Resumos de Química Ambiental capítulos 13 (a química das águas naturais) e 14 (Poluição e purificação da água) - Colin Baird e Michael Cann

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RESUMOS DA UNIDADE I – QUÍMICA DA ÁGUA E POLUIÇÃO DA ÁGUA
QUÍMICA AMBIENTAL
ALUNA: LETÍCIA RIBEIRO MAGALHÃES
PROFESSOR: HENRIQUE EDUARDO
Capítulo 13 – A química das águas naturais
Química de oxidação-redução em águas naturais
Oxigênio dissolvido
O oxigênio molecular dissolvido, O2, é o agente oxidante mais importante em águas naturais. A dissolução do oxigênio na água tem como constante de equilíbrio a constante da Lei de Henry, que a 25°C é 1,3x10-3 mol·L-1·atm-1. 
Considera-se que a solubilidade de O2 em água é de 8,7 mg por litro, ou 8,7 ppm. Como a solubilidade dos gases aumenta com a diminuição da temperatura, pode-se dizer que a água de um rio ou lago que foi aquecida superficialmente sofreu uma poluição térmica, pois conterá menos oxigênio diluído do que águas mais frias.
Demanda de oxigênio
O oxigênio dissolvido na água comumente oxida matéria orgânica de origem biológica, amônia, íons amônio e íons nitrato, sendo consumido nesse processo.
A água dos cursos d’água e rios é constantemente aerada e reabastecida de oxigênio, mas a água estagnada ou próxima ao fundo de lagos é quase completamente deficiente em oxigênio, devido à sua reação com a matéria orgânica.
A demanda bioquímica de oxigênio (DBO) é a quantidade de oxigênio consumido na oxidação da matéria orgânica da amostra. O procedimento experimental pelo qual ela é avaliada consiste na determinação das concentrações de oxigênio antes e depois de um período em que a amostra de água fica armazenada no escuro, à temperatura constante e com pH neutro, esse período geralmente é de 5 dias, por isso a demanda de oxigênio determinada por esse teste também é chamada de DBO5.
Uma determinação mais rápida da demanda de oxigênio pode ser feita pela avaliação da demanda química de oxigênio (DQO) de uma amostra de água. Para determinar o valor da DQO o íon dicromato (Cr2O72-) é dissolvido em ácido sulfúrico, resultando em um forte agente oxidante, a semirreação de redução do dicromato quando este oxida a matéria orgânica é:
Cr2O72- + 14 H+ + 6 e- 2 Cr3+ + 7 H2O
O número de mols de O2 consumido durante a oxidação é 1,5 vezes o número de moles de dicromato, portanto o número de moles de O2 necessários ao processo de oxidação é de 1,5 vezes o número de mols de dicromato que são realmente usados.
O dicromato acidificado é um oxidante muito forte e oxida substâncias que não seriam oxidadas pelo O2 na DBO, por isso a DQO para uma amostra de água é ligeiramente maior do que a DBO.
A concentração de carbono orgânico total (COT), é usada para determinar a matéria orgânica dissolvida e suspensa em água natural. A concentração de carbono orgânico dissolvido (COD), é usada para determinar o material orgânico que está dissolvido.
Decomposição da matéria orgânica em água
	Certas bactérias são responsáveis pela decomposição da matéria orgânica dissolvida em água sob condições anaeróbias; essas condições ocorrem naturalmente em águas estagnadas em pântanos e no fundo de lagos. As bactérias agem sobre o carbono oxidando-o a CO2 e o restante é reduzido a metano:
2 CH2O CH4 + CO2
	Essa é uma reação de fermentação, em os agentes oxidantes e redutores são materiais orgânicos. Condições anaeróbias são quimicamente redutoras, logo, compostos insolúveis de Fe3+ são convertidos em compostos solúveis de Fe2+.
 	A água na superfície de um lago é aquecida pela luz solar, enquanto abaixo do nível de penetração da luz solar permanece fria; como a água aquecida é menos densa do que a fria, ela flutua sobre a camada fria abaixo. A superfície da cama é chamada epilíminio, contém um nível de saturação de oxigênio dissolvido e, desde que as condições sejam aeróbias, os elementos presentes nela estão em sua forma mais oxidada. A camada inferior é chamada de hipolíminio, sua água é deficiente em oxigênio e o O2 é consumido quando o material biológico se decompõe. Sendo as condições anaeróbias, os elementos em seu interior estão em sua forma mais reduzida.
Compostos de enxofre em águas naturais
	O enxofre é encontrado no ambiente em diversos estados de oxidação em moléculas orgânicas ou bio-orgânicas. Quando essas substâncias se decompõem anaerobicamente, sulfeto de hidrogênio e outros gases contendo enxofre são liberados.
