Aula 5 - Qualidade (2013)

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CIÊNCIAS DO 
AMBIENTE 
• Cap Bandeira (SE/2) 
2013 
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AULA 5a: 
ASPECTOS 
QUALITATIVOS DA 
ÁGUA 
CIÊNCIAS DO AMBIENTE 
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SUMÁRIO 
1. Qualidade da Água; 
 
2. Características Físicas, Químicas, Microbiológicas e 
Radiológicas; 
 
3. Padrão de Aceitação para Consumo Humano; 
 
4. Alteração da Qualidade das Águas. 
 
5. Comportamento Ambiental dos Lagos. 
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QUALIDADE DA ÁGUA 
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QUALIDADE DA ÁGUA 
• Ao escoar pelo solo... 
• capta partículas do solo; bactérias e matéria orgânica. 
QUALIDADE DA ÁGUA: Aspectos gerais 
• Precipitação contém poucas impurezas: 
• adquire algumas em seu percurso na atmosfera. 
• Quando atinge a superfície pode adquirir: 
• substâncias orgânicas e minerais; microorganismos. 
• Ao infiltrar no solo... 
• passa por um filtro natural; dissolve minerais. 
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QUALIDADE DA ÁGUA 
QUALIDADE DA ÁGUA: Aspectos gerais 
• A qualidade da água pode ser dada por 4 categorias: 
 
CARACTERÍSTICAS FÍSICAS: relacionadas à aparência da água. 
CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS: aspectos pouco visíveis. 
CARACTERÍSTICAS MICROBIOLÓGICAS: importante para Saúde. 
CARACTERÍSTICAS RADIOLÓGICAS: importante em áreas com 
substâncias radioativas. 
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QUALIDADE DA ÁGUA 
QUALIDADE DA ÁGUA: Aspectos legais 
• Portaria nº 518/GM de 25/04/2004 do Ministério da Saúde: 
 
Estabelece procedimentos e 
responsabilidades relativos ao controle e à 
vigilância da qualidade da água para consumo 
humano e seu padrão de potabilidade. 
Conjunto de valores máximos permissíveis 
(VMP) das características de qualidade da 
água destinada ao consumo humano. 
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QUALIDADE DA ÁGUA 
QUALIDADE DA ÁGUA: Aspectos legais 
• Importante: a Portaria 518 define limites máximos para cada 
elemento ou substância. 
VMP são mantidos em constante revisão, 
devido aos avanços na tecnologia de detecção 
e à descoberta de novos efeitos sinérgicos. 
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CARACTERÍSTICAS FÍSICAS 
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CARACTERÍSTICAS FÍSICAS 
CARACTERÍSTICAS FÍSICAS: Turbidez e Cor 
TURBIDEZ 
COR 
Presença de matéria em suspensão: silte, argila, 
plâncton, matéria orgânica e material particulado. 
Alterada por algumas substâncias inorgânicas, 
matéria orgânica vegetal, algas e microorganismos 
Medida pelo espalhamento da luz de um feixe 
luminoso que atravessa uma amostra. 
Não é característica fundamental para a saúde 
humana, mas possui aspecto estético importante. 
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CARACTERÍSTICAS FÍSICAS 
CARACTERÍSTICAS FÍSICAS: Sabor/odor e Temperatura 
SABOR / 
ODOR 
TEMPERATURA 
Causado por compostos orgânicos, sais 
inorgânicos e gases dissolvidos. 
A água potável deve estar ligeiramente fria e 
não deve variar muito sua temperatura. 
A água potável deve estar livre de qualquer 
odor ou sabor no seu ponto de utilização. 
A maioria das pessoas prefere beber a água 
com temperatura entre 10º C e 15º C. 
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PADRÃO DE TURBIDEZ PÓS 
FILTRAÇÃO OU PRÉ DESINFECÇÃO 
VMP 
Desinfecção (água subterrânea) 
1,0 UT(1), em 95% das 
amostras 
Filtração rápida (tratamento completo ou 
filtração direta) 
1,0 UT 
Filtração lenta 
2,0 UT, em 95% das 
amostras 
(1) Unidade de Turbidez. 
CARACTERÍSTICAS FÍSICAS 
CARACTERÍSTICAS FÍSICAS: Sabor/odor e Temperatura 
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CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS 
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CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS 
CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS: 
CLORETOS 
FLUORETOS 
Água para uso doméstico deve conter < 250 mg/L. 
FERRO 
CHUMBO 
MANGANÊS 
SÓDIO 
SULFATOS 
ZINCO 
ARSÊNICO 
Níveis aceitáveis entre 0,8 e 1,3 mg/L. 
Confere cor marrom e afeta o gosto de bebidas. 
É um veneno “cumulativo”. Provoca graves danos. 
Também confere cor marrom a bebidas e roupas. 
Provoca efeitos laxantes. 
Afeta pessoas com doenças circulatórias. 
Não prejudica a saúde. Mas, altera o gosto. 
É associado a tumores no pulmão e na bexiga. 
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CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS: Outras substâncias 
SUBSTÂNCIAS 
TÓXICAS 
INORGÂNICAS 
Nitratos (NO3), Cianeto (CN) e metais 
pesados: As, Ba, Cd, Cr, Pb, Hg, Se, Ag. 
Em geral: pesticidas, inseticidas e solventes. 
CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS 
SUBSTÂNCIAS 
TÓXICAS 
ORGÂNICAS 
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CARACTERÍSTICAS 
MICROBIOLÓGICAS 
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CARACTERÍSTICAS 
MICROBIOLÓGICAS 
CARACTERÍSTICAS MICROBIOLÓGICAS: 
Escherichia Coli 
• A água potável deve estar isenta de organismos patogênicos. 
• Tais organismos são de difícil identificação e contagem. 
• Mais comum a estimativa do grupo dos coliformes: 
 
