ANALISE AMBIENTAL LABORATORIAL ANALISE DE AGUA

Prévia do material em texto

ANÁLISE AMBIENTAL LABORATORIAL
ANÁLISE DE ÁGUA
Prof.: Vinícius Marques Gomes
					
Presidente Prudente – SP
2016
INTRODUÇÃO 
A água é um dos agentes ionizantes mais conhecidos. Como todas as substâncias são de alguma maneira, solúveis em água ela é conhecida como solvente universal. É o componente principal da matéria viva. Constitui de 50 a 90% da massa dos organismos vivos . 
O suprimento mundial de água provém de 5 partes do ciclo hidrológico: oceanos (a maior parte), vapor na atmosfera, gelo (principalmente nos polos), água superficial e água subterrânea. Quase toda a água do planeta está concentrada nos oceanos e apenas uma pequena fração (menos de 3%) está em terra e a maior parte desta está sob a forma de gelo e neve ou abaixo da superfície. Só uma fração muito pequena (cerca de 1%) de toda a água terrestre está diretamente disponível ao homem e aos outros organismos, sob a forma de lagos e rios ou como umidade presente no solo, na atmosfera e como componente dos mais diversos organismos (MACÊDO, 2004).
O Brasil detém cerca 12% da reserva hídrica do Planeta, com disponibilidade de 182.633 m3/s, além de possuir os maiores recursos mundiais, tanto superficiais (Bacias hidrográficas do Amazonas e Paraná) quanto subterrâneos (Bacias Sedimentares do Paraná, Piauí, Maranhão). Todo esse potencial tem o reforço de chuvas abundantes em mais de 90 % do território, aliadas a formações geológicas que favoreceram a gênese de imensas reservas subterrâneas, como também possibilitaram a instalação de extensas redes de drenagem, gerando cursos d’água de grandes expressões (GOMES, 2009)
Todavia, esse potencial hídrico é distribuído de forma irregular pelo país. A Amazônia, por exemplo, onde estão as mais baixas concentrações populacionais, possui 78% da água superficial. Enquanto isso, no Sudeste, essa relação se inverte: a maior concentração populacional do País tem disponível 6% do total da água (GOMES, 2009; MACÊDO, 2004).
A água limpa está cada vez mais rara e a água potável cada vez mais cara. Essa situação resulta da forma como a água disponível vem sendo usada: com desperdício que chega entre 50% e 70% nas cidades e sem muitos cuidados com a qualidade. Assim, parte da água no Brasil já perdeu a característica de recurso natural renovável (principalmente nas áreas densamente povoadas), em razão de processos de urbanização, industrialização e produção agrícola que são incentivados, mas pouco estruturados em termos de preservação ambiental, sobretudo em relação ao recurso água. 
Toda a água a ser usada num suprimento público, ou privado, deve ser potável, assim, possuir características e substâncias que não oferecem riscos para os seres vivos que a consomem, como animais e homens. Desta forma, manter a água potável e constantemente disponível ao homem é uma das obrigações dos órgãos governamentais fiscalizadores. Mas, não é apenas responsabilidade pública e, sim, de toda a sociedade por se tratar de bem essencial (CASALI, 2008).
Para garantir uma água de boa qualidade deve-se empregar técnicas para tratamento e a realização do controle de qualidade, atendendo aos requisitos preconizados pela legislação. Para isso devem-se realizar ensaios físico-químicos e microbiológicos antes da utilização da água, assim podendo identificar possíveis contaminantes e fontes de poluição. 
Sendo assim, o objetivo deste manual e fornecer subsídios para a realização dos principais ensaios físico-químicos e microbiológicos em águas superficiais e subterrâneas, bem como apresentar as técnicas de amostragem e preservação de amostras.
REGRAS DE SEGURANÇA NO LABORATÓRIO
SEMPRE:
Use óculos de segurança 
Use avental de proteção
Saiba a localização e uso de todo o equipamento de segurança
Use técnicas e procedimentos adequados
Adicione ácido à água
Seja bastante cuidadoso quando testar odores
Use a capela quando houver vapores irritantes ou perigosos
Descarte os resíduos adequadamente. Os técnicos responsáveis disponibilizarão recipientes adequados para o descarte de material.