	Algumas bactérias anaeróbias podem usar o íon sulfato para converter matéria orgânica em dióxido de carbono quando a concentração de oxigênio na água é muito baixa; os íons SO42- são reduzidos, no processo, para enxofre elementar ou sulfeto de hidrogênio de acordo com a reação:
2 SO42- + 3 CH2O + 4 H+ 2 S + 3 CO2 + 5 H2O
Drenagem ácida de minas
	Por não estar exposta ao ar, a água subterrânea é pouco aerada; quando alcança a superfície e o O2 se dissolve nela, seu alto nível de Fe2+ solúvel é convertido em Fe3+ insolúvel, que pode oxidar vários sulfetos metálicos liberando íons metálicos, e um precipitado marrom de Fe(OH)3 é formado pela reação:
4 Fe2+ + O2 + 2 H2O + 8 OH- 4 Fe(OH)3(s)
	Uma reação análoga ocorre em algumas minas subterrâneas com o FeS2 (também conhecido como pirita de ferro ou ouro de tolo), que é um componente insolúvel estável das rochas subterrâneas. Os íons dissulfeto (S22-) são oxidados para íons sulfato:
2 S22- + 7 O2 + 2 H2O 4 SO42- + 4 H+
A escala pE
	O pE é utilizado para caracterizar a extensão na qual as águas naturais estão quimicamente reduzidas. Um valor baixo de pE significa que há quantidade considerável de elétrons na água, sendo um meio fortemente redutor; um valor alto de pE significa que as substâncias dissolvidas dominantes são agentes oxidantes e há poucos elétrons disponíveis para o processo de redução.
	O pE da água está relacionado à sua acidez e à pressão parcial do oxigênio pela equação:
pE = 20,75 + log([H+] PO21/4)
 =20,75 – pH + log (PO2)
	Sendo PO2 = 0,21 atm e pH = 7 em uma amostra neutra de água, o pE obtido é igual a 13,9.
	Para o processo de um elétron o pE para uma amostra de água é o potencial do eletrodo, portanto a expressão de pE para qualquer semirreação em água pode ser obtida de seu potencial do eletrodo padrão (E°), corrigido pela concentração usual e/ou em termos de pressão e avaliado para a redução de um elétron.
	O conceito de pE é útil para prever a razão de formas oxidadas e reduzidas de um elemento em um corpo de água quando sabemos como a disponibilidade de elétrons é controlada por outra espécie.
Diagrama pE – pH 
	O diagrama de pE – pH é uma representação das zonas de dominância dos vários estados de oxidação de um elemento em água.
Compostos de nitrogênio em águas naturais
	O nitrogênio pode estar presente nas formas orgânica e inorgânica em águas naturais. Em ambientes aeróbios, como a superfície de lagos, o nitrogênio está presenta na forma totalmente oxidada de nitrato; em ambientes anaeróbios, como o fundo de lagos estratificados, o nitrogênio está presente em formas totalmente reduzidas de amônia e íons amônio. Íons nitrito estão presentes em ambientes anaeróbios como solos alagados, que não são suficientemente redutores para converter o nitrogênio completamente a amônia.
Química ácido-base em águas naturais: o sistema carbonato
O sistema CO2 - carbonato
	O íon carbonato (CO32-), uma base moderada e o ácido carbônico (H2CO3), um ácido fraco, dominam a química ácido-base de muitos sistemas de águas naturais. A perda de um íon hidrogênio do ácido produz bicarbonato (HCO3-).
H2CO3 H+ + HCO3-
	Para descobrir a forma predominante em um dado pH, pode-se considerar um diagrama de espécies para o sistema, onde a fração de carbono inorgânico total que está presente em cada uma das três formas é mostrada em função do pH da solução.
	O ácido carbônico em águas naturais resulta da dissolução do gás dióxido de carbono em água. O gás no ar e o ácido na água estão em equilíbrio.
CO2(g) + H2O(l) H2CO3(aq)
As fontes predominantes de íons carbonato são as rochas calcárias, compostas essencialmente de CaCO3. Mesmo esse sal sendo quase insolúvel, uma pequena quantidade se dissolve em contato com a água. Águas naturais expostasàs rochas calcárias são chamadas de águas calcárias. O íon carbonato age como uma base, produzindo íon bicarbonato e íon hidróxido.
CO32- + H2O HCO3- + OH-
Água em equilíbrio com carbonato de cálcio sólido
	Com o carbonato de cálcio dissolvido em água pura, a reação de carbonato com água determina o pH. Pelo princípio de Le Châtelier, a solubilidade do carbonato de cálcio diminui quando a concentração de hidróxido aumenta. Para a água neutra ou ácida (baixa em íons hidróxido) a solubilidade de CaCO3 é muito maior. Tipicamente, os valores de pH para as águas calcárias estão na faixa 7 a 9.