Aerobacter aerogenes 
Derivado de “cólon”. 
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CARACTERÍSTICAS 
MICROBIOLÓGICAS 
CARACTERÍSTICAS MICROBIOLÓGICAS: 
• O teste do índice de coliformes é justificado pelo seguinte: 
 
A presença de coliformes indica contaminação fecal. 
O grande número de coliformes excretado favorece a identificação. 
O grupo de coliformes sobrevive na água, mas nela pouco se reproduz. 
Os testes de laboratório podem ser feito sem equipamentos caros. 
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PADRÃO MICROBIOLÓGICO VMP 
Água para consumo humano 
Escherichia Coli (preferencialmente adotado) ou 
coliformes totais 
Ausência em 100 mL 
Água na saída do tratamento 
Coliformes totais 
Ausência em 100 mL 
Água tratada no sistema (reservatórios e rede) 
Escherichia Coli ou coliformes termotolerantes 
Coliformes totais 
Ausência em 100 mL(1) 
(1) Se forem analisadas mais de 40 amostras/mês, admite-se ausência em 95% 
das amostras. Para menos de 40 amostras, admite-se apenas uma com resultado 
positivo (presença de coliformes). 
CARACTERÍSTICAS 
MICROBIOLÓGICAS 
CARACTERÍSTICAS MICROBIOLÓGICAS: Padrões 
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CARACTERÍSTICAS RADIOLÓGICAS 
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CARACTERÍSTICAS 
RADIOLÓGICAS 
CARACTERÍSTICAS RADIOLÓGICAS: 
• O crescimento do uso da energia nuclear e a mineração de 
materiais radioativos fez necessário o estabelecimento de 
concentrações limites à sua ingestão. 
 
• A exposição à radiação é muito prejudicial e qualquer 
exposição desnecessária deve ser evitada. 
 
• Água com alta radioatividade não ocorre normalmente e está 
confinada a áreas onde existem instalações nucleares. 
 
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PADRÃO DE RADIOATIVIDADE(1) VMP 
Radioatividade alfa global 0,1Bq(2)/L 
Radioatividade beta global 1,0 Bq/L 
(1) Caso sejam constatados valores acima do VMP, deve-se identificar os 
radionuclídeos presentes e respectivas concentrações. Nesse caso, aplica-se 
legislação específica da Comissão Nacional de Energia Nuclear (CNEN) para 
conclusão sobre a potabilidade da água. 
 
(2) Bq=becquerel, unidade do SI para radioatividade. Define-se o becquerel como a 
quantidade de material na qual decai 1 núcleo por segundo. Equivale a s -1. 
CARACTERÍSTICAS 
RADIOLÓGICAS 
CARACTERÍSTICAS RADIOLÓGICAS:Padrões 
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PADRÃO DE ACEITAÇÃO PARA 
CONSUMO HUMANO 
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PADRÃO DE ACEITAÇÃO 
PADRÃO DE ACEITAÇÃO: Valores Máximos 
SUBSTÂNCIA VMP SUBSTÂNCIA VMP 
Alumínio 0,2 mg/L Gosto Não objetável(2) 
Amônia 1,5 mg/L Sódio 200,0 mg/L 
Cloreto 250,0 mg/L Sólidos dissolvidos 1000,0 mg/L 
Cor aparente 15 uH(1) Sulfato 250,0 mg/L 
Dureza 500,0 mg/L 
Sulfeto de 
Hidrogênio 
0,05 mg/L 
Etilbenzeno 0,2 mg/L Surfactantes 0,5 mg/L 
Ferro 0,3 mg/L Tolueno 0,17 mg/L 
Manganês 0,1 mg/L Turbidez 5,0 UT 
Monoclorobenzeno 0,12 mg/L Zinco 5,0 mg/L 
Odor Não objetável(2) Xileno 0,3 mg/L 
(1) Unidade 
Hazen (mg 
Pt-Co/L); 
(2) Critério 
de 
referência 
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ALTERAÇÃO DA QUALIDADE DAS 
ÁGUAS 
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ALTERAÇÃO DA QUALIDADE 
DAS ÁGUAS 
FONTES DE POLUIÇÃO: Pontual e Difusa 
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ALTERAÇÃO DA QUALIDADE 
DAS ÁGUAS 
PRINCIPAIS POLUENTES: 
POLUENTES ORGÂNICOS BIODEGRADÁVEIS 
POLUENTES ORGÂNICOS RECALCITRANTES OU REFRATÁRIOS 
METAIS 
NUTRIENTES 
ORGANISMOS PATOGÊNICOS 
CALOR 
SÓLIDOS EM SUSPENSÃO 
RADIOATIVIDADE 
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ALTERAÇÃO DA QUALIDADE 
DAS ÁGUAS 
PRINCIPAIS POLUENTES: 
POLUENTES ORGÂNICOS BIODEGRADÁVEIS 
Matéria 
Orgânica 
É degradada na água 
Organismos 
decompositores 
• A degradação pode ocorrer de duas formas: 
 PROCESSO CARACTERÍSTICA AGENTE 
Aeróbico 
COM oxigênio dissolvido no meio, o qual pode 
se esgotar e faltar para outros organismos. 
Bactérias 
aeróbicas 
Anaeróbico 
SEM oxigênio dissolvido no meio, há a 
formação de metano e gás sulfídrico 
Bactérias 
anaeróbicas 
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ALTERAÇÃO DA QUALIDADE 
DAS ÁGUAS 
POLUENTES ORGÂNICOS RECALCITRANTES OU REFRATÁRIOS 
• Têm baixas taxas de biodegradação. 
• Impacto associado à toxicidade e não ao consumo de O2. 
• Passíveis de bioacumulação. 
Defensivos 
Agrícolas 
Detergentes 
Sintéticos 
Petróleo 
 
