Águas_aula1

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Profa. Cristiane da Costa Bresolin 
2014/1 
Distribuição da água na terra 
 
 
 
 
 
 
 
Distribuição da água na terra 
 
 Quantidade de água disponível para o consumo humano: 
 4.149.200Km3 
 
 Problemas: má distribuição 
 contaminação dos mananciais 
 
 Consumo de água: 120-200 litros/habitante/dia (zona urbana) 
 
 Florianópolis 450 mil hab. X 150L/dia = 67.500 m3/dia 
 
 Economia!!!!!! 
 Evitar contaminação! 
Consumo de água 
O ciclo hidrológico 
O ciclo hidrológico 
 Consiste de três etapas principais: 
1ª) AÇÃO DOS RAIOS SOLARES E DOS VENTOS: 
 
 Evaporação da água através das superfícies hídricas e ascensão 
do vapor. 
 Nas regiões superiores da atmosfera, a temperatura é menor 
do que na superfície terrestre, provocando a condensação do 
vapor sob a forma de nuvens; 
 
ETAPA DE PURIFICAÇÃO (“DESTILAÇÃO”) 
O ciclo hidrológico 
2ª) PRECIPITAÇÃO DAS NUVENS: Retorno da água à 
superfície terrestre sob a forma de chuva, neve ou granizo; 
 
3ª) CONTATO COM O SOLO: A água escoa sobre as 
superfícies ou percola pelas camadas superpostas da 
mesma. O destino final é o mar. 
 Formação dos cursos d´água 
 Infiltração através das camadas do solo até atingir o nível 
freático. 
ETAPAS DE CONTAMINAÇÃO 
O ciclo hidrológico 
 A água da chuva contém gases dissolvidos, provenientes 
do ar (O2, N2 e CO2) ou de atividades industriais (H2S, SO2), 
cloreto (regiões litorâneas), poeira, microrganismos 
 
 A água é um ótimo solvente, exercendo uma série de ações 
sobre as rochas, provocando a dissolução de sais e o 
carreamento de partículas em suspensão. 
Ação da água sobre as rochas 
 Ação dissolvente: a água é um ótimo solvente 
 
 Ação hidratante: muitos minerais hidratam-se facilmente 
(aumento no volume, desagregação de rochas) 
 
 Ação oxidante: a ação combinada da água e do oxigênio 
dissolvido promove a corrosão de metais e a mineralização 
(oxidação de detritos orgânicos) 
Ação da água sobre as rochas 
 Ação de carbonatação: Quando há CO2, a água que entra em 
contato com rochas calcáreas apresenta-se dura: 
CaCO3 + H2O + CO2  Ca(HCO3)2 
 Carbonato (insolúvel) Bicarbonato (solúvel) 
 
 Ação mecânica: ação erosiva sobre as rochas, contribuindo 
para seu desgaste. 
Qualidade das Águas e Uso e Ocupação 
 do Solo na Bacia Hidrográfica 
Pastagem e 
agricultura 
Matas e florestas 
Fertilizantes 
agrotóxicos 
Drenagem urbana 
Área urbana 
Esgotos 
Esgotos 
Distrito industrial 
Loteamento 
Matéria orgânica em 
decomposição 
efluentes 
Partículas de solo 
Poluição 
 
De maneira geral, as fontes de poluição para as águas 
superficiais e subterrâneas são: 
 
 Esgotos domésticos 
 Despejos industriais 
 Escoamento superficial (chuva) 
 Área urbana (lixo) 
 Área rural (fertilizantes, 
agrotóxicos) 
Consequências da poluição 
 Prejuízos ao abastecimento humano/veículo de transmissão de 
doenças. 
 Prejuízos a outros usos da água (industrial, irrigação, pesca, 
recreação). 
 Agravamento dos problemas de escassez de água de boa 
qualidade. 
 Elevação do custo do tratamento da água, refletindo-se no preço a 
ser pago pela população. 
 Assoreamento dos mananciais, resultando em problemas de 
diminuição da oferta de água e de inundações. 
Consequências da poluição 
 Desvalorização das propriedades marginais. 
 Prejuízos aos peixes e a outros organismos aquáticos: 
desequilíbrios ecológicos. 
 Proliferação excessiva de algas e de vegetação aquática, com suas 
consequências negativas. 
 Degradação da paisagem. 
 Impactos sobre a qualidade de vida da população. 
Destino dos Resíduos Industriais - “Visão antiga” 
Matéria -prima 
Processos Industriais 
Produtos 
Resíduos 
sólidos 
Resíduos 
líquidos 
Uso de Água e Destino dos Resíduos 
Industriais – “Visão atual” 
Matéria -prima 
Processos Industriais 
Produtos 
RIO 
Sub-produtos Resíduos 
sólidos 
MP para 
outros 
processos 
Tratamento 
Resíduos 
líquidos ETE 
 reuso 
 
ETA 
 
Insumos: 
 Energia 
 Água 
 Produtos químicos 
 Materiais 
Qualidade da água 
INDICADORES DE QUALIDADE DAS ÁGUAS 
 
 Parâmetros físicos 
 Parâmetros químicos 
 Características físico-químicas 
 Parâmetros microbiológicos 
 Legislação 
 
Parâmetros Físicos 
 Cor : resulta da existência, na água, de substâncias em solução: Fe, 
Mn, matéria orgânica, algas. 
 