Concentração de íons em águas naturais e águas potáveis
Íons abundantes em águas doces
	Os íons mais abundantemente encontrados em amostras de águas calcárias são cálcio e bicarbonato, podendo ser encontrados também íons magnésio (pela dissolução de MgCO3), íons sulfato, íons cloreto, íons sódio e quantidades menores de íons potássio.
	Águas que não estão em contato com sais contendo carbonato possuem menos íons dissolvidos do que as águas calcárias. Em áreas sem calcário no solo, as águas contêm íons bicarbonatos devido ao intemperismo de alumino silicatos em solos e rochas na presença de dióxido de carbono atmosférico. Portanto, o bicarbonato é o ânion predominante em águas calcárias e não calcárias.
Íons fluoreto em água
	O nível de íons fluoreto em água possui substancia variação em diferentes regiões do mundo. A maior fonte de F- é proveniente do mineral fluoropatita, Ca5(PO4)3F. Em alguns países é comum a adição de íons fluoreto no abastecimento de água potável, mas é uma prática que ainda gera discussões pois a alta concentração de fluoreto pode ser perigosa e potencialmente carcinogênica, e também porque pode ser considerado antiético obrigar a ingestão generalizada de água em que essas substâncias foram adicionadas.
Água potável engarrafada
	A concentração de íons sódio em água potável é de interesse devido ao fato de que o alto consumo deste composto em água e alimentos aumenta a pressão sanguínea, o que pode provocar doenças cardiovasculares. O excesso de sulfato pode causar efeitos laxativos em algumas pessoas.
Água do mar
	A concentração de íons na água do mar é muito maior do que em águas doces, uma vez que ela contém grandes quantidades de sais dissolvidos. As espécies dominantes são íons sódio e cloreto; podendo conter também íons magnésio e sulfato. O pH médio das águas superficiais oceânicas é de 8,1.
Índice de alcalinidade para águas naturais
	O índice apresentado pela química analítica para representar a real concentração em água dos ânions básicos é fornecido pelo valor de alcalinidade para uma dada amostra. A alcalinidade é uma medida da habilidade de uma amostra de água em agir como uma base pela reação com prótons, ou o número de mols de H+ necessário para titular 1L de amostra de água.
O valor de alcalinidade de um corpo aquático pode ser utilizado por biólogos como uma medida de sua habilidade para mante a vida de plantas aquáticas, sendo que um valor alto indica um alto potencial de fertilidade, pois as algas extraem o dióxido de carbono para realizar fotossíntese dos íons bicarbonatos, que são abundantes em águas calcárias.
O índice de dureza para águas naturais
	Químicos analíticos normalmente usam o índice de dureza como uma medida da presença de cátions Ca2+ e Mg2+ em águas naturais. A dureza é expressa como a massa em miligramas por litro de carbonato de cálcio que contém o mesmo número de íons e pode ser determinado titulando uma amostra de água com EDTA (ácido etilenodiaminotetracético).
	A maior parte do cálcio entra na água a partir de CaCO3 com o calcário ou de depósitos minerais de CaSO4. A água é considerada dura se contém uma concentração substancial de íons cálcio e/ou magnésio, portanto a água calcária é dura.
Alumínio em águas naturais
	A concentração de íons alumínio em águas naturais é muito pequena em decorrência do fato de que na faixa típica de pH para águas naturais, a solubilidade do alumínio em rochas e solos é muito pequena. A solubilidade de compostos de alumínio em água é controlada pela solubilidade do hidróxido de alumínio, Al(OH)3. O alumínio é muito mais solúvel em rios altamente acidificados e lagos.
Capítulo 14 – Poluição e purificação da água
Desinfecção da água
A qualidade da água não tratada pode variar de quase pura a altamente poluída, logo, sendo muita variada a quantidade e os tipos de poluentes, a purificação dessas águas exige vários procedimentos diferentes.
Aeração das águas
A aeração é geralmente utilizada para melhorar a qualidade da água, para remover gases dissolvidos como o sulfeto de hidrogênio e compostos organosulfurados, como compostos orgânicos voláteis. A aeração da água também resulta em reações que geram CO2 a partir de materiais orgânicos mais facilmente oxidáveis.
A aeração da água também promove a oxidação de Fe2+ solúvel em Fe3+, que forma hidróxidos insolúveis, possibilitando sua remoção como sólido.
Fe3+ + 3 OH- Fe(OH)3(s)
Remoção de cálcio e magnésio
	Água de poços em áreas com rochas calcárias geralmente contém quantidade dignificante de íons Ca2+ e Mg2+, que devem ser removidos durante o processo de tratamento da água.