Informe em primeiro lugar os responsáveis pela disciplina sobre qualquer acidente, mesmo os menores.
Pense sobre o que está fazendo, em todos os momentos
Esteja alerta, seja sério e responsável.
NUNCA
Coma ou beba no laboratório
Realize experimentos não autorizados
Deixe sem supervisão qualquer coisa que esteja em aquecimento ou em reação rápida
Aponte a abertura de um tubo de teste ou frasco a você ou a qualquer um outro	
Adicione água ao ácido 
Insira conta-gotas, pipetas ou outro equipamento de laboratório em reagentes engarrafados - este é um modo seguro de contaminar os conteúdos
Retorne reagentes não usados ao frasco estoque
Atravanque sua área de trabalho
Assuma riscos desnecessários
Entre na área de estocagem de soluções químicas
PLANO DE AMOSTRAGEM
Esta parte inicial do trabalho é de extrema importância, pois os resultados e informações obtidas nas análises dependem do correto planejamento das atividades de campo.
A confiabilidade e a representatividade de qualquer programa de amostragem para avaliação de qualidade das águas dependem fundamentalmente da seleção criteriosa dos locais e da utilização correta de técnicas de coleta e preservação de amostras. A coleta de amostras de água pode parecer uma tarefa simples, entretanto, significa mais o que encher um frasco com água, não podendo ser executada por qualquer leigo.
Para que essa amostra seja representativa, as condições de manipulação devem ser controladas, de modo a não interferir no resultado. Devem ser selecionados pontos de coleta da maneira mais representativa possível, de forma a detectar influências de uma determinada descarga, ou buscar a evolução da qualidade da água por meio de uma sequência de pontos, para se obter um perfil sanitário. Assim, para assegurar a representatividade e confiabilidade dos resultados das amostras de água é indispensável que a coleta seja feita por profissionais adequadamente treinados.
O objetivo das amostragens e das análises não é a obtenção de informações de alíquotas entre si, geralmente constituída de pequenas frações, mas sim, a caracterização espacial/temporal do corpo d’água amostrado. A OMS sugere 3 formas básicas de avaliação dos padrões de qualidade da água:
Monitoramento - prevê o levantamento sistemático de dados em pontos de amostragem selecionados, para acompanhar as condições de qualidade temporais.
Vigilância - implica em avaliação contínua. Procura detectar variações instantâneas, de modo a permitir providências imediatas.
Estudo especial - é projetado para um estudo particular.
A amostragem pode ser simples ou composta, manual ou automática. A amostra simples consiste na coleta de uma única porção da água em determinada data e hora. A amostra composta consiste na mistura de várias porções coletadas individualmente, para se obter uma qualidade média.
Para elaborar um plano de amostragem deve-se definir etapas como mostrado a seguir.
Objetivos
O objetivo da amostragem é coletar amostras que representem a qualidade de determinado curso d’água da melhor forma possível. O uso preponderante ou rigor de qualidade desejado do corpo de água pode ser:
consumo humano;
preservação da vida aquática;
abastecimento industrial;
estudos de eutrofização;
tratamento de efluente;
avaliação dos padrões ao longo do tempo;
calibração e uso de modelos matemáticos;
avaliação dos níveis de poluição e outros.
Seleção dos parâmetros
Estão relacionados ao objetivo do trabalho. A seleção dos indicadores deve levar em conta os usos previstos para o corpo d’água e as fontes de poluição existentes na área de drenagem. Podem ser:
Físicos,
Químicos,
Bacteriológicos,
Biológicos,
Radiológicos.
Seleção dos locais de amostragem
A amostragem deve selecionar os pontos de coleta da maneira mais representativa possível, de forma a detectar influências de uma determinada descarga ou buscar a evolução da qualidade da água por meio de uma sequência de pontos, parase obter um perfil sanitário. É útil que se determinem “in situ” OD, condutividade elétrica, temperatura e pH por exemplo. A vazão e dados pluviométricos também devem ser conhecidos. Vale ressaltar que a qualidade da água varia no espaço e no tempo, significando que independente do local de amostragem este não é representativo de todo um sistema em estudo.
