POLUIÇÃO DA ÁGUA Após o aporte de carga poluente, o que ocorre? Carga poluente Processos biológicos, físicos e químicos Transporte rio Como é alterada a qualidade da água no ponto de lançamento? E 20 km a jusante (rio abaixo)? 23-Apr-12 13 POLUIÇÃO DA ÁGUA: Sólidos Assoreamento dos corpos hídricos Acúmulo de substâncias minerais (areia, argila) ou orgânicas (lodo) em um corpo d' água, o que provoca a redução de sua profundidade e de seu volume útil. Acúmulo de substâncias minerais (areia, argila) ou orgânicas (lodo) em um corpo d' água, o que provoca a reduçãode sua profundidade e de seu volume útil. Lopes, 2007 Lopes, 2007 Construção de barragem e alteração do regime hidrológico Fundo do rio Escoamento Perfil longitudinal Barramento mudou o regime natural de vazões do rio, o qual passa a depender da operação da barragem. Qual efeito sobre o transporte de sedimentos ao longo do rio? Barragem montante jusante 23-Apr-12 14 Efeito construção de barragem sobre o fluxo de água e sedimentos No lago da barragem: - velocidade de escoamento desprezível - deposição de sedimentos no fundo - assoreamento do lago A jusante da barragem: - diminuição da vazão do rio - grande redução dos sedimentos transportados no rio POLUIÇÃO DA ÁGUA: Matéria orgânica Lançamento de esgotoLançamento de esgoto RioRio 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 2 4 6 8 10 12 Tempo (dias) O x ig ên io D is s o lv id o (m g/ L) OD mínimo (rio Classe 2) AUTODEPURAÇÃO 23-Apr-12 15 Processo de Autodepuração � Processo natural � Realiza-se por meio de processos físicos (diluição, sedimentação), químicos (oxidação) e biológicos � A matéria orgânica é consumida por decompositores aeróbios � transformam os compostos orgânicos de cadeias mais complexas (proteínas e gorduras) em compostos mais simples (amônia, aminoácidos e dióxido de carbono) � Durante a decomposição, há um decréscimo nas concentrações de OD na água � Quando a matéria orgânica biodegradável é despejada na água, os decompositores fazem sua ingestão por mecanismos bioquímicos � Os decompositores aeróbios respiram o OD da água e passam a competir com os demais animais � Como têm alimentos à sua disposição e possuem requisitos de sobrevivência (O2) baixos, eles ganham a competição � Peixes morrem e a população dos decompositores cresce � É assim que a matéria orgânica biodegradável causa a poluição: a redução dos níveis de OD prejudica a sobrevivência dos demais consumidores Processo de autodepuração 23-Apr-12 16 DBO: demanda bioquímica de oxigênio parâmetro indicativo de carga poluente orgânica AUTODEPURAÇÃO CARACTERÍSTICAS DAS ZONA DE DEGRADAÇÃO 1. Início � ponto de lançamento dos despejos; 2. Água turva (cor acinzentada); 3. Precipitação de partículas � lodo no leito do corpo d’água; 4. Proliferação de bactérias (consumo de matéria orgânica); 5. Redução da concentração de oxigênio dissolvido; 6. Limite da 1ª zona � concentração de oxigênio atinge 40% da concentração inicial; 7. Não há odor; 8. Presença de oxigênio não permite a decomposição anaeróbia. 