	O cálcio pode ser removido pela adição de íons fosfato, formando um precipitado, ou em forma de carbonato de carbonato de cálcio, que é um sal insolúvel. O íon carbonato é adicionado como carbonato de sódio, se há bicarbonato presente na água é adicionado o íon hidróxido para converte-lo no íon carbonato.
OH- + HCO3- CO32+ + H2O
Ca2+ + CO32- CaCO3(s)
	Os íons magnésio precipitam como hidróxido de magnésio quando há suficiente quantidade de hidróxido. Após a remoção dos sólidos de cálcio e magnésio por filtração, o pH da água é neutralizado por adição de CO2.
	Etapas comuns de purificação da água potável: Aeração Decantação e precipitação Remoção da dureza Desinfecção
Desinfecção para prevenir doenças
	Muitos dos microrganismos encontrados em águas não tratadas são derivados da contaminação por fezes humanas e de animais. Os microrganismos são principalmente: bactérias, como a Salmonella e a Escherichia coli; vírus, como o da poliomielite, o da hepatite A e o vírus de Norwalk; e protozoários, como o Crypstosporidium e Giardia Lamblia. Muitos desses microrganismos são patogênicos, portanto devem ser removidos durante o tratamento da água.
Filtração da água
	A água não tratada possui diversas partículas finas que podem ser ou conter microrganismos, podem ser também areia resultante da erosão de solos e rochas. Essas partículas ficam em suspensão e aumentam a turbidez da água e reduzem a penetração da luz, prejudicando o processo de fotossíntese. A maioria das partículas em suspensão pode ser removida por filtração simples.
Remoção de partículas coloidais por precipitação
Parte da matéria insolúvel presente na água não precipita de forma espontânea, pois está suspensa na água em forma de partículas coloidais, essas partículas consistem em grupos de moléculas ou íons fracamente ligados, e se dissolvem como uma unidade e não como íons ou moléculas individuais.
Partículas coloidais devem ser removidas da água por razões estéticas e cuidados com a saúde. Sulfato de ferro (III) ou sulfato de alumínio são adicionados à água para capturar a partículas coloidais. Em pH neutro ou alcalino os íons Fe3+ e Al3+ formam hidróxidos gelatinosos que incorporam as partículas coloidais e formam um precipitado removível.
Desinfecção por tecnologia de membranas
	Em processos de microfiltração e ultrafiltração, membranas ou outras barreiras análogas contendo poros de 0,002 a 10 μm de diâmetro são empregadas para remover constituintes da água maiores que esse tamanho. A água pode ser forçada através da barreira pela pressão ou por sucção.
	A microfiltração e a ultrafiltração não removem íons dissolvidos ou pequenas moléculas orgânicas. Antes da água ser tratada com membranas, ela deve ser tratada para remoção da maior parte das partículas, que poderiamcontaminar muito as membranas pela sua deposição.
	Recentemente foram desenvolvidos sistemas de nanofiltração, em que a água é bombeada através de membranas com poros de apenas 1 nm de largura, que removem não só bactérias e vírus, mas também qualquer molécula orgânica. Algumas membranas possuem poros subnanométricos e podem ser utilizadas para dessalinizar a água do mar e ajudar a purificar efluentes.
Osmose reversa
	A osmose reversa, também chamada de hiperfiltração, consiste em forçar a passagem da água sob alta pressão através de uma membrana semipermeável composta de um material polimérico orgânico. Apenas a água passa através da membrana, deixando uma concentração cada vez maior de contaminantes no lado de impacto da membrana. Com o tempo a membrana é descartada.
	Esse procedimento é chamado de osmose reversa porque no fenômeno natural da osmose, a água passa para o meio mais concentrado e não para o menos concentrado, como na osmose reversa.
	Todas as partículas, moléculas e íons com menos de 1 nm são removidas na osmose reversa. É usada geralmente para remover íons de metais alcalinos e alcalinos terrosos e sais de metais pesados. É usada em larga escala para produzir água deionizada e para a dessalinização de águas salobras ou do mar.
	A água tratada com osmose reversa geralmente é previamente tratada para minimizar a sujeira e a degradação da membrana. Por causa da alta pressão utilizada, a osmose reversa é um processo de uso intensivo de energia e tende a desperdiçar água, uma vez que grande quantidade é descartada. A parte concentrada do processo de dessalinização pode causar problemas ambientais cumulativos se for descartada sem tratamento.
Desinfecção por irradiação ultravioleta
	 A luz ultravioleta pode ser utilizada para desinfectar e purificar a água, pois a luz rompe o DNA dos micro-organismos, impedindo sua subsequente replicação e inativando as células.
	Uma desvantagem dessa tecnologia é que ferro dissolvido, substâncias húmicas e partículas em suspensão absorvem a luz UV, reduzindo a quantidade disponível para a desinfecção, mas pode ser utilizada em pequenas unidades.