 
Podem ser transportados 
por correntes 
atmosféricas e pela ação 
erosiva da chuva. 
 
 
 
Afetam organismos 
biodegradantes. Impedem 
troca de gases ar-água, 
geram espuma e levam 
outros poluentes. 
 
 
Impede troca ar-
água, dificulta 
respiração de 
plantas e animais, 
além de ação 
tóxica. 
PRINCIPAIS POLUENTES: 
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ALTERAÇÃO DA QUALIDADE 
DAS ÁGUAS 
METAIS 
• Organismos aquáticos podem sofrer com metais de 2 formas: 
• Pela toxicidade; 
• Por bioacumulação. 
Exemplo: Hg 
NUTRIENTES 
• Seu excesso leva ao crescimento de alguns organismos. 
• Destaque para a proliferação de algas. 
• Oriundos de fertilizantes ou decomposição natural da matéria 
orgânica. 
Sais de nitrogênio e fósforo 
PRINCIPAIS POLUENTES: 
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ALTERAÇÃO DA QUALIDADE 
DAS ÁGUAS 
ORGANISMOS PATOGÊNICOS 
SÓLIDOS EM SUSPENSÃO 
• Aumentam a turbidez, reduzindo fotossíntese. 
• Prejudica procura de alimentos. 
ORGANISMOS DOENÇAS 
Bactérias 
Leptospirose, 
febre tifóide, 
cólera etc. 
Protozoários 
Amebíase, 
giardíase 
ORGANISMOS DOENÇAS 
Vírus 
Hepatite 
infecciosa A e B 
Helmintos 
Esquistossomose, 
ascaridíase 
PRINCIPAIS POLUENTES: 
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ALTERAÇÃO DA QUALIDADE 
DAS ÁGUAS 
CALOR 
• Afeta solubilidade dos gases, densidade, sedimentação do 
fitoplâncton, tensão superficial, cinética química etc. 
• Pode causar migração de peixes para outras regiões. 
• Efluentes aquecidos são gerados por termoelétricas e 
instalações industriais que usam água para resfriamento. 
RADIOATIVIDADE 
• Penetra na cadeia alimentar, podendo ser bioacumulada. 
• Exposição pode causar mortes, tumores ou mutação de células 
reprodutivas, afetando gerações futuras. 
PRINCIPAIS POLUENTES: 
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ALTERAÇÃO DA QUALIDADE 
DAS ÁGUAS 
PRINCIPAIS POLUENTES: Origens 
FONTES PONTUAIS 
FONTES 
DIFUSAS 
CATEGORIA DE 
POLUENTES 
Esgoto 
Doméstico 
Efluentes 
Industriais 
Runoff 
Agrícola 
Runoff 
Urbano 
Orgânicos Biodegradáveis X X X X 
Nutrientes X X X X 
Organismos Patogênicos X X X X 
Sólidos em Suspensão X X X X 
Metais Tóxicos X X 
Orgânicos Recalcitrantes X X 
Calor X 
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ALTERAÇÃO DA QUALIDADE 
DAS ÁGUAS 
COMPORTAMENTO DOS POLUENTES: Mecanismos Físicos 
• Ao atingir a água, os poluentes sofrem ação de mecanismos 
físicos, químicos e biológicos que influenciam suas 
concentrações. 
FÍSICOS 
Diluição 
Ação 
hidrodinâmica 
Gravidade 
Luz 
Temperatura 
Advecção: transporte de poluentes. 
Difusão molecular: agitação térmica. 
Difusão turbulenta: mistura rápida. 
Redução da concentração por mistura. 
Sedimentação de partículas densas. 
Permite produção de O2 pelas algas. 
Alteração da solubilidade. 
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ALTERAÇÃO DA QUALIDADE 
DAS ÁGUAS 
COMPORTAMENTO DOS POLUENTES: Mecanismos Bioquímicos 
Abundância de 
MATÉRIA 
ORGÂNICA: 
fonte de 
alimento de 
bactérias. 
DECOMPOSIÇÃO 
Processo ocorre 
com consumo do 
 
