Aula 3 Química das Aguas Parte 2

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 Num cenário global, a Química Ambiental 
 
 Associa a poluição com o desenvolvimento sócio-econômico 
 
ÁGUA... 
 Tecnicamente, as águas naturais não são puras (sais) 
 
  A água é um bem natural de alto valor agregado 
  Vários tipos de substâncias tóxicas podem ser encontradas 
na água 
  Diferentes processos químicos ocorrem, naturalmente, nas 
águas e definem suas características 
 pH, cor, presença de sais e matéria orgânica dissolvida 
 
Leituras sugeridas ??? 
 
 
Recapitulando ... 
2 
Usados para a MONITORAÇÃO e FISCALIZAÇÃO ambiental com 
base na legislação CONAMA nº 357, de 17 de março de 2005 
 
 CETESB: Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental 
(Secretaria de Meio Ambiente de SP) 
 - http://www.cetesb.sp.gov.br/ 
 
 IGAM: Instituto Mineiro de Gestão das Águas 
 - http://www.igam.mg.gov.br/ 
INDICADORES DE QUALIDADE DAS ÁGUAS 
Parâmetros de qualidade: propriedades/características da água 
 Verificar a qualidade e adequação para o uso 
3 
O APORTE de substâncias nos mananciais 
 
  Origina-se de várias FONTES: 
 - Efluentes domésticos e industriais 
 - Escoamentos superficial urbano e agrícola 
 
Cada uma dessas FONTES possui características próprias quanto 
aos poluentes que transportam, como: 
 - Contaminantes orgânicos (que deveriam ser biodegradáveis) 
 - Nutrientes (que podem causar eutrofização) 
 - Bactérias ... 
 - Relação com o tipo de uso e ocupação do solo 
INDICADORES DE QUALIDADE DAS ÁGUAS 
PRECEDENTES: 
4 
Mesmo separando os poluentes em grupos, 
 a diversidade das indústrias existentes aumenta, ainda 
mais, a variabilidade dos contaminantes aportados nos corpos de 
água 
INDICADORES DE QUALIDADE DAS ÁGUAS 
Torna-se praticamente impossível a determinação sistemática de 
todos os poluentes que possam estar presentes nas águas 
superficiais, em tempo relativamente curto... 
Existem parâmetros de qualidade 
de água, levando em conta 
os POLUENTES mais 
REPRESENTATIVOS 
Físicos 
Químicos 
Microbiológicos 
Bioensaios ecotoxicológicos 
5 
PRECEDENTES: 
Os Parâmetros de Qualidade: Classificação 
1) PARÂMETROS FÍSICOS 
Temperatura, condutividade elétrica, sólidos, cor e turbidez 
 
Temperatura 
Medida na fonte 
 
- O aumento da T diminui a solubilidade de gases**, como o O2 
 - Favorece processos anaeróbicos 
 Mau cheiro (produtos de degradação) 
 
** VIDE “Material de Apoio” para mais informações 
INDICADORES DE QUALIDADE DAS ÁGUAS 
6 
PARÂMETROS FÍSICOS DE QUALIDADE 
Temperatura, condutividade elétrica, sólidos, cor e turbidez 
 
 É ocasianada pelas substâncias dissolvidas que se dissociam ou 
ionizam e cuja dissolução/ ionização também é função da temperatura 
 
 Muitos sais encontrados nas águas são de origem antropogênica 
- Descargas industriais 
- Consumo de sal nas residências 
- Fluidos biológicos da população e animais 
 
MONITORAÇÃO  IDENTIFICAR MODIFICAÇÕES NA COMPOSIÇÃO 
 
7 
PARÂMETROS FÍSICOS DE QUALIDADE 
Temperatura, condutividade elétrica, sólidos, cor e turbidez 
 
  Impurezas na água contribuem para o aumento na 
quantidade de sólidos 
 
Corresponde às diversas partículas, sedimentáveis ou não e que 
podem ser separadas por FILTRAÇÃO 
 
 
 
 A MEDIÇÃO DOS SÓLIDOS (não dissolvidos) é o “peso” dos 
sólidos filtráveis, expresso em mg/L 
8 
Temperatura, condutividade elétrica, sólidos, 
cor e turbidez 
 