Desinfecção por métodos químicos: ozônio e dióxido de cloro
	Para a eliminação química de bactérias patogênicas e vírus, é necessário utilizar um agente oxidante mais potente do que o O2. Em algumas localidades é utilizado o ozônio, porém o O3 não pode ser armazenado ou transportado por ter um tempo de vida muito curto, portanto, deve ser gerado no local por um processo relativamente caro. Alguns contaminantes reagem com o ozônio formando hidroxila e hidroperoxi.
	Ao reagir com o bromo em água, o ozônio forma compostos orgânicos contendo oxigênio, como o formaldeído e outros compostos, alguns dos quais são tóxicos. O ozônio também reage com os íons brometo, formando bromato (BrO3-), que é um agente carcinogênico em potencial.
Br- + 3 O3 BrO3- + 3 O2
O íon bromato pode reagir com matéria orgânica na água e produzir compostos organobromados tóxicos.
	Substâncias como os íons bromato, que são produzidos no processo de purificação da água são chamados de subprodutos de desinfecção (DBPs). Todos os métodos químicos conhecidos de desinfecção em água geram DBPs.
	O gás dióxido de cloro, ClO2, gera radicais livres e oxida moléculas orgânicas pela extração de elétrons
ClO2 + 4 H+ + 5 e- Cl- + 2 H2O
	O dióxido de cloro não é um agente de cloração e oxida a matéria orgânica, logo, gera uma menor quantidade de subprodutos químicos orgânicos tóxicos em comparação com o cloro molecular; o ClO2 também não pode ser estocado, pois em grandes concentrações se torna explosivo, portanto deve ser gerado no local de uso, o que ocorre por meio da oxidação de sua forma reduzida, o íon clorito.
Desinfecção pela cloração: produção de ácido hipocloroso
	O ácido hipocloroso não é estável em altas concentrações, portanto não pode ser estocado. É gerado a partir do cloro molecular dissolvido em água. Em pH moderado, o equilíbrio está deslocado para os produtos, sendo atingido rapidamente:
Cl2(g) + H2O(aq) HOCl(aq) + H+ + Cl-
Se o pH da reação for muito alto, o ácido hipocloroso se ionizará em íon hipoclorito, que é menos apto à desinfecção devido à sua carga elétrica. Ao fim da cloração o pH é ajustado para valores mais elevados a partir da adição de CaO.
	Em aplicações em pequena escala, como em piscinas, o manuseio de cilindros de Cl2 pode ser perigoso. Com a adição do cloro, mais comumente é gerado ácido hipocloroso em vez do sal de hipoclorito de cálcio ou uma solução aquosa de hipoclorito de sódio. Em água, uma reação ácido-base ocorre para converter a maior parte do OCl- para HOCl:
OCl- + H2O HOCl + OH-
É necessário um maior controle do pH em piscinas, para evitar um deslocamento desse equilíbrio em direção aos reagentes, que pode ocorrer em condições muito alcalinas; deve-se levar em consideração que em águas muito ácidas pode ocorrer a corrosão dos materiais usados na construção da piscina, portanto o pH deve ser mantido neutro. A manutenção de um pH alcalino também previne a conversão de amônia dissolvida em cloroamina, potencial irritante para os olhos.
	O ácido hipocloroso também pode reagir com a água formando ácido isocianúrico, que não absorve a luz ultravioleta, portanto não se decompõe pela luz solar.
Desinfecção por cloração: subprodutos e seu efeitos à saúde
	Uma das desvantagens da utilização da cloração na desinfecção de águas é a geração de substâncias orgânicas cloradas, algumas das quais tóxicas. Se a água a ser tratada está contaminada com fenol ou um de seus derivados, o cloro poderá substituir alguns de seus hidrogênios, formando fenóis clorados, que são produtos tóxicos.
	A cloração da água também está relacionada à produção de trialometanos (CHX), dentre os quais se destaca o clorofórmio, gerado a partir da reação do ácido hipocloroso com a matéria orgânica dissolvida na água. O clorofórmio é um composto carcinogênico, podendo afetar o fígado e ter efeitos negativos na reprodução; representa risco à saúde mesmo em concentrações muito baixas.
Desinfecção por cloração: vantagens sobre outros métodos
	Uma vantagem que a cloração tem sobre os outros métodos é que o cloro permanece dissolvido na água depois que ela deixa o tratamento, tornando a água protegida de subsequentes contaminações. Se o nível de cloro em água purificada é muito alto ele pode ser removido por adição de dióxido de enxofre.
	O cloro permanece na água também na forma de cloroaminas, que são bons desinfetantes e possuem um tempo de vida maior do que o do ácido hipocloroso, aumentando o tempo de proteção residual. O bromo também é utilizado como desinfetante de piscinas e suas reações são análogas às do cloro, formando ácido hipobromoso e bromoaminas.