 
oxigênio dissolvido 
(OD) na água. 
População de bactérias 
cresce 
exponencialmente 
Com alimentos à disposição 
e baixos requisitos de 
sobrevivência, bactérias 
vencem a competição e 
peixes morrem por falta de 
OD na água. 
Quantidade OD para vida aeróbia superior: 
• Mínimo de 2 mg / L; 
• Carpas: 3 mg / L; 
• Trutas: 7,5 mg / L. 
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ALTERAÇÃO DA QUALIDADE 
DAS ÁGUAS 
COMPORTAMENTO DOS POLUENTES: Mecanismos Bioquímicos 
Demanda Bioquímica de Oxigênio: 
 
 
É a quantidade de oxigênio livre necessária para estabilizar 
bioquimicamente a matéria orgânica através da ação de bactérias 
aeróbias. (Expresso em mgO2/L) 
• Temperatura de 20ºC; 
• Incubação de 5 dias. 
Ensaios: DBO520 
Em outras palavras: quantidade de oxigênio dissolvido na 
água necessário para decomposição da matéria orgânica. 
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ALTERAÇÃO DA QUALIDADE 
DAS ÁGUAS 
COMPORTAMENTO DOS POLUENTES: Mecanismos Bioquímicos 
Reaeração atmosférica 
DBO solúvel e finamente 
particulada (oxidação) OD 
DBO suspensa 
(sedimentação) 
OD 
OD 
Demanda bentônica 
OD DBO 
Revolvimento Lodo DBO 
Fotossíntese 
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ALTERAÇÃO DA QUALIDADE 
DAS ÁGUAS 
COMPORTAMENTO DOS POLUENTES: Mecanismos Bioquímicos 
Curva de Desoxigenação: 
 
 
Onde: 
• L: DBO remanescente; 
• Y: DBO exercida; 
• t: tempo em dias. 
Lk
dt
dL
 1
Coeficiente de 
desoxigenação 
(dia-1) 
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ALTERAÇÃO DA QUALIDADE 
DAS ÁGUAS 
COMPORTAMENTO DOS POLUENTES: Mecanismos Bioquímicos 
Lk
dt
dL
 1  
tL
L
dtk
L
dL
0
1
0
tk
L
Lt  1
0
ln
tk
L
Lt  1
0
ln
tk
t eLL
1
0

 Então: 
tk
t eLDBO
1
0

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COMPORTAMENTO DOS POLUENTES: Mecanismos Bioquímicos 
ALTERAÇÃO DA QUALIDADE 
DAS ÁGUAS 
• O coeficiente de desoxigenação (k) depende das 
características da matéria orgânica, da temperatura e da 
presença de substâncias inibidoras. 
• Para o esgoto doméstico,a 20º C: 
1
1 23,0
 diak
• A relação entre a taxa de desoxigenação e a temperatura pode 
ser dada como: 
)20(
º20,1,1 047,1
 TCT kk
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Exposição da água a um gás 
Intercâmbio de moléculas líquido gás 
Estabilidade na fase líquida = Fluxos de igual magnitude 
Equilíbrio dinâmico 
Concentração de saturação (Cs) 
COMPORTAMENTO DOS POLUENTES: Mecanismos Bioquímicos 
ALTERAÇÃO DA QUALIDADE 
DAS ÁGUAS 
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Consumo do oxigênio na fase líquida: Trocas gasosas. 
Líquido deficiente de gás 
Sistema em equilíbrio 
COMPORTAMENTO DOS POLUENTES: Mecanismos Bioquímicos 
ALTERAÇÃO DA QUALIDADE 
DAS ÁGUAS 
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Estabilização da matéria orgânica, concentrações do 
oxigênio abaixo da concentração de saturação. 
Quando a concentração de solubilidade na fase 
líquida é atingida: 
Equilíbrio Dinâmico define a 
Concentração de Saturação (Cs) 
COMPORTAMENTO DOS POLUENTES: Mecanismos Bioquímicos 
ALTERAÇÃO DA QUALIDADE 
DAS ÁGUAS 
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COMPORTAMENTO DOS POLUENTES: Mecanismos Bioquímicos 
ALTERAÇÃO DA QUALIDADE 
DAS ÁGUAS 
 
Temperatura(ºC) 
Altitude (m) 
0 500 1000 1500 
10 11,3 10,7 10,1 9,5 
12 10,8 10,2 9,7 9,1 
14 10,4 9,8 9,3 8,7 
16 10,0 9,5 8,9 8,4 
18 9,5 9,0 8,5 8,0 
20 9,2 8,7 8,2 7,7 
22 8,8 8,3 7,9 7,4 
24 8,5 8,1 7,6 7,2 
26 8,2 7,8 7,3 6,9 
28 7,9 7,5 7,1 6,6 
30 7,6 7,2 6,8 6,4 
Concentração de saturação de oxigênio (Cs) (mg/l) 
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Déficit de oxigênio dissolvido 
Onde: 
D = déficit de oxigênio dissolvido, (D=Cs- C); 
D0 = déficit de oxigênio inicial (mg/L); 
t = tempo em dias; 
k2 = coeficiente de reaeração (dia
-1). 
tk
eDD 20