Cor 
 NATURAL: teor de matéria orgânica decomposta e íons 
( principalmente de Fe e Mn ) 
 
 ALTERADA: ações antropogênicas ... 
Fotocolorímetro da ALFAKIT 
Turbidez 
 É uma medida que representa o quanto uma amostra de água 
interfere na luz que passa por ela 
 
  Águas turvas desfavorecem a 
fotossíntese de vegetações submersas 
(menos vegetação  menos peixes) 9 
Temperatura, condutividade elétrica, sólidos, 
cor e turbidez 
 
10 
http://www.fazforte.com.br/blog/wp-content/uploads/2014/06/stockvault-the-boy132921.jpg, 
acesado 22-08-17 
http://cimentonacional.com.br/wp-content/uploads/2010/07/corregoi.jpg, acesado 22-08-17 
 
2) PARÂMETROS MICROBIOLÓGICOS 
 
 Coliformes fecais e totais 
 
 -.Bactérias encontradas principalmente nos intestinos de animais 
de “sangue quente” 
  Não representam, por si só, perigo à saúde 
 
 - Dentre as cepas: Escherichia coli é de origem fecal 
 
 
 Estreptococos totais 
 
 - Bactérias patogênicas “importantes” e não patogênicas 
 
 - Classificadas em grupos diferentes (sinais clínicos e sintomas) 
 
Escherichia coli 
11 
3) BIOENSAIOS ECOTOXICOLÓGICOS (ENSAIOS DE 
TOXICIDADE) 
 
Determinação do potencial tóxico de um agente químico ou de uma 
mistura 
  Efeito (resposta) de poluentes sobre organismos vivos 
 
Métodos 
  O crustácio Ceriodaphnia dubia é colocado em contato com 
a água contendo as substâncias em avalição 
 
 
12 
http://cfb.unh.edu/cfbkey/html/Organisms/CClad
ocera/FDaphnidae/GCeriodaphnia/Ceriodaphnia
_dubia/ceriodaphniadubia.html; 
acessado 13-09-16 
3) BIOENSAIOS ECOTOXICOLÓGICOS (ENSAIOS DE 
TOXICIDADE) 
 
Determinação do potencial tóxico de um agente químico ou de uma mistura 
  Efeito (resposta) de poluentes sobre organismos vivos 
 Métodos 
  O crustácio Ceriodaphnia dubia é colocado em contato com a água 
contendo as substâncias em avalição 
 
  Os efeitos observados definem o grau da toxicidade: 
 Aguda (efeito de 0 a 96 horas) 
  observação principal é o efeito morte 
 
 Crônica (efeito de 1/10 do ciclo vital até a 
 totalidade da vida do organismo) 
  resposta causa mudanças comportamentais, 
 alterações fisiológicas, reprodutivas, etc 
13 
4) PARÂMETROS QUÍMICOS 
 
1. Alcalinidade, dureza, pH 
2. Oxigênio dissolvido, demanda bioquímica de oxigênio (DBO), 
demanda química de oxigênio (DQO) 
3. Série de nitrogênio (orgânico, amoniacal, nitrato e nitrito) 
4. Fósforo total 
5. Surfactantes 
6. Óleos e graxas 
7. Cianetos 
8. Fenóis e demais contaminantes orgânicos 
9. Ânions (cloretos, sulfetos) 
10. Íons metálicos (ferro, potássio, sódio, magnésio, manganês, 
alumínio, zinco, bário, cádmio, níquel, chumbo, cobre, cromo (III), 
cromo (VI), selênio, mercúrio), arsênio e boro 
INDICADORES DE QUALIDADE DAS ÁGUAS 
14 
PARÂMETROS QUÍMICOS 
 
Alcalinidade, dureza, pH 
Oxigênio dissolvido, demanda bioquímica de oxigênio (DBO), demanda 
química de oxigênio (DQO) 
Série de nitrogênio (orgânico, amoniacal, nitrato e nitrito) 
Fósforo total 
Surfactantes 
Óleos e graxas 
Cianetos 
Fenóis e demais contaminantes orgânicos 
Ânions (cloretos, sulfetos) 
Íons metálicos (ferro, potássio, sódio, magnésio, manganês, alumínio, 
zinco, bário, cádmio, níquel, chumbo, cobre, cromo (III), cromo (VI), 
selênio, mercúrio), arsênio e boro 
INDICADORES DE QUALIDADE DAS ÁGUAS 
15 
PARÂMETROS QUÍMICOS 
 