Verificar a infra-estrutura de apoio: veículos, barcos, material de coleta de amostras, aparelhos de campo, como também a quantidade de amostras que podem ser processadas no dia. Podendo realizar o levantamento de outras informações:
Localização exata do ponto através de mapas cartográficos, características locais, atividades humanas, tais como indústrias, agricultura, mineração, zonas urbanas, etc;
Avaliação de eventuais estudos ou levantamentos afins já realizados no local para a obtenção de outras informações técnicas;
Visita a área de estudo para a seleção dos locais de amostragem e itinerários
Seleção do número de amostras e tempo de amostragem
A quantidade de amostras depende do nível de precisão desejado. Normalmente admite-se 20% de erro total nas determinações em laboratório e em amostras simples. Estatisticamente este erro pode ser reduzido, fazendo-se réplicas das amostras. É preciso esclarecer que o número de réplicas é proporcional ao quadrado da precisão desejada: para reduzir a incerteza pela metade, quatro replicas devem ser feitas.
Seleção dos métodos analíticos
A escolha dos métodos depende dos parâmetros, quantidade de determinações e das disponibilidades de laboratório, custos, tempo, etc.
Métodos de coleta e preservação de amostras
Cada parâmetro requer um método de coleta, volume mínimo amostrado e preservação específicos. A técnica a ser adotada para a coleta das amostras depende do tipo de água a ser coletada (água tratada, água bruta, água residuária, água potável etc.) e do tipo de análise a ser solicitada (análises fisico-químicas, microbiológicas ou radiológicas). Se a amostra for retirada de maiores profundidades, amostradores especiais recolhem e selam as amostras da profundidade escolhida.
O emprego de técnicas de preservação adequadas e a escolha correta de frascos de armazenamento (verificar tabela de requisitos para coleta de amostras de água) podem retardar as alterações químicas e biológicas que acontecerão, inevitavelmente, após abstração da amostra de seu ambiente natural. O tipo de frasco a ser utilizado depende da natureza da amostra a ser coletada e dos parâmetros a serem investigados, levando em consideração a estabilidade, a facilidade de transporte, o custo, a resistência à esterilização, etc.
Reavaliação de metodologia e interpretação dos dados
Para cada parâmetro é necessário saber:
Conhecimento adequado do seu significado;
Abrangência;
Limitações;
Confiabilidade;
Referências para comparações.
REQUISITOS PARA COLETA DE AMOSTRAS DE ÁGUA
Para garantia dos resultados analíticos deve-se seguir algumas recomendações quanto ao tipo de frasco, forma de coleta, volume de amostra, preservação, transporte e tempo para análise.
Abaixo tabela de coleta e preservação de amostras:
TABELA 01- PRESERVAÇÃO DE AMOSTRAS
	MATRIZ ÁGUA
	Parâmetro
	Frasco
	Preservação
	Volume (mL)
	Tempo de validade
	Alcalinidade
	Plástico
	Refrig. 0 a 6 °C
	100 
	14 dias
	Amônia
	Plástico
	H2SO4, até pH < 2 e Refrig. 0 a 6 °C
	100 
	20 dias
	Cloreto
	Plástico
	Refrig. 0 a 6 °C
	100 
	28 dias
	Cloro residual
	Plástico
	Refrig. 0 a 6 °C
	100 
	Imediata
	Cor
	Plástico
	Refrig. 0 a 6 °C
	50 
	48 horas
	Condutividade
	Plástico
	Refrig. 0 a 6 °C
	100 
	Imediatamente
	Cromo Total
	Plástico
	Refrig. 0 a 6 °C
	100 
	24 horas
	Dureza
	Plástico
	HNO3, Refrig. 0 a 6ºC
	100
	6 meses
	D.B.O
	Plástico
	Refrig. 0 a 6 ºC
	1000
	28 horas