COMPORTAMENTO DOS POLUENTES: Mecanismos Bioquímicos 
ALTERAÇÃO DA QUALIDADE 
DAS ÁGUAS 
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Déficit de oxigênio dissolvido ao longo do tempo: 
DkLk
dt
dD
 21
COMPORTAMENTO DOS POLUENTES: Mecanismos Bioquímicos 
ALTERAÇÃO DA QUALIDADE 
DAS ÁGUAS 
  tktktkt eDee
kk
Lk
D
 


 221 0
12
01
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Progressão temporal da concentração e do déficit de oxigênio 
COMPORTAMENTO DOS POLUENTES: Mecanismos Bioquímicos 
ALTERAÇÃO DA QUALIDADE 
DAS ÁGUAS 
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CORPO D’ÁGUA 
k2 (dia
-1) 
Profundo Raso 
Pequenas Lagoas 0,12 0,23 
Rios vagarosos, grandes lagos 0,23 0,37 
Grandes rios com baixa velocidade 0,37 0,46 
Grandes rios com velocidade 
normal 
0,46 0,69 
Rios rápidos 0,69 1,15 
Corredeiras e quedas d’água > 1,15 > 1,61 
COMPORTAMENTO DOS POLUENTES: Mecanismos Bioquímicos 
ALTERAÇÃO DA QUALIDADE 
DAS ÁGUAS 
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Profundidade 
Velocidade 
Baixa 
profundidade: 
Elevado k2 
Elevada 
profundidade: 
Baixo k2 
Baixa 
velocidade: 
Baixo k2 
Elevada 
velocidade: 
Elevado k2 
COMPORTAMENTO DOS POLUENTES: Mecanismos Bioquímicos 
ALTERAÇÃO DA QUALIDADE 
DAS ÁGUAS 
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V: velocidade do curso d’água; H: altura da lâmina d’água. 
COMPORTAMENTO DOS POLUENTES: Mecanismos Bioquímicos 
ALTERAÇÃO DA QUALIDADE 
DAS ÁGUAS 
Pesquisador Fórmula Faixa de Aplicação 
O’Connor e 
Dobbins (1958) 
k2 = 3,73xV0,5xH-1,5 0,6m ≤ H < 4,0 m 
0,05m/s ≤ V < 0,8m/s 
Churchill et al 
(1962) 
k2 = 5,0xV0,97xH-1,67 0,6m ≤ H < 4,0 m 
0,8m/s ≤ V < 1,5m/s 
Owens et al 
(apud Branco, 
1976) 
k2 = 5,3xV0,67xH-1,85 0,1m ≤ H < 0,6 m 
0,05m/s ≤ V < 1,5m/s 
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COMPORTAMENTO DOS POLUENTES: Mecanismos Bioquímicos 
ALTERAÇÃO DA QUALIDADE 
DAS ÁGUAS 
O aumento da temperatura reduz a solubilidade 
(concentração de saturação) do oxigênio no meio 
líquido; 
O aumento da temperatura acelera os processos de 
absorção de oxigênio (aumento do k2). 
O efeito da temperatura no coeficiente de reaeração k2 
pode ser expresso por: K2T = K2(20) x 1,024
(T – 20) 
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COMPORTAMENTO DOS POLUENTES: Mecanismos Químicos 
ALTERAÇÃO DA QUALIDADE 
DAS ÁGUAS 
• Existem reações químicas naturais no meio aquático. 
• Tais reações podem ser afetadas por fatores como: radiação 
solar, temperatura, pH, catalisadores e outros. 
• É difícil prever o impacto de certas substâncias, devido à 
ocorrência de processos sinérgicos. 
COMPORTAMENTO DOS POLUENTES: Mecanismos Biológicos 
• Quantidade e tipos de espécies na água variam com turbidez, 
nutrientes, temperatura e outros. 
• Excesso de nutrientes causa crescimento adicional de 
fitoplâncton, afetando ecossistema e alterando a qualidade da 
água (pH, teor de OD e outros). 
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PROCESSO DE AUTODEPURAÇÃO: Modelo de Streeter-Phelps 
ALTERAÇÃO DA QUALIDADE 
DAS ÁGUAS 
• Um corpo d’água poluído (matéria biodegradável) sofre um 
processo natural de recuperação. 
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PROCESSO DE AUTODEPURAÇÃO: Modelo de Streeter-Phelps 
ALTERAÇÃO DA QUALIDADE 
DAS ÁGUAS 
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PROCESSO DE AUTODEPURAÇÃO: Rios e Lagos 
ALTERAÇÃO DA QUALIDADE 
DAS ÁGUAS 
distância 
COD 
Lançamento de esgoto com DBO 
Rios: 
tempo 
Lagos: 
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VAZÃO DE DILUIÇÃO: 
ALTERAÇÃO DA QUALIDADE 
DAS ÁGUAS 
• Quando um efluente é lançado no rio, a concentração de 
poluentes torna-se menor do que a nele antes observada. 
• Supondo mistura completa e a Equação de Continuidade: 
EM
EEMM
J
QQ
CQCQ
C