 Alcalinidade, dureza, pH 
 
 Relacionados com as espécies CO2, CO32-, Ca2+, Mg2+ e H+ 
 
 p. ex. Águas mais alcalinas 
  geralmente “dureza moderada” a “muito dura” 
  pouca quantidade de íons H+ 
 
 Dureza pode ser expressa de várias formas 
 dureza de cálcio, dureza de magnésio e dureza total ([Ca 2+] + [Mg 2+]) 
 
IMPORTÂNCIA desses parâmetros 
 Seres vivos necessitam de água em pH próximo à neutralidade 
 Tubulações de água (domésticas ouindustriais) podem ser entupidas 
(águas duras) ou ter elementos metálicos lixiviados ... 
 Níveis fora dos padrões 
Água com sabor desagradável e pode ter efeitos laxativos 
16 
PARÂMETROS QUÍMICOS 
 
Alcalinidade, dureza, pH 
 Método titulométrico 
 
 
 
Dureza mg/L de CaCO3 Classificação da água 
<15 muito branda 
de 15 a 50 branda 
de 50 a 100 moderadamente branda 
de 100 a 200 dura 
>200 muito dura 
 
Ex de classificação da dureza total da água, expressa em quantidade de CaCO3 
17 E a “nossa água” ? 
Oxigênio dissolvido, demanda bioquímica de oxigênio* (DBO), 
demanda química de oxigênio* (DQO) 
 
Expressam o TEOR DE OXIGÊNIO DISSOLVIDO e *indicam os 
tipos possíveis de poluentes 
 
 Demanda bioquímica de oxigênio, DBO 
 “É a quantidade de oxigênio necessária para oxidar a matéria 
orgânica por meio de processos bioquímicos (e que podem ser 
monitorados no laboratório)” 
 
 Demanda química de oxigênio, DQO 
“É a quantidade de oxigênio necessária para oxidar a matéria orgânica 
através de um agente químico” 
 
Útil para detectar substâncias resistentes à degradação biológica 
 
=> Os valores obtidos são geralmente maiores do que os da DBO e 
podem ser conseguidos em menos tempo 19 
 Série de nitrogênio (orgânico, amoniacal, nitrato e nitrito) 
 
 NH3 é geralmente encontrada em baixas concentrações ... 
 
 EMBORA SEJA TÓXICA, não é persistente 
 Em concentrações baixas não causa danos aos seres 
humanos mas pode ocasionar sufocamento de peixes 
 
 Já as demais espécies... 
Fósforo total: medida pouco seletiva 
 
Usam-se métodos espectroscópicos (espectrofotometria e 
espectrometria) 
 
 Teores relativamente altos de espécies desta classe indicam 
poluição por efluentes industriais e/ou domésticos 
20 
Ânions (cloretos, sulfetos) 
 
 - Constituem sais presentes na água 
 
  Aumento na concentração 
  poluição doméstica (Cl-) e industrial 
 
 
Íons metálicos (Al, Sb, Ba, Be, Cd, Pb, Co, Cu, Cr, Fe, Li, Mn, Hg, Ni, 
Ag, U, V e Zn), arsênio, selênio e boro 
 
 - Toxidade: depende do elemento e da forma química 
(especiação química) 
 
 - Fontes: despejo de efluentes e lixiviação de fertilizantes 
22 
Surfactantes 
 
 
Óleos e graxas 
 
24 
Fenóis e demais contaminantes orgânicos 
Compostos orgânicos... 
Surfactantes 
 
 São os constituintes dos detergentes 
 i) aniônicos (R-SO3-)Na+ 
 i) catiônicos (RMe3-N+)Cl- 
 ii) não iônicos 
 
 Diminuem a tensão superficial da água 
 geram espuma e deixam a “sujeira” em suspensão 
  inconvenientes estéticos e para a biota 
Óleos e graxas 
 (parâmetro “OG”) 
 