Água subterrânea: seu abastecimento, contaminação química e remediação
A natureza e o abastecimento de águas subterrâneas
	A maior parte da água doce disponível sobre a Terra é subterrânea. A localização da água subterrânea em relação às camadas do solo é descrita em ordem crescente de profundidade como: zona aerada ou insaturada, onde as partículas de solo são encobertas com uma película de água e onde o ar está presente entre as partículas; a zona saturada, onde fica o lençol freático ou a água subterrânea; abaixo da zona saturada pode-se encontrar argila ou uma rocha impermeável.
	 A fonte da água subterrânea é a precipitação de chuvas, da qual uma pequena fração se infiltra no solo até a zona saturada. A parte superior a água subterrânea é chamada de lençol freático. Se a água subterrânea está contida em solo composto de rochas porosas e se as águas mais profundas estão em contato com uma camada de argila ou de rochas impermeáveis, ela é chamada de aquífero.
A contaminação das águas subterrâneas
	As águas subterrâneas contêm muito menos matéria orgânica natural e microrganismos patogênicos do que as águas superficiais por ser filtrada através do solo e não ficar exposta. Algumas águas subterrâneas são naturalmente muito salgadas e ácidas.A contaminação das águas subterrâneas foi negligenciada por muito tempo por não ser imediatamente visível.
Contaminação de nitrogênio em águas subterrâneas
	O contaminante mais preocupante em águas subterrâneas, por ser altamente solúvel, é o íon nitrato, que normalmente ocorre em aquíferos em zonas rurais e suburbanas. As principais fontes de contaminação por nitrato são a aplicação de fertilizantes com nitrogênio, cultivo do solo, esgoto humano depositado em sistemas sépticos e deposição atmosférica.
Perigo à saúde de nitratos em água potável
	O excesso do íon nitrato em água potável pode causar metemoglobinemia (síndrome do bebê azul) em bebês em adultos com deficiências enzimáticas. Isso se deve à presença de bactérias no estômago humano que reduzem o íon nitrato a nitrito, que se combina e oxida o ferro da hemoglobina no sangue, prejudicando a absorção e transferência de oxigênio; em adultos com sistema enzimático saudável, a hemoglobina é reduzida à sua forma normal e o nitrito é oxidado novamente a nitrato.
Nitrosaminas em alimentos e água
	O nitrato após ser convertido no estômago a nitrito pode reagir com aminas formando N-nitrosaminas, que são compostos potencialmente cancerígenos ao ser humano, com destaque para o N-nitrosodimetilamina (NDMA), presente não só em alimentos e bebidas, mas também na água potável.
	Grandes quantidades de nitrato são utilizadas no preparo de carnes processadas, que se convertem bioquimicamente a nitrito, que dá a esses alimentos cor e sabor característicos ao reagir com hemoproteínas no sangue. Nitrosaminas são produzidas a partir do nitrito no processo de fritura e no estômago.
Percloratos
	O íon perclorato é análogo ao íon nitrato, é um oxiânion e um agente oxidante, usado em explosivos e propelentes. A contaminação por percloratos se deve a descartes de indústrias bélicas e automobilísticas, visto que o perclorato é utilizado na fabricação de foguetes e air bags.
	O excesso de perclorato provoca em seres humanos a redução na produção de hormônios na tireoide. Como os nitratos, os percloratos são muito solúveis e inertes, dificultando sua remoção. O tratamento de água contaminada com perclorato é feito por remediação biológica e troca iônica.
Contaminação de águas subterrâneas por compostos orgânicos
	Os compostos orgânicos mais frequentes em águas subterrâneas são solventes clorados, como tricloroeteno e percloroeteno, hidrocarbonetos e outros derivados da gasolina, e MTBE da gasolina. Geralmente suas fontes são aterros sanitários, pesticidas utilizados em áreas rurais e vazamentos de combustíveis.
	A presença de tricloroeteno pode ser responsável pelo câncer de fígado, por distúrbios nas funções neurológicas e danos ao desenvolvimento da reprodução. A maioria dos derivados da gasolina se degrada rapidamente no ambiente. O MTBE da gasolina é mais solúvel em água do que os outros hidrocarbonetos, mas não é rapidamente biodegradável.
O escoadouro final para contaminantes orgânicos em águas subterrâneas
	O comportamento dos poluentes no lençol freático varia de acordo com sua densidade em relação à água, sendo que os compostos menos densos se acumulam na superfície e os mais densos tendem a permanecer no fundo. Materiais orgânicos não clorados, insolúveis e mais densos do que a água são chamados de líquidos em fase não aquosa densa (DNAPLs), e formam uma pluma de água poluída na superfície do aquífero, próximo ao seu local de infiltração, que se espalha na direção do fluxo da água, contaminando todo o aquífero.