QM CM 
QE CE 
QJ CJ 
Q: vazão (m3/s) 
C: concentração (mg/L) 
s
g
ls
mgm
CQL 



3
L: carga de poluente (kg/s) 
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COMPORTAMENTO AMBIENTAL 
DOS LAGOS 
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ESTRATIFICAÇÃO TÉRMICA: 
COMPORTAMENTO 
AMBIENTAL DOS LAGOS 
• Ocorre devido à diferença de 
densidade entre as camadas de 
água, gerando uma estabilidade 
que só pode ser rompida por 
forças externas. 
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PROCESSO DE EUTROFIZAÇÃO: 
COMPORTAMENTO 
AMBIENTAL DOS LAGOS 
• É o enriquecimento das águas 
com nutrientes necessários ao 
crescimento da vida vegetal 
aquática. É um processo natural. 
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PROCESSO DE EUTROFIZAÇÃO: 
COMPORTAMENTO 
AMBIENTAL DOS LAGOS 
Excesso de nutrientes. 
Aumento da Biomassa Vegetal. 
Diminuição do Processo de Aeração Superficial. 
Morte de organismos sensíveis à redução da concentração de oxigênio. 
Aumento da DBO. 
Condições anaeróbias do hipolímnio. 
Predomínio de bactérias anaeróbias e facultativas no fundo do 
lago. Estreita camada superficial de algas macrófitas. 
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AULA 5b: 
CARACTERIZAÇÃO DA 
ÁGUA 
CIÊNCIAS DO AMBIENTE 
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SUMÁRIO 
1. Características Fundamentais da Água; 
 
2. Usos da Água. 
 
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CARACTERÍSTICAS 
FUNDAMENTAIS DA ÁGUA 
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CARACTERÍSTICAS 
FUNDAMENTAIS DA ÁGUA 
DENSIDADE: 
• Pode ser expressa de três formas: 
1. Massa Específica: geralmente é medida em kg/m3. 
 
 
 
2.Peso específico: relaciona-se com a densidade pela aceleração da 
gravidade. É, geralmente, medido em kN/m3. 
 
 
3. Densidade relativa: relaciona a massa, ou o peso, específico da 
solução com a (o) que a água apresenta. 
 
V
m

g* 
00 //  S
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68,1
98,3019549,01000  T
CARACTERÍSTICAS 
FUNDAMENTAIS DA ÁGUA 
DENSIDADE: 
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CARACTERÍSTICAS 
FUNDAMENTAIS DA ÁGUA 
DENSIDADE: 
• Consequências: 
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CARACTERÍSTICAS 
FUNDAMENTAIS DA ÁGUA 
VISCOSIDADE: 
• Todas as substâncias apresentam uma resistência ao movimento (atrito); 
 
• Em líquidos, quanto maior o atrito (fricção), mais difícil seu bombeamento; 
 
• À medida de fricção dá-se o nome de viscosidade: 
1. Viscosidade Dinâmica ou Absoluta 
 
 
 
2. Viscosidade Cinemática (m2/s) 
 


 
sPa
Cágua o
 3
20,
10*0030,1
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CARACTERÍSTICAS 
FUNDAMENTAIS DA ÁGUA 
IMPUREZAS EM SOLUÇÃO: 
• As substâncias podem se encontrar na água de três formas: 
ESTADO CARACTERÍSTICAS 
Em suspensão 
• sólidos são grandes o suficientes para serem filtrados; 
• presença de duas fases; 
• também podem ser removidos por outros métodos físicos: 
sedimentação, centrifugação. 
Dissolvidas 
• substâncias homogeneamente dispersas na água; 
• podem ser simples átomos ou compostos moleculares complexos; 
• a substância não pode ser removida sem mudança de fase. 
Coloidal 
• partículas têm dimensões no intervalo entre substâncias 
dissolvidas e em suspensão; 
• conferem turbidez à água (dificuldade de se deixar atravessar 
pela luz). 
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• A presença de substâncias dissolvidas ou em suspensão na água pode 
alterar a sua massa específica. 
• Assim, a água salgada é mais densa do que a água doce, e a água com alta 
concentração de sedimentos de alguns rios pode ter densidade 
significativamente diferente da água limpa à mesma temperatura. 
CARACTERÍSTICAS 
FUNDAMENTAIS DA ÁGUA 
IMPUREZAS EM SOLUÇÃO: 
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CARACTERÍSTICAS 
FUNDAMENTAIS DA ÁGUA 
CALOR ESPECÍFICO: 
• A estrutura molecular da água (H2O) é responsável por uma 
característica fundamental da água: 
 
 
 
• Por isso, o clima da Terra tem as características que 
conhecemos. 
• Cada grama de água precisa receber cerca de uma caloria 
para aumentar sua temperatura em 1ºC. 
 
