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Aula 16 Qualidade da Água

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Professora: Mayara Moraes 
Pontifícia Universidade Católica de Goiás 
Engenharia Civil 
• Tradicionalmente, a Hidrologia se ocupava 
basicamente da quantidade da água, e não da 
sua qualidade. 
 
• Esta ótica está bem presente em grande parte 
dos livros de hidrologia aplicada. 
 
• Entretanto, cada vez mais, é importante in-
cluir um conhecimento mínimo de qualida- 
de de água no estudo de hidrologia. 
• Há uma interligação entre qualidade e 
quantidade de água: 
– Muitos problemas de qualidade estão associados 
à quantidade de água disponível para diluição de 
poluentes. 
• Muitas fontes de poluentes surgem junto com 
a própria formação do escoamento. 
• Hidrólogos não devem se dedicar apenas a 
questões de quantidade de água. 
– Profissionais com uma visão mais abrangente 
são muito necessários. 
 
• Água – Elemento vital para as atividades 
humanas e para a manutenção da vida. 
– Para satisfazer as necessidades humanas e 
ambientais, é necessário que tenha certas 
características que variam com o seu uso. 
• Análises clínicas: Tanto quanto possível isenta de sais e 
outras substâncias em solução ou suspensão. 
• Navegação e geração de energia: Requisito de não ser 
excessivamente agressiva às estruturas. 
• Pocessos biológicos, incluindo a manutenção dos 
ecossistemas, a alimentação humana e a desse-
dentação animal: Exigências intermediárias. 
“Alteração das características 
da água por quaisquer 
ações ou interferências, 
sejam elas ou não 
provocadas pelo homem: 
(Braga et al., 2005). 
 
 
Origem da palavra: 
Relacionada à condição 
estética da água, que parece 
suja quando a poluição pode 
ser percebida a olho nu. 
• Entretanto, a alteração 
da qualidade da água 
não se manifesta 
apenas em 
características estéticas. 
 
• A água aparentemente 
limpa pode conter 
micro-organismos 
patogênicos e 
substâncias tóxicas. 
 
• Classificação quanto à facilidade com que se 
visualiza o ponto em que estão sendo 
lançados no corpo d’água receptor: 
 
– Cargas pontuais: Introduzidas por lançamentos 
facilmente identificáveis e individualizados, como 
os despejos de esgoto de uma indústria. 
– Poluentes difusos: Lançados de forma distribuída 
(não é fácil identificar como são produzidos), 
como substâncias provenientes de áreas agrí-
colas, ou de drenagem pluvial urbana. 
• Aspectos fundamentais da qualidade da água 
são, normalmente, apresentados em termos 
de concentração de substâncias na água. 
– A concentração é expressa como a massa da 
substância por volume de água, em mg/l, ou 
g/m³. 
 
𝐶 =
𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎
𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒
 
Exemplo: 
 
Ao acrescentar e dissolver 12 mg de sal em um 
litro de água pura, obtém-se água com uma 
concentração de 12 mg/l de sal. 
• Na realidade, a mistura de um poluente lançado 
no rio com a água deste rio não é imediata. 
– Ao longo de um trecho de comprimento “L” a jusante 
do ponto de lançamento, a água não pode ser 
considerada completamente misturada. 
– Ex.: Confluência dos rios Amazonas e Negro – águas 
fluem lado a lado por vários km até que suas águas se 
misturem. 
 
• A rapidez com que um poluente se mistura à 
água do rio depende da turbulência, e a 
turbulência depende da velocidade e da 
quantidade de obstáculos e curvas. 
• Uma estimativa útil para um lançamento lateral 
em um rio pode ser obtida pela equação a seguir 
(Yotsukara, 1968 apud Chapra, 1997): 
 
𝐿𝑚 = 8,52 ∙ 𝑈 ∙
𝐵2
𝐻
 
 
– Lm = Distância a partir do ponto de lançamento para a 
qual pode se considerar que a mistura é completa (m); 
– B = Largura média do rio (m); 
– H = Profundidade média do rio (m); 
– U = Velocidade da água (m/s). 
 
Conceito ANA: 
Vazão de um rio necessária para diluir um 
efluente até que a concentração final da mistura 
seja inferior a um dado limite. 
 
𝐶𝐹 =
𝐶𝑅 ∙ 𝑄𝑅 + 𝐶𝐴 ∙ 𝑄𝐴
𝑄𝑅 + 𝑄𝐴
 
 
DADO 
 
A carga ou fluxo de um poluente ou 
substância é dada pelo produto entre a 
vazão e a concentração. 
 
