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Engenharia Ambiental Prof. Erlon Lopes Pereira O solo Degradação, poluição e medidas de controle O magma Os magmas são constituídos por uma mistura de rocha em estado variável de fusão com materiais voláteis, composta maioritariamente por silicatos a alta pressão e temperatura acompanhados por um conjunto variável, em proporção e tipo, de íons metálicos e compostos voláteis ricos em enxofre, podendo ainda conter cristais em suspensão, gases dissolvidos e por vezes bolhas de gás. Os magmas acumulam-se em geral dentro de câmaras magmáticas situadas entre os 15 e os 150 km de profundidade, com temperaturas que variam entre 650 e 1200 ºC, mas podendo atingir 1560 °C. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Rochas magmáticas extrusivas ou vulcânicas Rocha formada pelo magma solidificado fora da superfície terrestre UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Basalto Riolito Rochas magmáticas intrusivas ou plutônicas Rocha formada pelo magma solidificado dentro da superfície terrestre Gabro Granito Rochas sedimentares: conceito As rochas sedimentares apresentam-se em formas de camadas ou estratos. Nessas rochas encontramos fósseis, ao contrário das magmáticas. Elas são formadas a partir da cimentação ou junção sob alta pressão de restos de rochas preexistentes (sedimentos). As rochas sedimentares cobrem grande parte da superfície continental embora não sejam as mais abundantes do planeta. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Como as rochas sedimentares são formadas? UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Em função do tipo de sedimento que as constituem são classificadas em rochas sedimentares dentríticas, quimiogenicas e biogenicas Rochas sedimentares dentríticas: Predominantemente constituídas pelos detritos de outras rochas, resultante do processo conhecido como "meteorização" de outras rochas já existentes. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Rochas sedimentares quimiogenicas: originárias do processo de precipitação de minerais em solução e/ou evaporação. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Sal gema ou Halita Rochas sedimentares biogenicas: são rochas constituídas de sedimentos de origem biológica, resultado dos restos físicos de seres vivos ou resultantes de sua atividade. Ex: carvão. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Rochas metamórficas: é um tipo de rocha derivado da metamorfose (transformação) de rochas magmáticas ou sedimentares que sofrem modificação em sua composição atômica, devido à influência das diferentes condições do ambiente em que estão inseridas em comparação aos locais onde foram originalmente formadas. Dessa maneira, origina-se uma nova rocha, com novas propriedades e outra composição mineral. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental As rochas são formadas por dois ou mais minerais agrupados. Existem três classificações para as rochas, de acordo com a sua formação: magmáticas, sedimentares e metamórficas. Ex: o Granito é feito de quartzo e feldspato. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Os minerais são substâncias encontradas na natureza, formados por uma composição química equilibrada, resultante de milhões de anos de processos inorgânicos (ação do calor, pressão, etc). Todos os minerais são sólidos. Ex: feldspato, mica, quartzo. Características do solo UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Processos de formação do solo Quais os fatores que afetam a formação do solo? • A formação de um solo é afetada por uma série de fatores: •Clima (chuva e temperatura); •Materiais de origem (rocha matriz); •Topografia; •Biota (atividade biológica dos organismos vivos); •Tempo; •Ação humana. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Características do solo • Recurso básico que suporta toda a cobertura vegetal, sem a qual os seres vivos não poderiam existir. • Os solos são compostos por: UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Minerais inorgânicos: areia, silte e argila Matéria orgânica Ar, água e nutrientes Proporcionam sua estrutura Supre os nutrientes e retém a umidade São essenciais para os seres vivos Horizontes do solo • O solo é formado por várias camadas (horizontes), as quais têm diferentes composições biológicas, físicas e químicas: • Horizonte O: É o horizonte mais superficial, possui matéria orgânica (restos de vegetais e animais); detritos vegetais e substâncias húmicas. • Horizonte A: camada mineral de solo com teor relativamente alto de matéria orgânica e atividade biológica o que confere coloração escurecida (melanização). Existem diferentes tipos de horizontes A em função da sua composição. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Características do solo •Horizonte B: horizonte de materiais alterados com baixo teor de matéria orgânica. Horizonte rico em areia, silte e argila. •Horizonte C: matéria mineral não consolidada com pouca ação biológica; •Horizonte R: matéria mineral consolidada (rocha matriz). UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Propriedades do solo: Características morfológicas do solo • São características presentes e observáveis nos solos que permitem distinguir um determinado tipo de solo dos demais. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Cor É de fácil identificação e possibilita fazer inferências a respeito do conteúdo de matéria orgânica, tipos de óxidos de ferro, processos de formação, dentre outros. Para que se tenha um padrão de identificação de cor do solo, utiliza-se a Carta de Cores de Munsell (Munsell Color Charts), que considera as variações da cor em escalas de três componentes: matiz, valor e croma. Propriedades do solo: Características morfológicas do solo UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Textura A textura tem grande influência no comportamento físico-hídrico e químico do solo, e por isso, sua avaliação é de grande importância para o uso e manejo dos solos utilizados para a agricultura. É expressa pela proporção dos componentes granulométricos da fase mineral do solo, areia, silte e argila. No Brasil, a classificação de tamanho de partículas utilizada segue o padrão disposto a seguir (Embrapa, 1979): - Argila (< 0,002 mm) - Silte (0,002 - 0,05 mm) - Areia fina (0,05 - 0,2 mm) - Areia grossa (0,2 - 2 mm) Propriedades do solo: Características morfológicas do solo UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental As frações mais grosseiras do que a fração areia são: - Cascalho (2 - 20 mm) - Calhau (20 - 200 mm) - Matacão (> 200 mm) Deve ser observada em campo, na descrição morfológica, mas seu valor definitivo é dado pela análise granulométrica, realizada em laboratório. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Consistência A consistência diferencia a adesão e coesão de partículas do solo, e refere- se a resposta as forças externas do solo que tentam deformá-lo. Deve ser observada em campo em três condições de umidade: - Consistência seca - avalia o grau de resistência à quebra ou esboroamento do torrão. É classificada em solta, macia,ligeiramente dura, dura, muito dura, extremamente dura. - Consistência úmida - é dada pela friabilidade (reduzir a fragmentos) do torrão ligeiramente úmido. É classificada em solta, muito friável, friável, firme, muito firme, extremamente firme. - Consistência molhada - é observada em amostras molhadas, amassadas e homogeneizadas nas mãos. Avalia-se a plasticidade (capacidade do material em ser moldado), em três tipos: não plástica, ligeiramente plástica e muito plástica e; a pegajosidade (capacidade de aderência), em três tipos: não pegajosa, ligeiramente pegajosa e muito pegajosa. Propriedades do solo: Porosidade total UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental O espaço do solo não ocupado por sólidos e ocupado pela água e ar compõem o espaço poroso, definido como sendo a proporção entre o volume de poros e o volume total de um solo. É inversamente proporcional à Ds e de grande importância direta para o crescimento de raízes e movimento de ar, água e solutos no solo. A textura e a estrutura dos solos explicam em grande parte o tipo, tamanho, quantidade e continuidade dos poros. Porosidade do solo: tipos de poros UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Os tipos de poros estão associados à sua forma, que por sua vez tem relação direta com sua origem. Porosidade total (poros entre os elementos de textura + poros dos agregados+bioporos) Agregados do solo: São basicamente a união de partículas primárias do solo que se juntam através da atuação de microrganismos do solo, atividades de raízes de plantas e pela própria matéria orgânica do solo, formando pequenas estruturas responsáveis pela proteção do carbono do solo e manutenção de uma estrutura ideal para o desenvolvimento das plantas. A- agregados do solo; B- Torrão UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Bioporos: são arredondados e formados por morte e decomposição de raízes ou como resultado da atividade de animais ou insetos do solo, como minhocas, térmitas. Porosidade do solo: tipos de poros A classificação mais usual da porosidade refere-se à sua distribuição de tamanho em duas classes: micro e macroporosidade. A microporosidade é uma classe de tamanho de poros que, após ser saturada em água, a retém contra a gravidade. Os macroporos, ao contrário, após serem saturados em água não a retém, ou são esvaziados pela ação da gravidade. A funcionalidade desses poros fica evidente quando se considera que os microporos são os responsáveis pela retenção e armazenamento da água no solo e os macroporos responsáveis pela aeração e pela maior contribuição na infiltração de água no solo. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Porosidade do solo: o solo como reservatório UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Porosidade total do solo e separação em macro e microporosidade A determinação da porosidade total (Pt) em laboratório é feita, principalmente, de dois modos: 1) saturando-se uma amostra de solo e medindo-se o volume de água contido 2) por cálculo conhecendo-se a Ds e a Dp UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Porosidade: separação em macro e microporosidade A separação da porosidade total em micro e macroporos é feita em laboratório, drenando-se a água dos macroporos usando uma sucção leve (-6kPa) em mesa de tensão medindo-se o volume de água que permanece na amostra, que é igual ao volume de microporos. Conhecendo-se a Pt, calcula-se a macroporosidade por diferença. O tamanho aproximado ao limite entre micro e macroporos é 50 µm. Portanto: Em solos arenosos há predominância de macroporos enquanto em solos argilosos a tendência é predominar microporos. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Porosidade: separação em macro e microporosidade A origem do tamanho de poros relaciona-se ao tamanho de partículas e são considerados de natureza textural ou porosidade textural. Quando as partículas se organizam em agregados, há a criação de poros no solo, geralmente poros grandes entre agregados, sendo considerado porosidade estrutural, essa última é especialmente importante em solos argilosos onde os macroporos são formados como conseqüência da estruturação. Em solos argilosos bem estruturados como muitos latossolos temos porosidade textural dentro dos agregados e estrutural entre agregados, e nesses solos a macroporosidade é uma boa indicadora da condição estrutural ou física do solo. A aeração dos solos refere-se à habilidade de um solo atender a demanda respiratório da vida biológica do solo. Para isso, há necessidade de contínua troca de oxigênio e CO2 entre a atmosfera e o solo e, para que isso ocorra, é de grande importância a presença de macroporos. Normalmente, considera-se que o espaço aéreo de 10 % de macroporos é suficiente para arejar o solo e satisfazer a demanda respiratório no solo. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Compactação e diminuição da porosidade Compactar do Solo é reduzir os vazios deixando o solo mais denso. É um processo decorrente da manipulação intensiva, quando o solo perde sua porosidade, portanto, ocorre a redução do volume do solo com a expulsão de ar e que devido aos processos antrópicos. A compactação do solo é um efeito desejado em construções civis e de rodovias. Mas é altamente prejudicial em solos destinados à atividade agrícola e conservação ambiental. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental A Compactação afeta mais a distribuição dos poros do que a porosidade total Impacto negativo na difusão de oxigênio e crescimento de raízes Compactação e diminuição da porosidade UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Descompactação Escarificadores Arados Descompactadores com grades A aração escarificação e gradagem não só rompem o solo, mas também revolvem a terra e transferem estas partes compactadas para as camadas mais profundas. A utilização dessas máquinas, tem contribuído para o surgimento das camadas compactadas subsuperficiais (soleira, pé de arado ou pé de grade). A escarificação biológica – se baseia no cultivo de espécies com sistema radicular profundo, como nabo forrageiro e o milheto, para descompactar o solo. A escarificação biológica não envolve qualquer procedimento de distúrbio do solo. Além disso, o crescimento radicular das plantas em profundidade pode proporcionar uma maior atividade microbiológica, derivada dos rizo depósitos das raízes. Rotação de culturas e plantio direto Inserção de matéria orgânica 1- Argissolo UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Nesses solos é possível observar um desenvolvimento de cores, estrutura e textural diferenciadas da superfície para baixo. Os Argissolos formam uma classe bastante heterogênea que, em geral, tem em comum um aumento substancial no teor de argila, variando a partir da superfície de arenosa a argilosa, e de média a muito argilosa. São bem estruturados, apresentam profundidade variável e cores predominantemente avermelhadas ou amareladas. A fertilidade natural é variável, com predomínio de solos de relativa pobreza de nutrientes, embora ocorram áreas de ótima fertilidade natural. 2- Cambissolo UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Característica marcante: Incipiente (inicial) estágio de evoluçãodo horizonte subsuperficial, apresentando, em geral, fragmentos de rochas permeando a massa do solo e/ou minerais primários. Fraco desenvolvimento de estrutura e cor, pequeno ou nulo incremento de argila entre os horizontes superficiais e subsuperficiais e teores relativamente mais elevados de silte em profundidade. O horizonte B incipiente ocorre abaixo de horizonte superficial de cor escura, rico em matéria orgânica e muito fértil. 3- Chernossolo UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental São solos com evolução não muito avançada, caracterizando-se pela presença de um horizonte A normalmente espesso, escuro, bem estruturado. São solos moderadamente ácidos a fortemente alcalinos, ricos em carbono e matéria orgânica, muito férteis, com elevados teores de cálcio e magnésio. Geralmente pouco profundos podendo ou não apresentar aumento de teor de argila em profundidade. 4- Espodossolos UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Característica marcante: São predominantemente arenosos, desde a superfície a profundidade. Na superfície pode-se observar acúmulo de matéria orgânica associada a compostos de alumínio. Pode ou não conter compostos de ferro. São muito pobres e muito ácidos, com altos teores de alumínio trocável. 5- Gleissolo UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Solos constituídos por material mineral com horizonte glei (mineral e superficial), popularmente conhecido como tabatinga. Caracteriza-se pela forte manifestação de cores predominantemente acinzentadas, iniciando-se dentro dos primeiros 150 cm da superfície, imediatamente abaixo do horizonte A ou de horizonte orgânico. Material predominantemente argiloso e muito argiloso que passou por processos de oxidação e redução em ambiente hidromórfico saturado por água, mal ou muito mal drenados. Geralmente estão associados ao material sedimentar recente nas proximidades de cursos d’água. 6- Latossolo UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Característica marcante: Horizonte subsuperficial uniforme em cor, textura e estrutura (horizonte B latossólico). São solos profundos, em geral muito pobres, ocupando as superfícies mais velhas e estáveis da paisagem. A intemperização intensa dos constituintes minerais resulta na maior concentração relativa de argilo-minerais resistentes (óxidos e hidróxidos de ferro e de alumínio). São de textura variável, de média a muito argilosa, porosos, macios e permeáveis, apresentando pequena diferença no teor de argila em profundidade e, comumente, são de baixa fertilidade natural. 7- Luvissolos UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental São solos com horizonte B textural, alta saturação por bases e argila de atividade alta. Evolução pedogenética conjugada à produção de óxidos de ferro e mobilização de argila da parte mais superficial com acumulações em horizonte subsuperficial. Eram denominados anteriormente de Brunos Não Cálcicos. Normalmente são pouco profundos, de coloração avermelhada ou amarelada, com estrutura bem desenvolvida e alta fertilidade natural. 8-Neossolos UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Solos pouco evoluídos, sem horizonte B diagnóstico definido, seja pela reduzida atuação dos processos de formação ou por características inerentes ao material originário. Pouca diferenciação de horizontes, com individualização de horizonte A, seguido de horizontes C ou R (rocha), apresentando predomínio de características herdadas do material originário. São pouco evoluídos, jovens, constituídos por material mineral, ou por material orgânico com menos de 20 cm de espessura. 