Inércia Térmica Variação lenta da temperatura 
Regularização do 
clima pelos 
oceanos... 
Kkg
J
cp

 4216
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CARACTERÍSTICAS 
FUNDAMENTAIS DA ÁGUA 
CALOR LATENTE... 
• ... DE FUSÃO: Quantidade de energia necessária para fazer a 
água a 0ºC passar do estado sólido para o líquido; 
kg
kJ
L f 334
• ... DE VAPORIZAÇÃO: Quantidade de energia necessária para 
fazer a água passar do estado líquido para o gasoso; 
kg
kJ
L Cv 2261º100, 
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CARACTERÍSTICAS 
FUNDAMENTAIS DA ÁGUA 
CALOR LATENTE DE VAPORIZAÇÃO: 
• Decresce com o aumento da temperatura: 
T 002361,0501,2
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CARACTERÍSTICAS 
FUNDAMENTAIS DA ÁGUA 
QUÍMICA DA ÁGUA: Revisão de alguns conceitos 
• Percentual em peso 
%100*
0WW
W
P


Substância 
Solução 
• Considerando que a densidade da água não se altere com a 
presença de impurezas e que 1 mg = 1 mL: 
ppm
g
mg
g
mg
L
mg
1
10
1
1000
11
6

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CARACTERÍSTICAS 
FUNDAMENTAIS DA ÁGUA 
QUÍMICA DA ÁGUA: Revisão de alguns conceitos 
• 1 mol = 6,02*1023 moléculas; 
• Reações são expressas em número de moles; 
 
• Massa Molecular é a massa de 1 mol de substância; 
 
• Massa Molecular (MM) = soma dos pesos atômicos; 
• Molaridade = nº de moles por Litro de solução. 
LmggmgmolgMMLmolesMolaridade //10)/()/( 3 
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CARACTERÍSTICAS 
FUNDAMENTAIS DA ÁGUA 
QUÍMICA DA ÁGUA: Revisão de alguns conceitos 
• Equivalente-grama: é a massa molecular dividida pelo número 
de elétrons (n) transferidos em reações redox ou o número de 
prótons transferidos em reações ácido-base; 
 
• Normalidade (N): 
MnN 
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CARACTERÍSTICAS 
FUNDAMENTAIS DA ÁGUA 
QUÍMICA DA ÁGUA: Exemplo 
• O ácido sulfúrico é geralmente comercializado como uma 
solução a 93%. Calcule a concentração do ácido na solução, a 
molaridade e a normalidade. Sua densidade relativa é 1,839. 
 
 1 L de H2SO4 a 100% tem: 1000 g * 1,839 = 1839g. 
Para uma solução a 93%: 1839g * 0,93 = 1710 g = 1,71 * 106 mg/L. 
 
 2 H + 1S + 4O = 2 x 1 + 1 x 32 + 4 x 16 = 98g/mol 
 M = 1710/98  Molaridade = 17,45 moles/L = 17,45 M 
 N = 17,45 * 2 = 34,90 eqg/L 
 
 
 
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CARACTERÍSTICAS 
FUNDAMENTAIS DA ÁGUA 
QUÍMICA DA ÁGUA: Principais reações 
PRECIPITAÇÃO 
ÁCIDO – BASE 
ASSOCIAÇÃO DE ÍONS 
OXIDAÇÃO – REDUÇÃO 
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CARACTERÍSTICAS 
FUNDAMENTAIS DA ÁGUA 
QUÍMICA DA ÁGUA: Reações de Precipitação 
  abba bBaAsBA )(
 
3
4
2
243 23)()( POCasPOCa
• Exemplo: 
 
   bas BAK  ss
KpK log
• Constante de solubilidade (Ks): 
 
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CARACTERÍSTICAS 
FUNDAMENTAIS DA ÁGUA 
QUÍMICA DA ÁGUA: Reações de Precipitação 
Substância Equação de equilíbrio pKs Aplicação 
Hidróxido de 
alumínio 
32,9 Coagulação 
Fosfato de 
alumínio 
20,9 
Remoção de 
fósforo 
Carbonato de 
cálcio 
8,305 
Controle de 
corrosão e dureza 
Hidróxido de 
ferro 
38,57 
Remoção de ferro 
e coagulação 
Fosfato de ferro 21,9 
Remoção de 
fósforo 
Hidróxido de 
magnésio 
11,25 Redução da dureza 
• Constantes de solubilidade a 25º C: 
 
  OHAlsOHAl 3)()( 33
 
3
4
3
4 )( POAlsAlPO
 
2
3
2
3 )( COCasCaCO
 
3
4
3
4 )( POFesFePO
  OHFesOHFe 3)()( 33
  OHMgsOHMg 2)()( 22
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CARACTERÍSTICAS 
FUNDAMENTAIS DA ÁGUA 
QUÍMICA DA ÁGUA: Reações de Precipitação – Exemplo 
• Qual concentração em mg/L de PO4
3- existe em uma solução 
equilibrada de AlPO4 (s)? 
 