A presença de cor na água é indesejável: 
 Fábricas de papel e têxtil: irá tingir as fibras 
 Alimentação de caldeiras: irá carbonizar, provocando incrustações. 
 
 Temperatura: 
 Os organismos têm limites de tolerância térmica  afeta a fauna 
  taxa de reações químicas e biológicas 
  oxigênio dissolvido 
  taxa de transferência de gases (mau cheiro) 
 
 Turbidez: indica a presença de material em suspensão. Prejudica a 
aparência. 
 Reduz a incidência de luz e a fotossíntese, afetando a cadeia alimentar do 
sistema e a capacidade de auto-depuração. 
 Matéria suspensa que precipita rapidamente: sedimento 
 Matéria suspensa que precipita vagarosamente (colóides): provoca a 
TURBIDEZ 
 Águas de superfície: turbidez ↑ 
 Águas subterrâneas: turbidez ↓ 
 
 
 Odor e sabor: resultam de causas naturais (algas, vegetação em 
decomposição, bactérias, fungos, compostos orgânicos, etc) e 
artificiais (esgotos domésticos e industriais). H2S. 
 
 
 Potencial hidrogeniônico (pH): agressividade da água 
(corrosão), afeta a fisiologia das espécies (adaptadas à 
neutralidade), provoca a precipitação de elementos químicos 
(interfere na solubilidade), valores extremos afetam a eficácia dos 
coagulantes. Deve ser de 6,0 a 9,0. 
 
 Alcalinidade: causada por sais alcalinos (carbonatos e 
bicarbonatos, hidróxidos), principalmente de Na e Ca. Mede a 
capacidade de neutralizar os ácidos. 
 Os bicarbonatos podem liberar CO2 quando submetidos ao calor 
nas caldeiras. 
Parâmetros Químicos 
•Dureza: resulta da presença de sais alcalino terrosos (Ca e 
Mg), ou de outros metais bivalentes. 
Causa sabor desagradável e efeitos laxativos, reduz a 
formação de espuma do sabão, provoca incrustações nas 
tubulações de caldeiras. 
Se a água estiver apresentando teores 
desses cátions acima de 150 mg/L, então 
a água é dura; se estiver abaixo de 75mg/L, a 
água é mole; e se for entre 75 e 150 mg/L, a 
água é moderada. 
 
 Cloretos: conferem sabor salgado e propriedades laxativas à água. 
Aceleram os processos de corrosão. 
 
 Nitrogênio: causa a eutrofização da água. Compreende nitrogênio 
orgânico, amônio, nitrito, nitrato. 
 
 Fósforo: HPO3- (ortofosfatos). Causa a eutrofização da água. 
 
 Ferro e Manganês: causam coloração avermelhada ou marrom, 
manchando roupas, conferem sabor amargo e propiciam o 
desenvolvimento de ferrobactérias causadoras de mau cheiro, 
coloração e incrustações (Fe2O3). 
 Fluoretos: em concentrações adequadas, são benéficos no combate 
às cáries, mas podem causar fluorose dentária (mancha 
esbranquiçada nos dentes) quando estão em alta concentração. 
 
O teor de flúor na água é definido de acordo com o clima e a temperatura de cada 
região, pois isso afeta o consumo médio diário de água por pessoa. Para o Estado 
de São Paulo, o teor ideal de flúor é de 0,7 mg/l (miligramas por litro), podendo 
variar entre 0,6 a 0,8 mg/l. A ausência temporária ou variações da substância não 
tornam a água imprópria para consumo. 
 
 Gases dissolvidos: dióxido de carbono, oxigênio, sulfeto de 
hidrogênio, metano. 
 CO2 e H2S: decomposição de materiais orgânicosna água. 
 O2: contato do ar com a água 
 CH4: decomposição de material biológico. 
 
 Oxigênio dissolvido: indispensável aos organismos aeróbios. É 
preciso haver uma provisão de OD para a manutenção dos 
processos de auto-depuração. 
 A maioria dos organismos não suporta OD < 4,0 mg/L. 
 
 Sólidos Totais (ST) expressam a quantidade total de 
compostos orgânicos e inorgânicos, solúveis e em suspensão. 
 Sólidos dissolvidos (SD): quando utilizamos o sobrenadante 
de uma amostra filtrada. 
 Sólidos em suspensão (SS): retidos de uma amostra filtrada. 
 Sólidos voláteis (SV): medir a concentração de matéria 
orgânica. 
 Sólidos fixos (SF): corresponde aos compostos inorgânicos. 
 
Características Físico-Químicas 
Secagem 
105°C/2horas 
filtração 
Calcinação 
550°C/2h 
Sólidos Voláteis (SV) 
 
SV = ST – SF 
SF = sólidos fixos 
 
SF = mcad+amostra (calcianda) – mcad 
Sólidos Totais (ST) 
 
ST = mcad+amostra (secagem) – mcad 
Cálculos: 
1. Os seguintes resultados foram obtidos para uma amostra de 50 
mL de água residuária: 
 
-massa do cadinho: 61,023 g 
-massa do cadinho com o resíduo da evaporação a 105ºC: 
61,539 g 
-massa do cadinho com o resíduo da ignição a 550ºC: 61,435 g 
 
Determine a concentração de sólidos totais e de sólidos voláteis. 
 