9- Nitossolos UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental São solos de textura argilosa ou muito argilosa nas partes superiores e que apresentam pouco ou nenhum incremento de argila em profundidade. São normalmente profundos, bem drenados, estruturados e de coloração variando de vermelho a brunada, moderadamente ácidos e de fertilidade natural muito variável. Em geral, são moderadamente ácidos são solos constituídos por material mineral, com pouca diferenciação textural e estrutura bem desenvolvida e cerosidade bastante nítida. 10- Organossolos UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental São solos orgânicos (solos com predominância de material orgânico sobre material mineral) pouco evoluídos, com elevados teores de carbono. De coloração preta, cinzenta muito escura ou brunada. São solos resultantes de acumulação de restos vegetais, em graus variáveis de decomposição, em condições de drenagem restrita (ambientes mal a muito drenados), ou em ambientes úmidos de altitudes elevadas. 11- Planossolos UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Em síntese, são solos constituídos por material mineral com horizonte A ou E seguidos de horizonte B mais pesado. Possuem horizonte superficial (O e A) de textura arenosa, que contrasta abruptamente com o horizonte subsuperficial imediatamente subjacente. Em profundidade ele se mostra adensado e extremamente endurecido quando seco, com acentuada concentração de argila, bem estruturado e de permeabilidade muito lenta. Apresentando visíveis sinais de hidromorfismo que se manifesta nos atributos de cores acinzentadas e oscilações visíveis. 12- Plintossolo UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Geralmente formadas por sedimentos argilo- arenosos em deposição. A característica mais importante desses solos é a presença de manchas ou mosqueados avermelhados (plintita), geralmente compondo um emaranhado de cores cinzentas, vermelhas e amareladas, bem contrastante com a matriz do solo. Pode ou não conter nódulos ou concreções que são constituídos por uma mistura de argila. São acidos, pobres em carbono orgânico reserva de nutrientes, mas ricos em ferro e alumínio, com quartzo e outros materiais. Encontram-se em regiões de escoamento lento de água como: relevo plano e suave ondulado, em áreas deprimidas e terços inferiores de encosta. 13- Vertissolos UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental A característica mais importante é a pronunciada mudança de volume conforme a variação do teor de umidade devido ao elevado teor de argilas. Possui a presença de fendas de retração largas e profundas que se abrem desde a superfície do solo, nos períodos secos. São de coloração acinzentada ou preta, sem diferença significativa no teor de argila entre a parte superficial e a subsuperficial do solo. São de elevada fertilidade química, mas apresentam problemas de natureza física, como baixa permeabilidade, textura muito pesada e drenagem lenta. • A ação antrópica tem modificado o solo de forma rápida e intensa, não permitindo a sua recomposição: •Desmatamento; •Erosão; •Escavações e aterros; • Impermeabilização; •Salinização; UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Atividades antrópicas e influência nas características do solo Atividades antrópicas e influência nas características do solo •Aplicações de fertilizantes e pesticidas; •Disposição de resíduos; •Práticas agropecuárias; •Mineração.• Consequentemente, tem-se constatado a degradação do solo em várias áreas, com muitos prejuízos para o próprio homem. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Degradação do solo • As atividades humanas causam muitas mudanças no solo, as quais podem ser: UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Alterações físicas Alterações químicas Mudanças na estrutura pela atividade agropecuária Queimadas Erosão Impermeabilização Movimentos de terra Disposição de resíduos sólidos e líquidos Salinização Aplicação de pesticidas Fertilização artificial Queimadas Degradação do solo • Essas alterações repercutem sobre os organismos vivos que vivem no solo, cujas atividades são importantes para garantir a sua fertilidade. • Exemplos: •A atividade agrícola é responsável por grandes modificações no solo, podendo provocar: • Desmatamentos de extensas áreas; • Erosão; UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Degradação do solo • Exemplos: • Mudanças na estrutura do solo; • Salinização; • Compactação; • Perda da fertilidade ao longo do tempo; • Poluição por fertilizantes e pesticidas. •A criação de animais em áreas restritas pode provocar, por causa do pisoteamento, a compactação do solo. Assim, recomenda-se ocupação alternada de áreas. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Degradação do solo • Exemplos: •Os movimentos de terra (áreas de empréstimo ou mineração) ocasionam profundas modificações em áreas extensas, deixando-as improdutivas e desfiguradas. •As queimadas, cujo o objetivo é a limpeza rápida dos terrenos, resultam em graves prejuízos ao solo, como: • Infertilidade, pela queima da matéria orgânica e de organismos; • Fechamento dos poros, reduzindo a penetração da água e do ar. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Degradação do solo • Salinização do solo •Pode ser natural ou consequência da prática de irrigação. •Salinização natural: • Carreamento, pela água, de sais dissolvidos de áreas vizinhas; • Nível da água subterrânea é muito elevado, a qual, ao evaporar, ocasiona o aumento da concentração de sais na camada superior do solo. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Degradação do solo • Salinização do solo •Salinização como consequência de irrigação mal executada: • Uso de água com alta salinidade; • Água aplicada em excesso (acumulação na camada superior do solo); • Drenagem inadequada da água aplicada. •Em regiões semiáridas, onde é intenso o processo de evaporação da água, os riscos de salinização são maiores. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Degradação do solo • Salinização do solo •O aumento do teor de sais causa prejuízos às culturas, podendo tornar o solo impróprio para práticas agrícolas. •Portanto, medidas devem ser adotadas para evitar ou minimizar a salinização do solo em projetos de irrigação, cujos objetivos são: • Reduzir a evaporação da água; • Aumentar a sua infiltração (drenagem adequada). UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Degradação do solo • Salinização do solo •Medidas de controle: • Utilização de águas com baixo teor de sódio; • Aplicação de quantidade suficiente de água; • Adequado sistema de drenagem; • Manutenção da bioestrutura superficial do solo para facilitar a infiltração da água (adubação orgânica, cobertura morta ou vegetal, cultivo correto, equilíbrio de nutrientes); UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Degradação do solo • Salinização do solo •Medidas de controle: • Redução da evaporação da água (barreiras vegetais, cobertura morta ou vegetal). • Rotação de culturas (plantas que absorvem os sais do solo). UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Degradação do solo • Erosão do solo •Processo de desagregação e remoção de partículas do solo pela ação da água (erosão hídrica) e do vento (erosão eólica). •Ocorre naturalmente de forma lenta, sendo intensificado pelo uso incorreto do solo, da água e da vegetação durante as atividades humanas. •O agente de erosão mais importante é a água, e a ação que mais contribui para esse processo é a supressão vegetal. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Degradação do solo • Erosão do solo •Processo de erosão: • Inicialmente, acontece o arraste uniforme da camada mais superficial (erosão laminar). • Com o tempo, vão se formando regos ou sulcos (erosão em sulcos). • O agravamento do processo conduz à formação de grandes valas ou grotas (voçorocas). UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Degradação do solo • Erosão do solo •Vários fatores contribuem para a maior ou menor ocorrência da erosão do solo: • Cobertura vegetal; • Intensidade, duração e frequência das chuvas; • Tipo de solo; • Topografia do terreno. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Degradação do solo • Erosão do solo •As atividades humanas também podem acelerar esse processo: • Desmatamento: áreas extensas, terrenos de encostas, mata ciliar, locais de solos erodíveis; • Práticas agrícolas: monoculturas, culturas não perenes, plantio em encostas, cultivo intensivo, uso de máquinas e implementos agrícolas; • Queimadas; • Agropecuária: criação excessiva de animais em áreas de pastagem; UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Degradação do solo • Erosão do solo • Movimentos de terra: escavações e aterros; • Alterações no escoamento natural das águas: barramentos, alterações nos cursos de água, drenagem artificial; • Impermeabilização do solo: construções, pavimentações, compactação; • Mineração; • Execução de obras. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Degradação do solo • Erosão do solo •Consequências: • Redução da produtividade agrícola: • Arraste da camada superior do solo (matéria orgânica e nutrientes); • Aumento da necessidade da aplicação de fertilizantes artificiais (maior custo de produção e problemas ambientais). • Desertificação resultante de erosão intensa que causa o esgotamento total do solo. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Degradação do solo • Erosão do solo •Consequências: • Assoreamento dos recursos hídricos: • Redução das calhas de escoamento e dos volumes de armazenamento, resultando em transbordamentos da água e inundações; • Redução da capacidade de fornecer água para seus diversos usos; • Soterramento de ovos de peixes e de outros organismos que se reproduzem no fundo dos mananciais; UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Degradação do solo • Erosão do solo •Consequências: • Assoreamento dos recursos hídricos: • Aumento da turbidez da água; • Diminuição da penetração da luz solar; • Redução da fotossíntese e, logo, da produção de oxigênio. • Deslizamentos de encostas pela erosão do solo em terrenos com grande declividade. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Degradação do solo • Erosão do solo •Medidas de controle: • Proteção da vegetação (medida mais eficaz): • Terrenos com grandes declividades (encostas); • Margens de recursos hídricos; • Terrenos de solos desagregáveis (erodíveis); • Ecossistemas como as florestas, as dunas e os manguezais; • Áreas de recarga de aquíferos. UFC DEHA - Departamento de EngenhariaHidráulica e Ambiental Degradação do solo • Erosão do solo •Medidas de controle: • Disciplinamento do uso/ocupação do solo: • A ocupação de terrenos de encostas deve ser feita de modo controlado; • Áreas de preservação permanente: topos de morro e terrenos com declividade > 100% (45°); • Taxas de ocupação e de permeabilidade variáveis com a inclinação do terreno. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Degradação do solo • Erosão do solo UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Ocupação do solo em terreno de encosta Degradação do solo • Erosão do solo •Medidas de controle: • Proteção do escoamento das águas: • Preservar os sistemas naturais de escoamento e armazenamento das águas (rios, riachos, lagos, lagoas, áreas de amortecimento de cheias, vales secos). • Práticas agrícolas adequadas: • Plantio em curva de nível em encostas; • Cordões de vegetação permanente; UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Degradação do solo • Erosão do solo •Medidas de controle: • Práticas agrícolas adequadas: • Controle das queimadas; • Rotação de culturas; • Associação de culturas (Ex.: milho + feijão); • Cobertura morta do solo; • Adubação orgânica. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Degradação do solo • Erosão do solo •Medidas de controle: • Controle dos movimentos de terra em obras de engenharia: • Remoção da vegetação apenas onde for realmente necessário (gradual); • Cobertura morta temporária nas áreas desmatadas; • Obras para dirigir ou reter o fluxo da água (valas, canais); • Espalhar os restos vegetais e a primeira camada do solo previamente removidos em áreas de empréstimos; UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Degradação do solo • Erosão do solo •Medidas de controle: • Controle dos movimentos de terra em obras de engenharia: • Regularizar a topografia das áreas de empréstimos; • Plantar gramíneas e executar sistemas de drenagem em taludes. • Reflorestamento de áreas degradadas: • Uso preferencial de vegetação nativa. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Poluição do solo • Qualquer alteração provocada nas suas características, por produtos químicos ou resíduos, tornando-o danoso ao homem e a outros organismos ou prejudicando os seus usos (Mota, 2012). UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Principais fontes de poluição do solo Fertilizantes artificiais Pesticidas Resíduos sólidos Esgoto Poluição do solo • Poluição por fertilizantes •O uso contínuo de grandes quantidades de fertilizantes pode ocasionar modificações no solo: • Decréscimo do teor de matéria orgânica; • Degradação de suas características físicas, alterando a capacidade de retenção e escoamento das águas. •Consequentemente, há uma maior lixiviação dos nutrientes aplicados, sendo necessário utilizá-los cada vez mais. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Poluição do solo • Poluição por fertilizantes •Os fertilizantes, alcançando os alimentos ou a água, podem causar danos à saúde humana: • Nitrato combina-se com a hemoglobina, causando a metemoglobinemia; • Nitrato, reagindo com aminas, produzem nitrosaminas, as quais são cancerígenas; • Impurezas químicas (arsênio e metais pesados) podem causar intoxicações, câncer, e outros danos. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Poluição do solo • Poluição por fertilizantes •O carreamento de fertilizantes para as águas superficiais pode resultar no problema da eutrofização. • Poluição por pesticidas •Os pesticidas, usados diretamente nas culturas ou por aplicação aérea, alcançam o solo, podendo permanecer por muito tempo ou serem carreados para as coleções de água. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Poluição do solo • Poluição por pesticidas •Nas plantas, no solo ou na água, os pesticidas podem incorporar-se à cadeia alimentar e causar danos à saúde humana. •Os principais impactos do uso de pesticidas são: • Aumento do número de pragas resistentes; • Destruição de insetos úteis; UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Poluição do solo • Poluição por pesticidas • Mortalidade de animais; • Desenvolvimento de pragas secundárias; • Interferência na formação da casca dos ovos de aves; • Destruição de plantas úteis; • Contaminação de alimentos de origem vegetal ou animal; • Danos à saúde humana. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Poluição do solo • Poluição por resíduos sólidos •A disposição de resíduos sólidos no solo pode resultar em vários problemas: • Desfiguração da paisagem; • Produção de maus odores; • Proliferação de insetos e roedores transmissores de doenças; • Presença de catadores (problema social e de saúde pública); UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Poluição do solo • Poluição por resíduos sólidos • Poluição da água (resíduos ou lixiviado); • Produção de gases (metano); • Poluição do ar (queima dos resíduos). UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Poluição do solo • Poluição por esgotos • Lançamento de resíduos líquidos (esgotos) no solo. •Os dejetos de origem humana contribuem para a transmissão de doenças (especialmente, verminoses). •Os esgotos domésticos ou industriais, dispostos no solo, podem alcançar mananciais de água por carreamento superficial ou infiltração, poluindo-os. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Poluição do solo • Medidas de controle: •Utilização controlada de fertilizantes; •Uso de adubação orgânica e adoção das medidas de controle da erosão; •Controle da aplicação de pesticidas; UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Poluição do solo • Medidas de controle: •Manejo ecológico e integrado de pragas para evitar ou reduzir o uso de defensivos agrícolas; •Destino adequado para os resíduos sólidos (aterros sanitários); •Sistemas adequados de esgotamento sanitário. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental A água Qualidade, poluição e medidas de controle Disponibilidade e usos da água • A maior parte do nosso planeta está coberta por água, porém somente uma pequena quantidade é utilizável. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental 97,5% 2,5% Distribuição de água na Terra Água salgada Água doce 68,9% 29,9% 0,9% 0,3% Distribuição de água doce na Terra Calotas polares e geleiras Águas subterrâneas Umidade dos solos Rios e lagos Disponibilidade e usos da água • Em termos globais, a água disponível é muito superior ao total consumido pela população. • Contudo, a distribuição é desigual, não estando de acordo com as necessidades das atividades humanas. • Além disso, a crescente degradação dos recursos hídricos prejudica os diversos usos da água. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Disponibilidade e usos da água • Os usos da água podem ser: •Consuntivos: • Abastecimento humano; • Abastecimento industrial; • Irrigação; • Dessedentação de animais. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Disponibilidade e usos da água •Não consuntivos: • Recreação e paisagismo; • Geração de energia elétrica; • Conservação da flora e fauna;• Navegação e pesca; • Diluição, assimilação e afastamento de despejos. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Disponibilidade e usos da água • Com o aumento da população e a intensificação das atividades humanas, há um maior consumo de água. • Consequentemente, são produzidos resíduos líquidos que voltam para os recursos hídricos, alterando a sua qualidade. • Cada uso requer uma determinada qualidade de água. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Disponibilidade e usos da água • Alguns usos provocam alterações nas características da água, tornando-a imprópria para outras finalidades. • Logo, há necessidade do manejo adequado dos recursos hídricos: •Compatibilizar os seus diversos usos; •Observar aspectos qualitativos e quantitativos para cada fim. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Propriedades da água • Peso específico: •Possibilita a existência do plâncton, que vivem em suspensão. • Viscosidade: •A resistência que a água oferece ao deslocamento ou atrito dos corpos em suspensão também permite a sobrevivência dos organismos planctônicos no meio líquido. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Propriedades da água • Tensão superficial: •A película existente no limite entre a água e o ar possibilita a movimentação de aves aquáticas, a sustentação de pequenos animais e a reprodução de insetos. •A introdução de substâncias tensoativas na água (sabões e detergentes) causa a redução ou o rompimento da rigidez da película de tensão superficial. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Propriedades da água • Calor específico e temperatura: •Devido ao seu alto calor específico, a água pode absorver grandes quantidades de calor sem que ocorram elevações bruscas de temperatura. •Mudanças na temperatura podem alterar outras propriedades da água: • ↑ T: redução da viscosidade e do teor de oxigênio dissolvido; • ↓ T (até 4 ºC): aumento da densidade. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Propriedades da água • Oxigênio dissolvido (OD): •Provém do ar (agitação da água) e da fotossíntese (transparência da água). •O teor de OD da água depende da altitude e da temperatura: • 8,4 mg/L a 25 °C e ao nível do mar; • 6,7 mg/L a 30°C e 1000 m de altitude. •A saturação de OD da água do mar é, em média, 20% inferior à da água doce, devido ao seu elevado teor de sais dissolvidos. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Saturação!! Propriedades da água • Transparência: •Tem grande importância ecológica: fotossíntese. •A elevação da cor ou da turbidez da água causa a diminuição da transparência. • Gás carbônico: • Indispensável à realização da fotossíntese. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Propriedades da água • Gás carbônico: •Proveniente do ar, da respiração dos organismos aquáticos e ou da decomposição da matéria orgânica. • Sais minerais: • Indispensáveis à realização da fotossíntese. •Nutrientes (NPK): eutrofização. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Propriedades da água • Matéria orgânica: • Fonte de carbono, nutrientes e energia para os seres heterótrofos; •A partir da sua decomposição, torna-se fonte de nutrientes e gás carbônico para os autótrofos. •O lançamento de resíduos na água pode aumentar a quantidade de matéria orgânica e, consequentemente, reduzir o OD do meio pela ação intensa da decomposição aeróbia. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Parâmetros de qualidade da água • Para caracterizar uma água, são determinados diversos parâmetros, os quais representam as suas caracterís- ticas físicas, químicas e biológicas. • Esses parâmetros são indicadores da qualidade da água e constituem impurezas quando alcançam valores superiores aos estabelecidos para determinado uso. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Parâmetros de qualidade da água UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Físicos Químicos Biológicos Cor Turbidez Temperatura Sabor e odor pH e alcalinidade Matéria orgânica Nutrientes (N e P) Oxigênio dissolvido Dureza Ferro e manganês Cloretos e fluoretos Outros Coliformes Algas Parâmetros de qualidade da água • Parâmetros físicos •Cor: • Presença de substâncias dissolvidas; • Pode ser causada por: • Ferro ou manganês; • Decomposição da matéria orgânica (principalmente vegetais); • Algas; • Esgotos industriais e domésticos. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Parâmetros de qualidade da água • Parâmetros físicos •Turbidez: • Presença de matéria em suspensão; • Pode ser causada por: • Argila; • Silte; • Substâncias orgânicas finamente divididas; • Microrganismos. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Parâmetros de qualidade da água • Parâmetros físicos •Temperatura: • Medida da intensidade de calor; • Influi em algumas propriedades da água. •Sabor e odor: • Causas naturais: algas, vegetação em decomposição, bactérias, fungos, sulfetos, sulfatos, cloretos; • Causas artificiais: esgotos domésticos e industriais. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Parâmetros de qualidade da água • Parâmetros químicos •pH: • Representa o equilíbrio entre íons H+ e íons OH-; • Indica se uma água é ácida (pH < 7), neutra (pH = 7) ou alcalina (pH > 7); • Depende da origem e das características naturais da água, mas pode ser alterado pela introdução de resíduos; • pH baixo: água corrosiva; • pH elevado: incrustações nas tubulações. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Parâmetros de qualidade da água • Parâmetros químicos •Alcalinidade: • Causada por sais alcalinos, principalmente de sódio e cálcio; • Mede a capacidade da água de neutralizar os ácidos; • Em teores elevados, pode proporcionar sabor desagradável à água; • Tem influência nos processos de tratamento da água (coagulação). UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Parâmetros de qualidade da água • Parâmetros químicos •Matéria orgânica: • Pode causar alguns problemas, como cor, odor, turbidez e consumo do oxigênio dissolvido pelos organismos decompositores; • Geralmente, são utilizados dois indicadores do teor de matéria orgânica na água: • Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO); • Demanda Química de Oxigênio (DQO). UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Parâmetros de qualidade da água • Parâmetros químicos •Nutrientes (N e P): • O nitrogênio pode estar presente na água sob várias formas: orgânica, amônia, nitrito e nitrato. • São causas do aumento do nitrogênio na água: • Esgotos domésticos e industriais; • Fertilizantes; • Excrementos de animais. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Parâmetros de qualidade da água • Parâmetros químicos •Nutrientes (N e P): • O fósforo encontra-se na água nas formas de: ortofosfato, polifosfato e fósforo orgânico; • Suas principais fontes são: • Dissolução de compostos do solo; • Decomposição da matéria orgânica; • Esgotos domésticos e industriais; UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Parâmetros de qualidade da água • Parâmetros químicos •Nutrientes (N e P): • Fertilizantes;• Detergentes; • Excrementos de animais. • São indispensáveis ao crescimento de algas, mas, em excesso, causam a eutrofização. Além disso, a amônia é toxica aos peixes, e o nitrato pode causar a metemoglobinemia. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Parâmetros de qualidade da água • Parâmetros químicos •Oxigênio Dissolvido (OD): • Indispensável aos organismos aeróbios; • Em condições normais, o teor de saturação de OD na água depende da altitude e da temperatura; • Águas com baixos teores de OD indicam que receberam matéria orgânica (decomposição aeróbia). UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Parâmetros de qualidade da água • Parâmetros químicos •Dureza: • Presença, principalmente, de sais alcalinos terrosos (cálcio e magnésio); • Em teores elevados: • Causa sabor desagradável e efeitos laxativos; • Reduz a formação da espuma do sabão, aumentando o seu consumo; • Provoca incrustações nas tubulações e caldeiras. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Parâmetros de qualidade da água • Parâmetros químicos •Dureza: • Classificação das águas, em termos de dureza (em CaCO3): • < 50 mg/L CaCO3: água mole; • Entre 50 e 150 mg/L CaCO3: água com dureza moderada; • Entre 150 e 300 mg/L CaCO3: água dura; • > 300 mg/L CaCO3: água muito dura. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Parâmetros de qualidade da água • Parâmetros químicos • Ferro e manganês: • Dissolução de compostos do solo ou de despejos industriais; • Causam coloração avermelhada (ferro) e marrom (manganês); • Conferem sabor metálico à água; • Águas ferruginosas favorecem o desenvolvimento de ferrobactérias, que causam maus odores e coloração à água, e obstruem canalizações. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Parâmetros de qualidade da água • Parâmetros químicos •Cloretos: • Geralmente, provêm da dissolução de minerais ou da intrusão de águas do mar; • Também podem advir dos esgotos domésticos ou industriais; • Em altas concentrações, conferem sabor salgado ou propriedades laxativas à água. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Parâmetros de qualidade da água • Parâmetros químicos • Fluoretos: • Têm ação benéfica de prevenção da cárie dentária; • Em concentrações mais elevadas, podem provocar: • Alterações da estrutura óssea; • Fluorose dentária: manchas escuras nos dentes. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Parâmetros de qualidade da água • Parâmetros químicos •Componentes inorgânicos: • Ex.: arsênio, metais pesados e cianetos. • A partir de despejos industriais ou atividades agrícolas, de garimpo e de mineração. •Componentes orgânicos: • Ex.: pesticidas, detergentes e compostos aromáticos. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Parâmetros de qualidade da água • Parâmetros biológicos •Coliformes: • São indicadores da presença de microrganismos patogênicos na água; • Os coliformes termotolerantes (E. coli) existem em grande quantidade nas fezes humanas e indicam que uma água recebeu esgotos domésticos. •Algas: • Produção de grande parte do OD da água; UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Parâmetros de qualidade da água • Parâmetros biológicos •Algas: • Em ambientes eutrofizados: • Sabor e odor; • Toxicidade; • Turbidez e cor; • Redução do OD (matéria orgânica); • Corrosão; • Interferência no tratamento da água; • Aspecto estético desagradável. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Padrões de qualidade da água • Os teores máximos de impurezas permitidos na água são estabelecidos em função dos seus usos. • Esses teores constituem os padrões de qualidade, os quais são fixados por entidades públicas. • Exemplos: padrões de potabilidade e de balneabilidade, para irrigação, para uso industrial. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Padrões de qualidade da água • Classificação das águas •Os mananciais são enquadrados em classes, definindo-se os seus usos e os requisitos a serem observados. •Águas superficiais: • Resolução nº. 357/2005 do CONAMA: • 5 classes para águas doces (salinidade ≤ 0,5 ‰); • 4 para águas salobras (0,5 ‰ < salinidade < 30 ‰); • 4 para águas salinas (salinidade ≥ 30 ‰). UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Padrões de qualidade da água • Classificação das águas •Águas superficiais: • Resolução nº. 357/2005 do CONAMA: • Alterada e complementada pelas Resoluções nº. 397/2008 e nº. 430/2011 do CONAMA, principalmente com relação aos padrões de lançamento de efluentes. • Importante nos programas de controle da poluição; • Após definida a classe, são adotadas as medidas preventivas e corretivas de controle da poluição. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Padrões de qualidade da água • Classificação das águas •Águas subterrâneas: • Resolução nº. 396/2008 do CONAMA: • 6 classes; • Enquadramento com base nos usos preponderantes mais restritivos atuais ou pretendidos, exceto para a Classe 4; • Ações de controle ambiental: adequação da água a uma classe, exceto para as substâncias que excedam aos limites estabelecidos devido à sua condição natural. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Padrões de qualidade da água • Padrões de potabilidade •Portaria nº. 2.914/2011 do Ministério da Saúde: • Procedimentos de controle e de vigilância da qualidade da água para consumo humano e seu padrão de potabilidade; • Água potável: água que atenda ao padrão de potabilidade estabelecido e que não ofereça riscos à saúde; • Padrão de potabilidade: conjunto de valores permitidos como parâmetro da qualidade da água para consumo humano. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Padrões de qualidade da água • Padrões de potabilidade •Portaria nº. 2.914/2011 do Ministério da Saúde: • Ausência de Escherichia coli em 100 mL; • Mínimo de 0,2 mg/L de cloro residual livre ou 2 mg/L de cloro residual combinado (reservatório e rede); • Máximo de 2,0 mg/L de cloro residual livre no sistema de abastecimento; • pH na faixa de 6,0 a 9,5. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Padrões de qualidade da água • Padrões de potabilidade •Portaria nº. 2.914/2011 do Ministério da Saúde: • Cianotoxinas (máx. de 1,0 µg/L microcistinas e 3,0 µg/L saxitoxinas); • Mananciais superficiais: • Monitoramento mensal de E. coli nos pontos de captação; • Se a média anual ≥ 1.000 NMP/100mL, deve-se realizar monitoramento de cistos de Giardia spp. e oocistos de Cryptosporidium spp. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Padrões de qualidade da água • Padrões de balneabilidade •Resolução nº. 274/2000 do CONAMA: • Águas doces, salobras e salinas. • Indicadores: coliformes termotolerantes, E. coli ou enterococos; • Categorias: própria (excelente, muito boa ou satisfatória) e imprópria; • Quando for utilizado mais de um indicador microbiológico, as águas terão as suas condições avaliadas de acordo com o critério mais restritivo. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Padrões de qualidade da água • Água para irrigação •Entre os requisitos a serem atendidos por uma água que se destina à irrigação, destacam-se os relacionados com: • Salinidade:• Expressa pela condutividade elétrica. Quanto maior a condutividade, maior o risco de salinidade. • Relação de Adsorção de Sódio (RAS): • Águas com alto teor de sódio podem alterar a estrutura dos solos, resultando na diminuição de sua permeabilidade. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Padrões de qualidade da água • Água para irrigação • Aspectos sanitários: • Resolução nº. 357/2005 do Conama; • Para irrigação de culturas consumidas cruas (OMS): • Coliformes fecais: máx. 1000 NMP/100 mL; • Nematoides intestinais: máx. 1 ovo/L. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Poluição da água • Quando a poluição da água resulta em prejuízos à saúde humana, diz-se que a água está contaminada. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Introdução de resíduos, na forma de matéria ou energia, de modo a torná-la prejudicial às pessoas e a outras formas de vida, ou imprópria para um determinado uso. Poluição da água • Fontes de poluição da água •Os poluentes podem alcançar as águas superficiais ou subterrâneas por meio de: • Lançamento direto; • Precipitação; • Escoamento superficial; • Infiltração. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Poluição da água • Fontes de poluição da água •As fontes de poluição da água podem ser: • Pontuais: • A poluição ocorre de forma concentrada, em um local determinado; • Ex.: tubulações emissárias de esgotos e galerias de águas pluviais. • Difusas: • A poluição ocorre de modo disperso, não se determinando um ponto específico; • Ex.: águas do escoamento superficial ou de infiltração. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Poluição da água • Fontes de poluição da água •Águas superficiais: • Esgotos domésticos e industriais; • Águas pluviais; • Resíduos sólidos (lixo); • Pesticidas e fertilizantes; • Detergentes; • Precipitação de poluentes atmosféricos (sobre o solo ou a água); • Carreamento de solo (erosão). UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Poluição da água • Fontes de poluição da água UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Poluição da água • Fontes de poluição da água •Águas subterrâneas: • Infiltração de esgotos (disposição no solo); • Infiltração de lixiviados de depósitos de resíduos sólidos no solo; • Infiltração de águas superficiais poluídas; • Vazamentos de tubulações ou depósitos subterrâneos; • Intrusão de água salgada; • Infiltração de resíduos de outras fontes (cemitérios, minas, depósitos de material radioativo). UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Poluição da água • Fontes de poluição da água UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Poluição da água • Consequências da poluição da água •Podem ser de caráter sanitário, ecológico, social ou econômico: • Prejuízos aos usos da água (ex.: veículo de transmissão de doenças); • Agravamento do problema de escassez de água de boa qualidade; • Elevação do custo do tratamento da água; • Assoreamento dos mananciais; UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Poluição da água • Consequências da poluição da água • Desvalorização das propriedades marginais; • Prejuízos à biota aquática; • Eutrofização; • Degradação da paisagem; • Impactos sobre a qualidade de vida da população. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Poluição da água • Principais consequências da poluição da água UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Elevação da temperatura Principais fontes Consequências Águas de resfriamento; Despejos industriais. Intensificação das reações químicas e biológicas; Redução do teor de oxigênio dissolvido; Diminuição da viscosidade da água. Poluição da água • Principais consequências da poluição da água UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Sólidos Principais fontes Consequências Erosão do solo; Esgotos; Lixo; Mineração. Assoreamento de recursos hídricos; Soterramento de animais e ovos de peixes; Aumento da turbidez da água. Poluição da água • Principais consequências da poluição da água UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Matéria orgânica Principais fontes Consequências Esgotos; Lixiviado; Dejetos; Eutrofização. Redução do oxigênio dissolvido (decomposição aeróbia); Liberação de maus odores (decomposição anaeróbia). Poluição da água • Principais consequências da poluição da água UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Microrganismos patogênicos Principais fontes Consequências Esgotos domésticos; Resíduos contaminados. Transmissão de doenças: Cólera; Giardíase; Amebíase; Poliomielite. Poluição da água • Principais consequências da poluição da água UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Nutrientes Principais fontes Consequências Esgotos; Fertilizantes; Decomposição vegetal. Eutrofização: Sabor e odor; Coloração; Toxicidade; Redução do oxigênio dissolvido. Poluição da água • Principais consequências da poluição da água UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Mudanças no pH Principais fontes Consequências Esgotos; Oxidação de matéria orgânica; Poluentes atmosféricos. Corrosão; Efeitos sobre a flora e fauna; Aumento da toxicidade de compostos (NH3, metais pesados); Influência no tratamento da água. Poluição da água • Principais consequências da poluição da água UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Substâncias tensoativas Principais fontes Consequências Sabões e detergentes; Esgotos industriais. Redução da viscosidade; Redução da tensão superficial; Danos à fauna; Espumas; Sabor e toxicidade. Poluição da água • Principais consequências da poluição da água UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Corantes Principais fontes Consequências Esgotos industriais. Cor na água (estética); Redução da transparência da água; Toxicidade; Prejuízos aos usos (manchas). Poluição da água • Lançamento de esgotos em recursos hídricos •Consumo de oxigênio • Aumento do teor de matéria orgânica; • Proliferação de microrganismos aeróbios; • Redução da concentração de OD (decomposição aeróbia); • Surgimento de microrganismos anaeróbios; • Produz gases e maus odores. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Poluição da água • Lançamento de esgotos em recursos hídricos •Consumo de oxigênio • Todo corpo hídrico tem condições de receber e depurar, por mecanismos naturais, certa quantidade de matéria orgânica (autodepuração). • Contudo, essa capacidade é limitada e depende das características do manancial e da quantidade de matéria orgânica introduzida. • A forma mais utilizada de estudar a autodepuração de um curso de água é pela Curva de Depressão de Oxigênio. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Poluição da água • Lançamento de esgotos em recursos hídricos •Consumo de oxigênio UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Poluição da água • Lançamento de esgotos em recursoshídricos •Consumo de oxigênio UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Poluição da água • Lançamento de esgotos em recursos hídricos •Consumo de oxigênio UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Poluição da água • Lançamento de esgotos em recursos hídricos •Vários fenômenos contribuem para a autodepuração de um curso de água: UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Físicos Químicos Biológicos Diluição; Turbulência da água; Sedimentação; Temperatura; Luz solar. Reações de oxida- ção e redução. Predatismo; Aglutinação; Produção de anti- bióticos e toxinas. Poluição da água • Lançamento de esgotos em recursos hídricos •Consumo de oxigênio UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental • Dependendo dos fenômenos de autodepuração, várias situações podem ocorrer: Poluição da água • Lançamento de esgotos em recursos hídricos •Consumo de oxigênio • Os valores mínimos de oxigênio dissolvido são definidos em função dos usos da água (CONAMA 357/2005). • A curva de depressão de oxigênio pode ser estudada por equações ou modelos matemáticos. • Um dos métodos mais tradicionais é o de Streeter e Phelps. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Poluição da água • Lançamento de esgotos em recursos hídricos •Eutrofização • É mais comum em águas paradas (lagos, lagoas, represas); • Aporte de nutrientes na água, principalmente nitrogênio e fosforo; • Crescimento excessivo de algas e plantas aquáticas; • Possível proliferação de cianobactérias, produtoras de cianotoxinas. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Poluição da água • Lançamento de esgotos em recursos hídricos •Eutrofização • O estado trófico de um corpo de água é indicado por alguns parâmetros de qualidade da água, como o fósforo, a clorofila a e a transparência: UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Classe de trofia Fósforo total (mg/m3) Ultraoligotrófico < 5 Oligotrófico 10 — 20 Mesotrófico 10 — 50 Eutrófico 25 — 100 Hipereutrófico > 100 Poluição da água • Controle da poluição da água •Ações corretivas: • Visam a eliminar ou a reduzir uma carga poluidora existente; • Exemplos: • Sistema de coleta e tratamento de esgotos domésticos e industriais; • Desativação de um depósito de resíduos sólidos a céu aberto; • Substituição e controle do tipo de pesticida ou fertilizante utilizado. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Poluição da água • Controle da poluição da água •Ações preventivas: • Objetivam evitar que o problema de poluição ocorra, devendo ser adotadas antes do início da atividade; • Exemplos: • Execução prévia de sistemas de coleta e tratamento de esgotos; • Disciplinamento do uso e ocupação do solo; • Destinação final adequada para os resíduos sólidos. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Poluição da água • Controle da poluição da água •As medidas de caráter preventivo são mais eficazes e menos onerosas. •As medidas mais eficientes de controle da poluição de um recurso hídrico consideram a bacia hidrográfica como um todo, já que a qualidade da água de um manancial depende dos usos e atividades desenvolvidas na sua área de contribuição. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Poluição da água • Controle da poluição da água •Um programa de controle de poluição da água deve ser desenvolvido por: 1. Diagnóstico da situação existente; 2. Definição da situação desejável; 3. Estabelecimento e desenvolvimento das medidas de controle; 4. Programas de acompanhamento; 5. Suporte institucional e legal. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Poluição da água • Controle da poluição da água •Diagnóstico da situação existente: • Apresentar a situação do corpo hídrico dentro do contexto de sua bacia hidrográfica, e identificar e estimar as principais fontes poluidoras. • Devem ser coletadas amostras em diversos locais e realizar análises para determinar vários parâmetros indicadores da qualidade da água. • No Brasil, tem sido utilizado o Índice de Qualidade da Água (IQA), calculado pela determinação de nove parâmetros. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Poluição da água • Controle da poluição da água •Diagnóstico da situação existente: • Parâmetros de qualidade de água do IQA: • OD; DBO; coliformes termotolerantes; temperatura; pH; nitrogênio total; fósforo total; sólidos totais; turbidez. • Outra forma de expressar a qualidade de um corpo hídrico é por meio do Perfil Sanitário, traçando-se curvas com os valores determinados para diversos parâmetros, ao longo de seu percurso. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Poluição da água • Controle da poluição da água •Diagnóstico da situação existente: UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Exemplos de perfil sanitário Poluição da água • Controle da poluição da água •Diagnóstico da situação existente: • A carga diária (kg/dia) de um poluente presente num esgoto é dada por: • Onde: • C = concentração do poluente, em mg/L (ou g/m3); • Q = vazão, em m3/dia. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Carga = C ×Q 1000 Poluição da água • Controle da poluição da água •Diagnóstico da situação existente: • A carga diária por habitante (carga per capita) é dada por: • Onde: • CPC = carga per capita, em kg/hab·dia; • Carga = carga diária, em kg/dia; • Pop = população, em habitantes. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental CPC = Carga Pop Poluição da água • Controle da poluição da água •Diagnóstico da situação existente: • Para esgotos industriais, pode-se determinar uma população que produziria a mesma carga poluidora (população equivalente), a qual é calculada por: • Onde: • Pe = população equivalente, em habitantes. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Pe = Carga CPC Poluição da água • Controle da poluição da água •Definição da situação desejável: • Os requisitos de qualidade da água dependem dos seus usos. • Após a definição dos usos, classifica-se o manancial, e, então, adotam-se medidas para o atendimento aos requisitos da classe estabelecida. • Deve-se determinar as cargas poluidoras que o recurso hídrico pode receber em função de sua capacidade de autodepuração (ex.: definição de padrões de lançamento de efluentes). UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Poluição da água • Controle da poluição da água •Medidas de controle: • Implantação de sistemas de coleta e tratamento de esgoto; • Coleta e destino adequado dos resíduos sólidos; • Controle da utilização de fertilizantes e pesticidas; • Disciplinamento do uso e da ocupação do solo; • Preservação de terras úmidas; UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Poluição da água • Controle da poluição da água •Medidas de controle: UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Poluição da água • Controle da poluição da água •Medidas de controle: • Proteção das margens de recursos hídricos; • Controle de erosão do solo; • Reuso da água; • Afastamento das fontes de poluição; • Modificações no processamento industrial. UFC DEHA - Departamento de EngenhariaHidráulica e Ambiental Poluição da água • Controle da poluição da água •Medidas de controle: UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Poluição da água • Controle da poluição da água •Programas de acompanhamento: • A OMS sugere três tipos para acompanhamento da qualidade das águas: • Monitoramento: locais e frequência de avaliação previamente determinados. • Vigilância: avaliação praticamente contínua da qualidade da água. • Estudo especial: levantamento de uma situação momentânea (necessidade específica) para uma rápida tomada de decisão. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Poluição da água • Controle da poluição da água •Suporte institucional e legal: • Política Nacional do Meio Ambiente (PNMA); • Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais Renováveis (IBAMA); • Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA); • Superintendência Estadual do Meio Ambiente (SEMACE); • Secretaria Municipal de Urbanismo e Meio Ambiente (SEUMA). UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Sistemas de saneamento Introdução • O Saneamento tem como objetivo, por meio da adoção de várias medidas, garantir às pessoas um ambiente com as condições que proporcionem o seu bem-estar físico, mental e social, ou seja, a sua saúde. • As atividades do Saneamento compreendem: •Abastecimento de água; •Sistemas de esgoto; UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Introdução • As atividades do Saneamento compreendem: •Coleta e destino final do lixo; •Drenagem de águas pluviais; •Controle de insetos e roedores; •Controle dos alimentos; •Controle da poluição ambiental. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Introdução • Logo, são necessários profissionais de diversas áreas. • Saneamento básico: •Abastecimento de água; •Esgotamento sanitário; •Gestão de resíduos sólidos; •Drenagem. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Sistemas de saneamento Abastecimento e tratamento de água Sistemas de abastecimento de água • Introdução •Os sistemas de abastecimento de água têm como objetivo proporcionar o suprimento desse recurso na qualidade e na quantidade necessárias aos seus diversos usos. •A água destinada ao consumo humano não deve conter impurezas em níveis superiores aos valores dos padrões de potabilidade, os quais foram fixados, no Brasil, pela Portaria nº. 2.914/2011 do Ministério da Saúde. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Sistemas de abastecimento de água • Introdução •Os padrões de potabilidade são limites máximos de impurezas físicas, químicas e biológicas que podem estar presentes na água, sem causar danos à saúde humana. •O abastecimento de água deve ser feito considerando a quantidade necessária aos seus diversos usos nos domicílios: • Ingestão; • Preparação de alimentos; UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Sistemas de abastecimento de água • Introdução •O abastecimento de água deve ser feito considerando a quantidade necessária aos seus diversos usos nos domicílios: • Lavagem de utensílios; • Higiene corporal; • Lavagem de roupas; • Afastamento de dejetos; • Higiene do ambiente. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Sistemas de abastecimento de água • Introdução •O consumo de água, por habitante, varia em função de vários fatores: • Hábitos; • Poder aquisitivo; • Nível de educação sanitária; • Tipo de cidade; • Características climáticas. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Sistemas de abastecimento de água • Introdução •Nos sistemas públicos, são adotados consumos per capita médios de água, variáveis em função do porte da cidade. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Cidades População (hab) Consumo (L/hab·dia) Povoado rural < 5.000 90 – 140 Vila 5.000 – 10.000 100 – 160 Pequena 10.000 – 50.000 110 – 180 Média 50.000 – 250.000 120 – 220 Grande > 250.000 150 – 300 Fonte: Von Sperling (2005) Sistemas de abastecimento de água • Introdução •No Nordeste do Brasil, têm sido adotados valores menores para pequenos aglomerados urbanos (80 L/hab·dia). •O abastecimento de água pode ser individual ou coletivo. •As soluções individuais se aplicam às zonas rurais, mas ainda são utilizadas em cidades devido à inexistência de sistemas coletivos, o que tem resultado em problemas sanitários. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Sistemas de abastecimento de água • Introdução •A água para consumo humano pode ser obtida de várias formas: • Captação da água de chuva (cisternas); UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Sistemas de abastecimento de água • Introdução • Mananciais subterrâneos (fontes de encostas, poços); UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Sistemas de abastecimento de água • Introdução • Mananciais superficiais (rios, riachos, lagos, lagoas, açudes). UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Sistemas de abastecimento de água • Introdução •Nem sempre a água está disponível nos mananciais com a qualidade recomendada para o consumo humano, havendo necessidade de tratamento para torná-la potável. •As águas de fontes de encostas e de poços profundos estão menos sujeitas à contaminação do que as de poços rasos e de mananciais superficiais. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Sistemas de abastecimento de água • Cisternas •São utilizadas, principalmente, em zonas rurais, em regiões onde há carência de água (regiões semiáridas). •São reservatórios construídos para acumular água durante o período de precipitações pluviométricas para utilização na época de estiagem (secas). UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Sistemas de abastecimento de água • Cisternas •Dimensionamento (volume): • Onde: • V = volume da cisterna (L); • k = coeficiente correspondente às perdas (valor usual = 1,1); • N = número de consumidores; • C = consumo unitário de água (L/consumidor·dia); • D = tempo de armazenamento de água (dias; valor usual = 240 dias). UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental V = k∙N∙C∙D Sistemas de abastecimento de água • Cisternas •Dimensionamento (volume): UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Consumidor Consumo mínimo (L/consumidor·dia) Homem* 14 Bovino 53 Equino 41 Caprino, ovino ou suíno 6 Ave (galinha) 0,2 * Água para beber, cozer alimentos e higiene do corpo, exceto banho. Fonte: Embrapa/Cpatsa (1984) Sistemas de abastecimento de água • Cisternas •Dimensionamento (área de captação): • Onde: • A = área de captação (m2); • V = volume da cisterna (m3); • Cs = coeficiente de escoamento superficial; • p = precipitação média anual dos anos mais secos (m). UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental A = V Cs∙p A captação de água para as cisternas pode ser feita a partir das coberturas das edificações ou do próprio reservatório, ou em área do solo adjacente. Sistemas de abastecimento de água • Cisternas •Dimensionamento (área de captação): • O coeficiente de escoamento superficial (Cs) é a relação entre o volume escoado e o volume precipitado, e depende do tipo de material. UFC DEHA - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental
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