23-Apr-12 17 DBO: demanda bioquímica de oxigênio parâmetro indicativo de carga poluente orgânica AUTODEPURAÇÃO CARACTERÍSTICAS DA ZONA DE DECOMPOSIÇÃO ATIVA 1. Início � O2 atinge valores inferiores a 40% da concentração de saturação; 2. Água � cor cinza-escura, quase negra; 3. Bancos de lodos no fundo em ativa decomposição anaeróbia; 4. Desprendimento de gases mal cheirosos 5. Oxigênio dissolvido � pode zerar = deficit 6. Biota aeróbia é substituída por outra anaeróbia; 7. Reposição do O2 � ar atmosférico ou fotossíntese; 8. População de bactérias � decresce; 9. Água começa a ficar mais clara (ainda impróprio p/ os peixes); 23-Apr-12 18 DBO: demanda bioquímica de oxigênio parâmetro indicativo de carga poluente orgânica AUTODEPURAÇÃO CARACTERÍSTICAS DA ZONA DE RECUPERAÇÃO 1. Início � 40% de oxigênio de saturação; 2. Término � água saturada de oxigênio; 3. Água � mais clara e límpida; 4. Proliferação de algas que reoxigenam o meio; 5. Amônia � oxidada a nitritos e nitratos (+ fosfatos fertilizam o meio, favorecendo a proliferação de algas); 6. Cor esverdeada intensa (alimento p/ crustáceos, larvas de insetos, vermes, etc., que servem de alimentos p/ os peixes); 7. Diversificação de espécies. 23-Apr-12 19 DBO: demanda bioquímica de oxigênio parâmetro indicativo de carga poluente orgânica AUTODEPURAÇÃO POLUIÇÃO DA ÁGUA: Nutrientes Eutrofização do rio 23-Apr-12 20 EUTROFIZAÇÃO É o crescimento excessivo das plantas aquáticas, tanto planctônicas quanto aderidas, em níveis tais que sejam considerados como causadores de interferências com os usos desejáveis do corpo d’água. Fonte: joaoccmendes10.blogspot.com plantas aquáticas: • planctônicas Se movem livremente • aderidas Plantas enraizadas e algas aderidas a superfícies Evolução do processo de eutrofização de um lago ou represa lago limite da bacia hidrográfica rede de drenagem natural (rios) Fonte: Von Sperling, 2005 23-Apr-12 21 Evolução do processo de eutrofização de um lago ou represa Fonte: Von Sperling, 2005 Evolução do processo de eutrofização de um lago ou represa Fonte: Von Sperling, 2005 23-Apr-12 22 EUTROFIZAÇÃO • Problemas estéticos e recreacionais - frequente floração de algas - crescimento excessivo da vegetação - distúrbios com mosquitos e insetos - maus odores - mortandades de peixes As conseqüências da eutrofização: EUTROFIZAÇÃO • Condições anaeróbias no fundo do corpo d’água Devido à: Sedimentação da matéria orgânica e sua degradação (consumo de oxigênio). Reduzida penetração da luz e, portanto, reduzida atividade fotossintética (redução da produção de oxigênio). As conseqüências da eutrofização: 23-Apr-12 23 EUTROFIZAÇÃO • Eventuais condições anaeróbias no corpo d’água como um todo • Eventuais mortandades de peixes Anaerobiose e toxicidade por amônia • Maior dificuldade e mais custos no tratamento de água - remoção das algas - remoção de cor, sabor e odor - maior consumo de produtos químicos - lavagens mais frequentes dos filtros As conseqüências da eutrofização: EUTROFIZAÇÃO • Toxicidade das algas • Modificações da quantidade e qualidade de peixes de valor comercial • Redução da navegação e capacidade de transporte • Desaparecimento gradual do lago como um todo Processo natural é extremamente lento e se torna acelerado As conseqüências da eutrofização: 23-Apr-12 24 CONSEQUENCIAS DA POLUIÇÃO AMBIENTAL a) Veiculação de doenças b) Prejuízos aos usos da água c) Agravamento dos problemas de escassez da água d) Elevação do custo do tratamento da água e) Desequilíbrios ecológicos f) Degradação da paisagem g) Contaminação às vezes irremediável (águas subterrâneas) Estimativa da poluição � Poluição orgânica � acarreta grande consumo de oxigênio; � Estimativa da poluição � DBO5 e DQO; � DBO5 � corresponde à quantidade de oxigênio necessária para que as bactérias possam oxidar a matéria orgânica (biodegradável): � Águas limpas � DBO5 na ordem de 2 a 4 mg/l; � Águas poluídas � várias dezenas de miligramas; � Esgoto doméstico � chega a 300 mg/l; � Medições experimentais: ensaios que duram 5 dias � DQO � representa a quantidade de oxigênio dissolvido, cedido por via química, para oxidação de matéria orgânica biodegradável e não- biodegradável; � Quando os decompositores terminam sua tarefa, dizemos que a matéria orgânica foi estabilizada ou mineralizada (água, co2 e sais minerais) 23-Apr-12 25 Carga poluidora (ou carga de DBO) � DBO5 � dá uma idéia do grau de poluição; � Avaliação da poluição � necessidade de correlacionar esse indicador com a quantidade de despejos; � Representa a quantidade de oxigênio que vai ser requerida do corpo d’água na unidade de tempo; � CP = Concentração (DBO5) x Vazão � Superávit ou déficit de oxigênio; Exemplo � Um rio com vazão de 10m3/s, está recebendo esgotos de uma comunidade com vazão de 300L/s. Esse esgoto possui DBOmédia de 200 mg/L. Quando não poluído o rio concentra 9 mg/L de oxigênio dissolvido. Depois de lançado o esgoto, qual é o saldode oxigênio dissolvido no rio? � Carga poluidora: 200 mg/L x 300 L/s � x=60000mg/s � Carga de oxigênio natural: 9mg/L x 10000 L/s � y = 90000mg/s � O que sobra: x - y 23-Apr-12 26 Equivalente populacional � Poluição orgânica � f (quantidade média de detritos produzidos diariamente por uma pessoa); � EP � corresponde à carga poluidora ou carga de DBO5 produzida por uma pessoa diariamente. Indústria Quant./dia EP (hab) Cerveja 1000 litros de cerv. 1.500 Curtume 1 ton de peles 2.500 Matadouro 1 ton de bovino 300 Celulose 1 ton de celulose 5.000 Álcool 65 litros de álcool 400 Granja de Aves 10 aves abatidas 2 Laticínios 1.000 litros de leite 200 Lavanderia 1 ton de roupas 700 Manual de Tratamento de Águas Residuárias. PADRÕES DE QUALIDADEPADRÕES DE QUALIDADEPADRÕES DE QUALIDADEPADRÕES DE QUALIDADE � Padrões são teores máximos de impurezas permitidos na água, estabelecidos em função dos seus usos; � São fixados por entidades públicas, de acordo com uma legislação, com o objetivo de garantir que a água a ser utilizada para um determinado fim não contenha impurezas que venham a prejudicá-lo => CONAMA = Conselho Nacional do Meio Ambiente; � Padrões de lançamento no corpo receptor; � Padrões de qualidade do corpo receptor; � Padrões de qualidade para determinado uso: padrões de potabilidade, balneabilidade, irrigação); Importantes na Engenharia 23-Apr-12 27 QUALIDADE DE ÁGUA Parâmetros Físicos Químicos Biológicos Temperatura Turbidez Cor Odor Sólidos BactériaspH / alcalinidade Matéria Orgânica Nutrientes (N e P) Metais pesados Cloretos Vírus Protozoários Fungos organismos (peixe) Hormônios Comp. Recalcitrantes Outros NORMAS AMBIENTAIS: QUALIDADE X USONORMAS AMBIENTAIS: QUALIDADE X USONORMAS AMBIENTAIS: QUALIDADE X USONORMAS AMBIENTAIS: QUALIDADE X USO Os critérios de qualidade de água são estabelecidos de acordo com USO: 1.CONSUMO HUMANO => PORTARIA DO MS No. 518/2004 – Define os padrões de potabilidade 2.USOS CONCOMITANTES (abastecimento com e sem tratamento, recreação, irrigação, dessedentação de animais, proteção da vida aquática, etc. => RESOLUÇÃO CONAMA 357/2005 – Classificação dos corpos d´água. 3.Lançamento de Efluentes => RESOLUÇÃO CONAMA 357/2005 4.Balneabilidade (Recreação) => RESOLUÇÃO CONAMA 274/2000 23-Apr-12 28 Qualidade de água x padrão de qualidade x classificaçãoQualidade de água x padrão de qualidade x classificaçãoQualidade de água x padrão de qualidade x classificaçãoQualidade de água x padrão de qualidade x classificação � Resolução CONAMA n°. 