	D.Q.O
	Plástico
	H2SO4, até pH < 2 e Refrig. 0 a 6 °C
	100
	28 dias
	Ferro Total e Dissolvido
	Plástico
	HCl, até pH < 2 e Refrig. 0 a 6 °C
	100
	28 dias
	Fluoreto
	Plástico
	Refrig. 0 a 6 °C
	100 
	28 dias
	Fosfato
	Plástico
	Refrig. 0 a 6 ºC
	100 
	48 horas
	Fósforo total
	Plástico
	H2SO4, até pH < 2 e Refrig. 0 a 6 °C
	100
	28 dias
	Microbiológico
	Vidro âmbar 
	Refrig. 0 a 6 ºC
	200
	24 horas
	Nitrato
	Plástico
	Refrig. 0 a 6 °C
	100
	48 horas
	Nitrato + Nitrito
	Plástico
	H2SO4, até pH < 2 e Refrig. 0 a 6 °C
	100
	28 dias
	Nitrito
	Plástico
	Refrig. 0 a 6 ºC
	100 
	48 horas
	Nitrogênio Amoniacal
	Plástico
	H2SO4, até pH < 2 e Refrig. 0 a 6 °C
	250
	28 dias
	Nitrogênio Kjedal total
	Plástico
	H2SO4, até pH < 2 e Refrig. 0 a 6 °C
	250
	28 dias
	Nitrogênio Orgânico
	Plástico
	H2SO4, até pH < 2 e Refrig. 0 a 6 °C
	250
	28 dias
	Nitrogênio total
	Plástico
	H2SO4, até pH < 2 e Refrig. 0 a 6 °C
	100
	28 dias
	Oxigênio Dissolvido
	Plástico
	Refrig. 0 a 6 °C
	1000
	Imediatamente
	Oxigênio Consumido
	Plástico
	H2SO4, até pH < 2 e Refrig. 0 a 6 °C
	200 
	7 dias
	Óleos e graxas
	Vidro âmbar
	HCL, até pH < 2 e Refrig. 0 a 6 °C
	500 
	28 dias
	pH
	Plástico
	Refrig. 0 a 6 °C
	100 
	Imediata
	Salinidade
	Plástico
	Refrig. 0 a 6 °C
	100 
	28 dias
	Sólidos totais
	Plástico
	Refrig. 0 a 6 °C
	200
	7 dias
	Sólidos Totais dissolvidos
	Plástico
	Refrig. 0 a 6 °C
	200
	7 dias
	Sólidos voláteis totais
	Plástico
	Refrig. 0 a 6 °C
	200
	7 dias
	Sólidos Suspensos
	Plástico
	Refrig. 0 a 6 °C
	200
	7 dias
	Sólidos sedmentaveis
	Plástico
	Refrig. 0 a 6 °C
	1000
	48 horas
	Sulfato
	Plástico
	Refrig. 0 a 6 °C
	100 
	28 dias
	Sulfeto
	Plástico
	Refrig. 0 a 6 °C
	100 
	Imediata
	Sulfito
	Plástico
	Refrig. 0 a 6 °C
	100 
	Imediata
	Turbidez
	Plástico
	Refrig. 0 a 6 °C
	50 
	48 horas
MÉTODOS DE ANÁLISES 
Características organolépticas
Principio do método
O método baseia-se na análise sensorial que utiliza os sentidos humanos (visão, olfato e paladar) para avaliar as características da água.
Material, reagentes e soluções
Becker de 125 mL.
Proveta
Procedimento
Transferir aproximadamente 100 mL da amostra previamente homogeneizada para um Becker de 250 mL;
Observar quanto a cor, presença de materiais em suspensão e sedimentáveis, turvação e odor. 
Anotar os resultados.
Potencial Hidrogênionico (pH) 
Principio do método
O pH pode ser determinado colorimetricamente ou potenciometricamente.
O método colorimétrico baseia-se na suposição de que duas soluções diferentes tenham a mesma concentração de íons hidrogênio, se elas produzirem intensidades de cores iguais com um dado indicador. Esses métodos utilizam as alterações de cor que certos corantes sofrem nas várias mudanças de pH. Essa mudança de cor se estende sobre uma faixa comparativamente ampla de pH. Os indicadores têm faixas definidas de pH para as alterações de cor. A precisão do indicador é maior no centro de sua faixa e menor quando se aproxima dos extremos.
Este método oferece uma estimativa do valor do pH, pois, são vários os interferentes que podem alterar ou impossibilitar sua utilização: águas muito turvas, fracamente tamponadas, cloradas ou coradas.
O método eletrométrico ou dos eletrodos de vidro (indicador) e calomelano (inferência) é o mais utilizado.
O eletrodo de vidro é usado universalmente para medir pH em solução altamente corada, em meio oxidante ou redutor e também em sistemas coloidais.