Descontaminação de água subterrânea: processos físicos e químicos
	O controle normalmente consiste em um sistema de bombeamento e tratamento da água contaminada do aquífero, seguido de seu retorno ao aquífero ou a outro corpo aquático.
Descontaminação de água subterrânea: biorremediação e atenuação natural
	A biorremediação consiste na descontaminação da água utilizando mais a bioquímica do que processos químicos ou físicos. Devido ao alto custo e efetividade limitada dos processos de purificação de águas subterrâneas, o processo mais barato de atenuação natural passou a ser mais utilizado.
	Somente três poluentes são eficientemente tratados por atenuação natural: hidrocarbonetos BTEX, compostos orgânicos contendo oxigênio de baixo peso molecular e cloreto de metileno.
Descontaminação de águas subterrâneas: remediação in situ 
	Consiste na construção de uma parede subterrânea de material permeável ao longo do caminho da água, que é limpa à medida que passa através da parede. O ferro metálico é adicionado ao material da parede e ao entrar em contato com compostos orgânicos clorados age como um agente redutor, convertendo-se em íon ferroso ou Fe(II). Essa técnica é um exemplo de degradação redutiva.
Contaminação química e tratamento de efluentes e esgoto doméstico
Tratamento do esgoto doméstico
	No tratamento primário (mecânico), as partículas maiores são removidas pela passagem da água por uma grade e lentamente por um tanque de decantação, no fundo do qual se deposita o lodo de partículas insolúveis, enquanto na superfície se forma uma camada oleosa que é retirada como espuma.
	No tratamento secundário (biológico), a matéria orgânica suspensa é biologicamente oxidada para dióxido de carbono e água ou convertida a lodo, que pode ser removido da água. O sistema é mantido aerado para acelerar o processo de oxidação.
	No tratamento terciário (avançado ou químico) substâncias específicas são removidas antes da desinfecção final. Dependendo do local, o tratamento terciário pode envolver os seguintes processos:
Completa redução da DBO pela remoção de materiais coloidais usando um sal de alumínio;
Remoção de compostos orgânicos dissolvidos e metais pesados pela adsorção sobre carvão ativado;
Remoção de fosfato;
Remoção de metal pesado pela formação de precipitados com hidróxido e sulfeto;
Remoção de ferro pela aeração a um alto valor de pH, oxidando-o ao seu estado insolúvel;
Remoção de íons inorgânicos em excesso.
A remoção de amônia ocorre em pH 11 por sua conversão em amônia, seguida do borbulhamento de ar para remover a amônia gasosa dissolvida. Os íons amônio também podem ser removidos por troca iônica.
	O nitrogênio orgânico e a amônia podem ser biologicamente oxidados a nitrato, que é submetido à desnitrificação, produzindo nitrogênio molecular, que é borbulhado para fora da água.
A origem e a remoção do excesso de fosfato
	O excesso de íons fosfato em águas naturais se deve aos plifosfatos de detergentes, ao esgoto bruto e ao escoamento de fazendas que utilizam fertilizantes à base de fosfato. Normalmente em águas naturais há um excesso de nutrientes, como o fosforo é o nutriente limitante para as plantas aquáticas, quando há excesso de fosfato também há proliferação excessiva das plantas. Quando essas plantas morrem, entram em decomposição por oxidação na água, tornando a água pobre em oxigênio, provocando a morte de peixes. A água também se torna limosa e esteticamente desagradável. Esse processo é conhecido como eutrofização, quando é causado por atividades humanas é chamado de eutrofização cultural.
	O íon fosfato pode ser removido das águas naturais pela adição de hidróxidos de cálcio, formando precipitados de fosfato de cálcio. O íon fosfato entra no corpo aquático por fontes pontuais, que são locais específicos, e não pontuais, que são grandes áreas de terra.
Reduzindo a concentração de sal na água
	Íons inorgânicos podem ser removidos da água por osmose reversa, que consiste na passagem da água através de uma membrana semipermeável do meio mais concentrado para o menos concentrado; eletrodiálise, que consiste na utilização de membranas permeáveis a íons específicos verticalmente colocadas de modo alternado com uma célula elétrica, a corrente elétrica é aplicada através da água, fazendo com que os cátions migrem para o catodo e os ânions migrem para o anodo, deixando líquido menos concentrado em zonas alternadas; e a troca iônica, que consiste na utilização de membranas contendosítios ocupados por H+ e OH-, que serão substituído pelos poluentes iônicos, liberando H+ e OH- na água.