 
3
4
3
4 )( POAlsAlPO
  4
2010 POAlKs 

20logspK
Então: 
 
    XPOAl   343 202 10X   LmolesPO /10 1034  
LmgxgmgmolgLmoles /105,9/10*/95*/10 6310  
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CARACTERÍSTICAS 
FUNDAMENTAIS DA ÁGUA 
QUÍMICA DA ÁGUA: Reações Ácido-Base 
  AHHA
  OHOHH 32
• Exemplo: 
 
Ácidos “liberam” prótons 
Bases “aceitam” prótons 
Normalmente, a água 
aceita prótons, mas 
também pode 
funcionar como ácido. 
  AOHOHHA 32
  OHHBOHB 2
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CARACTERÍSTICAS 
FUNDAMENTAIS DA ÁGUA 
QUÍMICA DA ÁGUA: Reações Ácido-Base 
Substância Equação de equilíbrio Aplicação 
Ácido clorídrico 
Ajuste (regulação) 
de pH 
Ácido nítrico 
Técnicas analíticas, 
fertilizantes 
Ácido sulfúrico 
Coagulação, ajuste 
de pH. 
• Ácidos “fortes” importantes: 
 
  ClHHCl
  ClHHNO3
 
2
442 2 SOHSOH
  OHHOH2
    HOHKw 1410
  HpH log
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FUNDAMENTAIS DA ÁGUA 
QUÍMICA DA ÁGUA: Reações Ácido-Base 
Substância Equação de equilíbrio Aplicação 
Ácido acético 
Digestão 
anaeróbica 
Ácido 
carbônico 
Controle da 
corrosão e dureza 
Sulfeto de 
hidrogênio 
 
Aeração, controle 
do odor 
Ácido 
hipocloroso 
Desinfecção 
• Ácidos “fracos” importantes: 
 
  COOCHHCOOHCH 33
  332 HCOHCOH




2
2
SHHS
HSHSH
  OClHHOCl
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CARACTERÍSTICAS 
FUNDAMENTAIS DA ÁGUA 
QUÍMICA DA ÁGUA: Reações Ácido-Base 
• Se 100 mg/L de H2SO4 forem adicionados a 1L de água, qual 
seria o pH da solução? 
 
Lmolx
gmgmolgL
mg
/1002,1
/10
1
/98
1
1
100 3
3

Reação: 
 
 
2
442 2 SOHSOH
69,2)1004,2log( 3  xpH
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CARACTERÍSTICAS 
FUNDAMENTAIS DA ÁGUA 
QUÍMICA DA ÁGUA: Reações de associação de íons 
2
2 2 HgClClHg  
  23 AlOHOHAl
QUÍMICA DA ÁGUA: Reações Redox 
  eFeFe 220
)(22 2 gHeH 

CORROSÃO 
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USOS DA ÁGUA 
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• No ano 2000 o mundo todo usou duas vezes mais água do 
que em 1960. 
 
• O volume de água doce na superfície da terra é relativamente 
fixo. Assim, à medida que a população e renda crescem, há 
uma maior possibilidade de escassez de água. 
 
• O Brasil é um dos países mais ricos em água, embora existam 
problemas diversos. 
USOS DA ÁGUA: Aspectos Gerais 
USOS DA ÁGUA 
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USOS DA ÁGUA 
USO CONSUNTIVO 
• Abastecimento urbano 
• Abastecimento industrial 
• Irrigação 
• Dessedentação animal 
USO NÃO CONSUNTIVO 
• Geração de energia elétrica 
• Navegação 
• Recreação 
• Pesca 
MANEJO AMBIENTAL 
• Coleta, remoção e transformação de poluentes 
• Manejo de qualidade ambiental 
• Proteção/restauração de recursos biológicos 
USOS DA ÁGUA: Aspectos Gerais 
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USOS DA ÁGUA: Aspectos Gerais 
USOS DA ÁGUA 
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ETA 
Estima-se em 200 litros por habitante por 
dia o consumo de água no Brasil. 
USOS DA ÁGUA 
USOS DA ÁGUA: Abastecimento 
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Irrigação: 
 
• maior uso mundial 
• melhor produtividade 
• menor risco climático 
Irrigação: algumas dificuldades 
 
• usar água em regiões secas 
• transferir água 
• conflitos com outros usos 
 
USOS DA ÁGUA 
USOS DA ÁGUA: Irrigação 
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Refrigeração 
Vapor 
Processos 
Produto 
Limpeza 
USOS DA ÁGUA 
USOS DA ÁGUA: Abastecimento Industrial 
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USOS DA ÁGUA 
USOS DA ÁGUA: Lançamento e Tratamento de Esgoto 
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USOS DA ÁGUA 
USOS DA ÁGUA: Pesca 
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Navegação: 
• maior capacidade de carga 
• mais barata para determinadas 
cargas ($ por Kg relativamente 
baixo), como minério, grãos, 
madeira. 
Navegação no Brasil: 
 
RS (Lagoa, Jacuí e Taquari) 
SP (Tietê e Paraná) 
MT e MS (Paraguai) 
AM e RO (rio Madeira) 
Rio Amazonas 
USOS DA ÁGUA 
USOS DA ÁGUA: Navegação 
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Rio dos Sinos – mortandade 
de peixes 2007. 
USOS DA ÁGUA 
USOS DA ÁGUA: Manutenção de Ecossistemas 
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USOS DA ÁGUA 
USOS DA ÁGUA: Geração de Energia Elétrica 
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FIM