Exercício: 
Parâmetros físico-químicos 
 Demanda Química de Oxigênio (DQO): é a 
concentração de oxigênio necessária para oxidar a 
matéria orgânica por ação de um agente químico 
produzindo CO2 e H2O. Teste rápido. 
Demanda Química de Oxigênio (DQO) 
método indireto 
 Baseia-se na oxidação da matéria orgânica por dicromato de potássio em 
meio ácido (H2SO4) em ebulição por duas horas, e o sulfato de prata é o 
catalisador. 
 A amostra deve ser diluída adequadamente para que haja excesso de 
dicromato. 
 A quantificação do dicromato que reagiu é equivalente à matéria orgânica 
presente no meio e é determinada espectrofotométricamente pelo Cr+3 
gerado na redução do dicromato a 600 nm 
 Calcula-se a concentração de Cr+3 por meio de uma curva de calibração. 
 
 O resultado é expresso em termos de massa de oxigênio consumido 
(mgO2/L) 
 
 (CaHbOc) + Cr2O7
-2 + H+ Cr+3 + CO2 + H2O 
 amarelo verde 
Cálculo teórico da demanda de oxigênio de um composto: 
 Exemplo: ácido acético 
 C2H4O2 + 2O2 2 CO2 + 2H2O 
 60 g -----2x32g 
 1 g-----X g O2 
 X= 64/60 = 1,07 gO2 
Carbono orgânico total (COT) – método direto 
Todo o carbono é transformado em CO2 a altas temperaturas 
Detector específico para CO2 – Infra-vermelho 
COT teórico 
C + O2 CO2 
12gC 32gO2 
1gC XgO2 = 2,67gO2 
 
 Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO): é a quantidade de 
oxigênio necessária para oxidar biologicamente a matéria 
orgânica, degradada em 5 dias a 20°C (DBO5). 
 
Há consumo de O2 e liberação de energia, utilizada para síntese 
celular. 
 
É importante para ser utilizada na avaliação do impacto ambiental 
provocado pelo lançamento de um determinado efluente nos 
mananciais naturais. 
Parâmetros físico-químicos 
Demanda Bioquímica de Oxigênio 
Cálculo: ODt1 – ODt5 = 5 * fator de diluição (100) = 500mgO2/L 
 Em 5 dias, tenho o O2 consumido para a oxidação da matéria 
orgânica. 
OD OD 
5dias, 20 °C 
8mgO2 
3mgO2 
t1 t5 
Significado da Determinação de DQO e DBO: 
 Relação DQO/DBO 
 Biodegradabilidade de uma água residuária: 
 
DQO/ DBO 
baixa  fração biodegradável elevada 
elevada  fração inerte elevada 
Esgotos domésticos brutos  DQO/DBO entre 1,7 a 2,4 
• DQO/DBO < 2,5 facilmente biodegradável 
• 5,0 > DQO/DBO > 2,5 exige cuidados na escolha do processo biológico 
• DQO/DBO > 5 o processo biológico tem pouca chance de sucesso 
Lançamento de esgotos nos corpos d´água e o efeito da auto-depuração 
Zona de degradação: água com 
aspecto escuro e sujo; DBO atinge o 
valor máximo no ponto de 
lançamento do esgoto, porém começa 
a cair com a atividade dos 
microrganismos heterotróficos 
aeróbios; sólidos sedimentam; 
amônia é produzida. 
Zona de decomposição ativa: o 
teor de oxigênio atinge o mínimo, 
podendo atingir condições 
anaeróbias; DBO continua 
decrescendo com a atividade de 
microrganismos aeróbios e 
anaeróbios; oxigênio é reintroduzido 
no sistema pela aeração e pela 
diminuição da atividade dos 
microrganismos. 
Zona de recuperação: a atividade 
microbiana é muito baixa devido a 
grande parte da matéria orgânica ter 
sido degradada; a reaeração excede a 
desoxigenação; nitrogênio 
predomina na forma de nitritos e 
nitratos; proliferação de algas; 
peixes e outros organismos 
retornam ao sistema. 
Zona de águas limpas: retorno às 
condições de origem, porém, não 
exatamente às características 
iniciais, verificadas pela presença 
de nitratos, fosfatos, sais 
dissolvidos que antes não estavam 
presentes. 
PARÂMETROS MICROBIOLÓGICOS 
Bactérias, Vírus e Protozoários 
 
As bactérias do grupo coliforme habitam normalmente o intestino 
de homens e de animais, servindo portanto como indicadoras da 
contaminação de uma amostra de água por fezes. 
Coliformes fecais e totais 
Escherichia coli (~80%) – fácil detecção 
Coliformes totais e fecais em Petrifilm EC 
Colônias de E. Coli são azuis ou vermelho-azulada 
Legislação