O tratamento biológico de efluentes e esgoto
	O tratamento biológico de efluentes pode ser feito utilizando um pântano artificial que contém plantas como tifa e junco, cujas raízes e rizomas contém bactérias e microrganismos que descontaminam a água. As plantas absorvem os metais e concentram os contaminantes com suas células. A planta usa os poluentes para seu crescimento e aumenta o pH, o que é útil para destruir microrganismos perigosos.
	Nesse processo é gerada pouca quantidade de lodo e não requer a adição de outros compostos químicos sintéticos e consumo de energia comercial, mas o decaimento da vegetação deve ser limitado para não aumentar a DBO da água e exige grandes extensões de terra.
Drogas em efluentes de estações de tratamento de esgoto
	No esgoto bruto pode-se encontrar resíduos de drogas originados na excreção pela urina e fezes de humanos e animais, uma vez que a maioria das drogas é pouco absorvida pelo corpo.
	Geralmente as drogas estão presentes em água potável na ordem de ppt, não oferecendo risco à saúde humana. Hormônios sintéticos oferecem risco às espécies aquáticas, provocando alterações em seu comportamento sexual.
O tratamento de cianetos em efluentes
	O cianeto se liga fortemente a metais, principalmente os de transição, sendo muito utilizados para sua extração de misturas; porém, o cianeto, é extremamente venenoso para os animais por interferir na troca de gases no sangue.
	O cianeto é uma espécie muito estável e não se decompõe rapidamente no ambiente, portanto não deve ser removido e descartado em um corpo d’água, mas sim quimicamente destruído. Logo, o cianeto deverá passar por um processo de oxidação utilizando Cl2, ClO-, peróxido de hidrogênio ou oxigênio molecular. O processo também pode ser realizado eletroquimicamente para altas concentrações de cianeto.
A disposição de lodos de esgoto
	O lodo das etapas de tratamento primário e secundário é principalmente matéria orgânica e água, que podem ser digeridas anaerobicamente. Após a decomposição, a água sobrenadante é removida e o lodo é incinerado ou usado como aterros ou é descartado em um aterro ou no oceano. O lodo é rico em nutrientes e pode ser usado como fertilizante.
	O lodo pode conter substâncias tóxicas que podem ser incorporadas aos alimentos ou contaminar águas subterrâneas com metais pesados, alquilfenóis de detergentes, retaradores de chama bromados, farmacêuticos e arsênio.
Modernas técnicas de purificação de efluentes e ar
A destruição de compostos orgânicos voláteis
	As maiores fontes de compostos orgânicos voláteis (COVs) são a evaporação de solventes orgânicos, a fabricação de compostos químicos e os processos da indústria do petróleo. A água contaminada com COVs é tratada por duas etapas: remoção por brobulhamento de ar, que consiste na passagem de ar de cima para baixo dentro da camada de efluentes, transferindo os materiais voláteis para sua fase gasosa; e a oxidação catalítica que consiste em um processo semelhante, mas com temperaturas elevadas.
	Baixas concentrações de COVs também podem ser removidas pela adsorção de compostos em carvão ativado ou adsorventes sintéticos. Esses adsorventes podem ser regenerados pelo tratamento com fluxo de ar ou pela utilização de solventes, e os poluentes concentrados podem ser tratados por oxidação catalítica.
Métodos de oxidação avançada para purificação de água
	Métodos de purificação convencionais geralmente não são efetivos no tratamento de compostos orgânicos sintéticos como organoclorados. Para purificar água contendo esse tipo de contaminantes se utilizam os processos oxidativos avançados (POAs), que visam à mineralização dos poluentes, produzindo intermediários altamente reativos como os radicais hidroxilas livres, que em solução aquosa é um agente oxidante muito efetivo.
	A geração de radicais hidroxila pode ocorrer por utilização do peróxido de hidrogênio e da luz UV, do ozônio e da luz UV ou do ozônio com o peróxido de hidrogênio; sendo este último o de mais baixo custo. Também é possível gerar radicais hidroxilas eletroliticamente. A maior deficiência dos processos oxidativos avançados é que eles produzem subprodutos tóxicos.
Processos fotocatalíticos
	A irradiação pela luz UV de semicondutores sólidos pode ser utilizada para tratamento de efluentes. A irradiação produz elétrons na banda de condução e lacunas na banda de valência dos óxidos. As lacunas podem reagir com os poluentes adsorvidos, produzindo cátions radicais, dando sequência às reações de degradação. Moléculas de O2 dissolvidas na água reagem com os elétrons na superfície dos semicondutores, produzindo radicais livres mais reativos.
Outros processos oxidativos avançados
	A oxidação química direta é um processo de destruição de resíduos orgânicos sólidos e líquidos na fase aquosa, e utiliza oxidantes fortes em temperatura moderada para oxidar os resíduos. Esse processo não precisa de catalisador e não produz resíduos secundários preocupantes.