𝑊 = 𝑄 ∙ 𝐶 (
𝑔
𝑠 𝑜𝑢
𝑘𝑔
𝑠 ) 
 
𝑸𝑭 = 𝑸𝑹 +𝑸𝑨 
• Avaliação da qualidade da água: 
– De acordo com algumas características físicas, 
químicas ou biológicas denominadas parâmetros 
de qualidade de água. 
• Freqüentemente, mas não necessariamente, estes 
parâmetros são apresentados como concentração de 
certas substâncias presentes na água. 
– Os valores destes parâmetros são importantes 
para a caracterização da água frente aos usos a 
que ela se destina. 
• Por exemplo, para ser bebida a água não pode ter 
uma concentração excessiva de sais. 
• Principais parâmetros de qualidade de água: 
– Temperatura 
– Salinidade 
– Oxigênio dissolvido (OD) 
– pH 
– DBO (poluentes orgânicos biodegradáveis) 
– Concentração de coliformes fecais 
– Concentração de metais pesados (Pb, Hg) 
– Concentração de nutrientes para algas (N, P) 
– Turbidez 
– Concentração de sólidos 
– Cor e odor 
– Entre outros 
 
• A temperatura da água afeta algumas 
características físicas e químicas da água. 
– Exemplo: solubilidade dos gases e densidade 
• A temperatura também afeta o 
comportamento dos micro-organismos. 
– Exemplo: velocidade com que os microorganismos 
degradam a matéria orgânica 
 
• O efeito de quase todos os outros poluentes 
varia com a temperatura!! 
 
As principais fontes de 
efluentes térmicos são 
as usinas termo-
elétricas, sejam elas 
nucleares ou a carvão. 
 
Barragens com reservatórios profundos também 
podem despejar água com temperatura alterada 
em relação ao rio original. 
 
Tomada de água no fundo = água fria e sem 
oxigênio 
• Parâmetro importante na análise da poluição de 
um rio. 
– Oxigênio necessário para manter as condições de vida 
dos seres que vivem na água. 
 
• Concentrações de oxigênio dissolvido variáveis. 
– Consumo de oxigênio pelos seres vivos, especialmente 
os organismos decompositores de matéria orgânica. 
– Produção de oxigênio na água por fotossíntese de 
plantas e algas aquáticas ou por reareação, no 
contato com a atmosfera. 
 
• Entrada de oxigênio = reoxigenação 
– A reoxigenação tem um limite, que é a 
concentração máxima de OD na água para uma 
dada temperatura (COD-sat). 
 
 COD-sat  Temperatura 
 COD-sat  Salinidade 
 
Tabela: Condições de pressão atmosférica média 
ao nível do mar, com salinidade zero: 
• O OD tem papel fundamental na manutenção 
da vida aquática. 
• Limite inferior de tolerância para peixes: 4 
mg/l (referência) 
– Valor real dependente da espécie. 
• Certos peixes necessitam de concentrações de OD 
superiores para sobreviver, ou apresentar certos tipos 
de comportamento. 
– Valores inferiores a 3mg/l tendem a ser 
prejudiciais para a maior parte dos vertebrados 
aquáticos. 
• Salmão: 
– Depende de altíssimas 
concentrações de oxigênio 
dissolvido para sobreviver. 
• Ideal: 9 mg/l 
• Aceitável: entre 7-8 mg/l 
• Fatal: inferior a 3.5 mg/l 
• Dourado: 
– Apresenta melhor crescimento 
e utilização de alimento 
quando cultivado em altas 
concentrações de oxigênio 
dissolvido, com valores 
superiores a 5 mg/l . 
 
• Expressa o grau de acidez ou alcalinidade da 
água (valores de 0 a 14): 
– pH < 7: Águas ácidas 
– pH > 7: Águas alcalinas 
• O pH do meio (água) controla as reações 
químicas de muitos outros poluentes. 
– Valores baixos de pH aceleram a decomposição de 
materiais potencialmente tóxicos. 
– Valores altos de pH podem levar a um aumento 
na concentração de amônia, que é tóxica para 
os peixes. 
• Matéria orgânica presente na água: 
Decompostapor microorganismos que, em 
geral, consomem oxigênio no processo de 
decomposição. 
 
• DBO = Demanda Bioquímica de Oxigênio: 
– Representa o consumo potencial de oxigênio para 
decompor a matéria orgânica existente na água. 
– Medida a partir de uma coleta de amostra que 
deve ser mantida a 20C. 
• Medição da DBO: 
– Tomar amostra com quantidade 
desconhecida de matéria organica 
consumidora de OD 
– Medir a concentração inicial de OD 
– Guardar amostra por 5 dias a 20C, sem incidência de luz 
(para evitar fotossíntese) 
– Medir a concentração final de OD 
– Calcular a diferença entre as concentrações de OD 
 
Este tipo de medição padronizada resulta num valor 
conhecido como DBO5,20 porque é realizada 
durante 5 dias a 20C. 
 
OXÍMETRO 
• Inúmeros tipos de micro-organismos presentes 
nas águas: 
– Alguns podem indicar presença de dejetos de origem 
animal. 
• A água com micro-organismos de origem humana é 
potencialmente nociva, porque muitos tipos de doenças são 
transmitidas via a água. 
• Testar a água para todos os micro-organismos 
potencialmente patogênicos: $$$! 
• Mais comum: Verificação da presença ou concentração 
da bactéria Escherichia coli. 
• Bactéria presente nos sistemas digestivos de animais de sangue 
quente 
• Normalmente não é nociva, mas é usada como indicativo de 
contaminação com fezes humanas (ou de outros animais). 
 