357/05 => 3 CLASSES: � Águas doces� salinidade ≤ 0,5%; � Salobras� 0,5 < salinidade < 30%; � Salinas� salinidade ≥ 30%; � Em função dos usos previstos, foram criadas classes para águas superficiais brasileiras; � Águas doces � Classe especial e classes 1, 2, 3, 4; � Águas salinas � Classe especial e classes 1, 2, 3; � Águas salobras � Classe especial e classes 1, 2, 3; A cada uma dessas classes corresponde uma determinada qualidade a ser mantida no corpo d´água, são os Padrões de Qualidade. CLASSIFICAÇÃO X ENQUADRAMENTO Classe de qualidade: Conjunto de condições e padrões de qualidade de água necessários ao atendimento dos usos preponderantes, atuais ou futuros; Classificação: Qualificação das águas doces, salobras e salinas em função dos usos preponderantes (sistema de classes de qualidade) atuais e futuros; Enquadramento: Definição de metas ou objetivo de qualidade da água (classe) a ser, obrigatoriamente, alcançado ou mantido em um segmento de corpo de água, de acordo com os usos preponderantes pretendidos, ao longo do tempo => INSTRUMENTO DA PNRH; A classe do enquadramento de um corpo d´água deverá ser definida num pacto acordado pela sociedade, levando em conta as suas prioridades de uso. =>Comitê da Bacia Hidrográfica. 23-Apr-12 29 agricult. ETE ETA captação de água lançam. efluentes Cidade indústria Como fazer o enquadramento desse trecho de rio? Quais usos da água do rio se quer fazer no futuro? Para os usos mais exigentes, tem-se o padrão de qualidade da água necessário. Mas... os usos atuais fazem com que a qualidade do rio fique abaixo do necessário! Adequar usos atuais para não barrarem alcance da qualidade da água necessária. Hoje: Diluição de efluentes (domést., industr, agric.) Abastec. humano, irrigação, abastec. indust. Futuro: Abastec. humano e proteção ambiental Padrão de qualidade classe 2 suficiente Padrão de qualidade classe 1 necessário RESOLUÇÃO CONAMA 357/2005 ... www.mma.gov.br/port/conama/res/res05/res35705.pdf 23-Apr-12 30 FONTE: AESA Dúvida: é enquadramento mesmo ou apenas classificação ? Dúvida: é enquadramento mesmo ou apenas classificação ? 23-Apr-12 31 MEDIDAS DE CONTROLE a) Diagnóstico e monitoramento ambiental b) Aumento da vazão do rio; c) Adequação dos sistemas industriais: reuso, reciclagem; d) Implantação da infra-estrutura sanitária (esgotamento sanitário). e) Disposição adequado dos resíduos sólidos. f) Aplicação controlada de fertilizantes e pesticidas. g) Controle de focos de erosão. h) Recuperação e revitalização de cursos d’água (dragagem). i) Controle dos usos e ocupação do solo. Cidade A Cidade B Cidade C Captação de água Lançam. efluentes pontuais Indúst. P de alimentos Indústria M de metais Mar Cidade D Área agríc. CONFLITOS PELO USO DA ÁGUA EM UMA BACIA HIDROGRÁFICA Lançam. efluentes difusos Bacia hidr. do rio Grande Cidade E Reserva Ecológica Vazão meses J F M A M J J A S O N D S1 S1 J F M A M J J A S O N D Vazão S2 S2 23-Apr-12 32 ATIVIDADE EM SALA Para a situação ilustrada na figura, responda: 1. Descreva três conflitos pelo uso da água, do ponto de vista da qualidade da água, que podem ocorrer nos rios da bacia hidrográfica do rio Grande. 2. Que contaminações podem ocorrer na cultura agrícola cultivada na área indicada devido à irrigação? Qual período do ano mais crítico e por que? 3. Para proteger os ecossistemas da Reserva Ecológica, o trecho do rio que atravessa a Reserva foi Enquadrado na Classe Especial (condições mais exigentes da qualidade de água). Identifique que usos da água deverão ser prejudicados ou precisarão se adequar.
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