O eletrodo de calomelano é o eletrodo de referência e no seu interior apresenta um metal (Hg) em contato com seu sal, ligeiramente solúvel (HgCl2) e este por sua vez, em contato com uma solução de ânion comum (KCl). Esse eletrodo é utilizado nas determinações eletrométricas de pH, medidas de oxi-redução e outras medidas eletrométricas. Pode ser de 3 tipos: normal, decinormal e saturado, dependendo da concentração de KCl usado na sua preparação.
Material, reagentes e soluções
• Medidor de pH com eletrodo combinado; 			• Papel absorvente;
• Pisseta comágua purificada; 				• Solução Tampão pH 7,0 e 4,0
• Proveta de 100mL; 						• Becker de 125 mL.
Procedimento
Ligar o aparelho;
Calibrar o pH- metro com solução tampão 7,0 e 4,0;
Transferir aproximadamente 150 mL da amostra para um béquer de 250 mL.
Retirar o eletrodo do recipiente com solução de repouso KCl 3 Mol.L-1.
Lavar o eletrodo, com auxílio de uma pisseta, com jatos de água purificada e seca-lo suavemente com papel macio absorvente. 
Imergir o eletrodo na solução da amostra, agitar levemente com movimentos circulares, acionar a tecla para medição do pH e aguardar 1 (um) minuto para efetuar a leitura do pH no display.
Retirar o eletrodo da amostra e proceder a lavagem conforme itens anteriores
Guardar o eletrodo na solução de repouso.
OBS: sempre que mudar o eletrodo de uma amostra para outra lavar com água purificada e enxugar com papel absorvente.
Turbidez
Principio do método
Espalhamento de Rayleigh
É a dispersão da luz por partículas muito menores que o comprimento de onda dos fótons dispersados. Ocorre quando a luz viaja por sólidos e líquidos transparentes, mas se observa com maior frequência nos gases. A dispersão da luz solar na atmosfera é a principal razão pela qual o céu é azul.
Se o tamanho das partículas é maior que o comprimento de onda, a luz não se decompõe em suas componentes cromáticas e todos os comprimentos de onda são igualmente dispersados, motivo pelo qual, ao atravessar uma nuvem, esta se vê como branca. Para que a luz seja dispersada, o tamanho das partículas deve ser similar ou menor que o comprimento de onda. Partículas sólidas em líquidos (suspensões coloidais ou emulsões) podem ser analisadas utilizando-se esse fenômeno.
Material, reagentes e soluções
• Turbidímetro; 					• Papel absorvente;
• Pisseta com água purificada; 			• Becker de 125 mL;
• Proveta de 100mL; 					• Padrões de turbidez em NTU.
Procedimento urbidez
I.	Ligar o aparelho;
II.	Calibrar o turbidímetro com as soluções padrão em NTU;
III.	Transferir a amostra para uma cubeta;
IV.	Limpar a cubeta suavemente com papel macio absorvente;
V.	Lavar o eletrodo, com auxílio de uma pisseta, com jatos de água purificada e seca-lo. 
VI.	Fazer a medição da turbidez aguardando 1 (um) minuto para efetuar a leitura no display. 
Ferro
Principio do método
O ferro é medido na água através de processo colorométrico, pelo método da ortofenantrolina, que reage com o ferro ferroso produzindo um complexo laranja - avermelhado. Para a determinação do fero total deve-se proceder sua redução para a forma bivalente antes da etapa de colorimetria.
Material, reagentes e soluções
• Balão volumétrico de 50 e100mL;			• Solução tampão de acetato de sódio.
• Erlenmeyer de 125mL; 				• Ácido clorídrico concentrado;
• Pipeta volumétrica de 50mL;			• Espectrofotômetro;
• Pipeta graduada de 10mL; 				• Solução de hidroxilamina;
• Chapa aquecedora; 				• Solução de fenantrolina.
Procedimento
Preparo da curva padrão
A partir da Solução Padrão de ferro 10 mg.L-1, preparar soluções com diferentes concentrações para a realização da curva de calibração (Tabela 01).