• Presença e concentração de 
E.coli: 
– Medida e expressa através da 
concentração de coliformes 
fecais em Número Mais Provável 
(NMP) por 100 ml de água 
 
NMP/100ml. 
• Poluentes ou parâmetros conservativos: 
– Não reagem com o meio ou com outras 
substâncias, e não alteram a sua concentração por 
processos físicos, químicos e biológicos, exceto a 
mistura. 
– Ex.: Sal. 
 
• Poluentes ou parâmetros não conservativos: 
– Se transformam em contato com o meio ou 
reagem com outras substâncias, alterando sua 
concentração ao longo do tempo. 
– Ex.: Coliformes fecais, temperatura, DBO. 
Conservativos 
Não conservativos 
• Os poluentes interagem com o meio e, além da 
diluição, podem alterar sua concentração por: 
– Reações químicas 
– Consumo na cadeia trófica 
– Sedimentação (deposição no fundo) 
– Trocas com a atmosfera 
• Em geral, representam-se as transformações das 
substâncias com modelos simples como o decaimento 
de primeira ordem, em que a taxa de reação é 
linearmente proporcional à concentração. 
 
𝑑𝐶
𝑑𝑡
= −𝑘𝐶 
 
• Um dos exemplos mais interessantes é a inter- 
relação entre OD e DBO em ambiente aquático. 
 
Se esperássemos mais tempo: DBO5,20: 
Por que não esperar??? 
• Tempo = $$$! 
• Comportamento razoavelmente previsível a 
partir dos 5 dias – Exponencial decrescente. 
 
A diminuição da concentração de OD, significa que 
oxigênio está sendo consumido pela matéria 
orgânica que está se degradando (DBO). 
 
 
 
 
 
 
Portanto, a DBO também está diminuindo, 
e tende a zero. 
 
L = DBO 
remanescente 
 
t = tempo 
k1 = coeficiente de decaimento (com unidades de tempo
-1) 
L = concentração de DBO 
L0 = concentração de DBO no instante t=0 
C = concentração de OD 
C0 = concentração de OD no instante t=0 
 
• Quando é medida a DBO5,20 de uma amostra 
de água, é calculada a diferença entre a 
concentração inicial de OD e a concentração 
de OD cinco dias depois. 
 
• Para saber a quantidade total de OD que a 
matéria orgânica poderia ter consumido, se 
houvesse tempo para isso, é necessário 
estimar o valor de L0, que é conhecida co- 
mo DBO Última ou DBO Total. 
 
 
• Valores típicos de k1 podem ser encontrados a 
partir de medições de consumo de OD com 
duração maior do que 5 dias. 
 
• Valores típicos de laboratório: entre 0,1 e 0,35 
• Valores práticos: entre 0,2 e 0,5 dias-1 
– Valores mais altos: efluentes não tratados 
– Valores mais baixos para água relativamente 
limpa. 
Alguns valores típicos de DBO total: 
• O oxigênio dissolvido na água de um rio vai 
sendo consumido pela decomposição da 
matéria orgânica. 
 
• Por outro lado, a água é reoxigenada através 
da fotossíntese de plantas aquáticas e do 
contato com o ar atmosférico na superfície. 
– Valores de OD dinâmicos! 
 
• Característica importante dos rios: Capacida-
de de se recuperar do impacto causado por 
poluentes. 
• Considera-se um rio com água bastante limpa, 
em que a DBO é próxima de zero e a 
concentração de OD está próxima da saturação. 
 
• Em um ponto, é lançado um efluente com alta 
concentração de DBO e concentração de OD 
próxima de zero. 
 
• No ponto de lançamento do efluente poluído 
ocorre um aumento súbito da concentração de 
DBO e uma redução da concentração de OD. 
– Estes valores vão voltando ao normal, com o tempo. 
 
• RESOLUÇÃO DO CONAMA Nº 357, de 17 de 
março de 2005: 
– Definição de classes de acordo com os usos da 
água e definição da qualidade da água mínima 
para cada uso. 
– Estabelecimento de valores limites para alguns 
parâmetros de qualidade de água para cada 
classe. 
• Classe especial 
– Águas destinadas ao abastecimento para o 
consumo humano, com desinfecção simples. 
 
• Classe 1 
– Águas destinadas a: 
• Recreação de contato primário (natação, vela...); 
• Aqüicultura e atividades de pesca; 
• Abastecimento para consumo humano após 
tratamento; 
• Irrigação de hortaliças que são consumidas cruas; 
• Irrigação de parques, jardins, campos de esportes 
e lazer, com os quais o público tem contato direto. 
• Classe 2 
– Águas destinadas a: 
• Pesca amadora e recreação de contato secundário 
• Irrigação de hortaliças que não são consumidas cruas e sem 
remoção de pele 
• Irrigação de áreas de lazer de contato indireto do público. 
 
• Classe 3 
– Águas destinadas à irrigação de culturas arbóreas ou 
cereais, ou à dessedentação de animais. 
 
• Classe 4 
– Águas destinadas à navegação ou paisagismo. 
 
Valores limites de alguns parâmetros de 
qualidade de água para diferentes classes, de 
acordo com a resolução CONAMA de 2005.

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