 Em diferentes balões volumétricos adicionar os volumes da solução padrão de ferro e o restante de água purificada para completar 50 mL,
Tabela 1 Diluição dos padrões para curva de calibração 
	Balão
(50mL)
	 Ferro
(mg.L-1)
	VSolução padrão 10 mg.L-1
(mL)
	1
	0,10
	0,50
	2
	0,50
	2,50
	3
	0,80
	4,00
	4
	1,00
	5,00
	5
	1,50
	7,50
Tratar os padrões preparados do mesmo modo que a amostra.
Construir a curva de calibração.
Técnica de execução
Tomar 50 mL da amostra em um Becker de 50 mL e adicionar 2 mL de ácido clorídrico concentrado e 1 mL de solução de hidroxilamina;
Aquecer a ebulição por 3 min;
Esfriar a solução e completar o volume se necessário com água purificada;
Adicionar 10 ml de solução tampão de acetato de amônio e 2 ml de fenantrolina;
Homogeneizar e aguardar 15 minutos;
Realizar a leitura em espectrofotômetro no comprimento de onda de 510 nm;
Realizar uma prova em branco com água purificada.
 VIII.Calcular concentração com base na curva de calibração.
Nitrito
Principio do método
A determinação baseia-se na estimativa da coloração vermelha produzida quando o ácido sulfanílico e cloridrato de naphthylamina são adicionados a uma solução acidificada de nitrito. O método é muito sensível, e determina nitrito até o valor de 0,001 mgL-1. O desenvolvimento de cor é afetado pela temperatura, pH, tempo e pureza dos reativos. Durante o desenvolvimento de cor, deve-se evitar o efeito da luz solar direta. O processo de desenvolvimento de cor, que é devido a uma diazotação, requer condição fortemente ácida, entretanto, ao final, o pH deve ser moderado, pela adição de acetato de sódio.
Material, reagentes e soluções
• Balão volumétrico de 50 e 100mL; 			• Solução de ácido sulfanilico;
• Erlenmeyer de 125mL; 				• Solução de Hidrocloreto de naphtylamina;
• Pipeta volumétrica de 50mL; 			• Solução padrão de acetato de sódio;
• Pipeta graduada de 10mL; 				• Solução Padrão de nitrito 0,1 mg.L-1;
• Espectrofotômetro;
Procedimento
Preparo da curva padrão
A partir da Solução Padrão de nitrito de 0,1 mg.L-1, preparar soluções com diferentes concentrações para a realização da curva de calibração (Tabela 01).
 Em diferentes balões volumétricos adicionar os volumes da solução padrão de nitrito e o restante de água purificada para completar 50 mL,
Tabela 2 Diluição dos padrões para curva de calibração 
	Balão
(50mL)
	Nitrito
(mg.L-1)
	VSolução padrão 0,1 mg.L-1
(mL)
	1
	0,001
	0,50
	2
	0,003
	1,50
	3
	0,005
	2,50
	4
	0,01
	5,00
	5
	0,02
	10,00
Tratar os padrões preparados do mesmo modo que a amostra.
Construir a curva de calibração.
Técnica de execução
Tomar 50 mL da amostra em um Becker de 100 mL e adicionar 1 ml de ácido sulfanilico e homogeneizar 
Aguardar 5 minutos e acrescentar 1 mL de solução Hidrocloreto de naphtylamina e 1 mL de solução tampão de acetato de sódio;
Aguardar 20 minutos;
Realizar a leitura em espectrofotômetro no comprimento de onda de 543 nm;
Realizar uma prova em branco com água purificada.
Calcular concentração com base na curva de calibração.
REFERÊNCIAS
APHA - American Public Health Association.Standard methods for examination of water and wastewater 21th ed. Washington: EPS Group, 2005.
BRASIL. Portaria nº 2914 de 12 de dezembro de 2011 do Ministério da Saúde.
Dispõe sobre os procedimentos de controle e de vigilância da qualidade da água 
para consumo humano e seu padrão de potabilidade. Diário Oficial da União, Brasília, DF, 14 dez. 2011. Disponível em: <http://portal.saude.gov.br/portal/arquivos/pdf/port_2914_qualidade_h2o.pdf. Acesso em 31 de Dez. de 2011.
GOMES, Marco Antonio Ferreira. A água nossa de cada dia. Eco - 21, Rio de Janeiro, v. 1,