- Substâncias orgânicas pouco encontradas em águas superficiais 
- MAS por serem pouco solúveis em água, dificultam tanto o tratamento de 
efluentes (processos biológicos) como o da água de abastecimento 
25 
Fenóis e demais contaminantes orgânicos 
 
 
 Ocorrem em consequência de despejos industriais 
 
 Além de afetarem o sabor dos peixes e da água, podem causar: 
 
 - Lesões na pele 
 - Indisposições físicas de diversos tipos 
 
 Grau de toxicidade 
 
 - Depende da substância (e da quantidade) ... 
26 
 para facilitar a interpretação das informações sobre a 
qualidade da água de forma abrangente e útil, a CETESB e o IGAM 
adotaram o Índice de Qualidade das Águas - IQA 
 O IQA incorpora nove parâmetros considerados relevantes 
para a avaliação da qualidade das águas: 
 - Oxigênio dissolvido 
 - Coliformes fecais 
 - pH 
 - Demanda bioquímica de oxigênio 
 - Nitratos 
 - Fosfatos 
 - Variação na temperatura 
 - Turbidez 
 - Resíduos totais 
Nesse contexto, 
27 
Cálculo do IQA e aplicação 
 Produto ponderado de parâmetros de qualidade 
 Valor varia de 0 a 100 
ÍNDICE DE QUALIDADE DAS ÁGUAS - IQA 
 IQA =  qi wi 
9 
i=1 
qi  qualidade do parâmetro “i” 
 obtido através da curva média específica de qualidade (parâmetro 
gráfico) usado como referência 
 
wi  peso atribuído ao parâmetro “i” 
 função de sua importância na qualidade (valor tabelado) 
28 
Utilizado para avaliar águas destinadas ao 
abastecimento público de modo preliminar e rápido 
Cálculo do IQA – “qualidade” dos parâmetros 
 
 Exemplo: 
INDICADORES DE QUALIDADE DAS ÁGUAS 
29 
Parâmetro Peso - wi 
Oxigênio Dissolvido – OD (%OD Sat) 0,17 
Coliformes fecais (NMP/100mL) 0,15 
pH 0,12 
Demanda Bioquímica de Oxigênio – DBO (mg/L) 0,10 
Nitratos (mg/L NO3) 0,10 
Fosfatos (mg/L PO4) 0,10 
Variação na temperatura (0C) 0,10 
Turbidez (NTU) 0,08 
Resíduos Totais (mg/L) 0,08 
Cálculo do IQA – “pesos” dos parâmetros 
INDICADORES DE QUALIDADE DAS ÁGUAS 
30 
Nível de 
Qualidade 
Faixa 
Excelente 90 < IQA  100 
Bom 70 < IQA  90 
Médio 50 < IQA  70 
Ruim 25 < IQA  50 
Muito Ruim 0 < IQA  25 
 
 O IQA reflete a interferência por esgotos sanitários e outros 
materiais orgânicos, nutrientes e sólidos ... 
INDICADORES DE QUALIDADE DAS ÁGUAS 
Valores de referência do IQA 
31 
Sendo a poluição das águas um fato “real”, 
Necessidade de tratamento de águas e efluentes (causa histórica) 
 
O aumento da população e o desenvolvimento industrial 
 
  Poluem a água usada no abastecimento 
 
  Poluem também o solo ... 
Existem PROCESSOS físicos, químicos e biológicos para tratar 
ÁGUAS POLUÍDAS 
 
  Águas usadas para abastecimento 
 
  Efluentes em geral (esgotos) 
32 
REFERÊNCIAS CONSULTADAS 
1 – BAIRD, C., Química Ambiental, Bookman, 2002, p. 483-524. 
 
2 - http://www.igam.mg.gov.br (Qualidade das Águas Superficiais do Estado de Minas 
Gerais em 2004: Superficiais na Bacia do Rio Jequitinhonha em 2004. Belo Horizonte: 
IGAM Monitoramento das Águas, 2004, 116p). 
 
3- Manual de Procedimentos e Técnicas Laboratoriais Voltado para Análises de Águas e 
Esgotos Sanitário e Industrial. Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, 2004. 
 
4- http://www.emite.com.br/orbeco/611_a.html, acessado em 30-05-13. 
 
5- http://www.quimis.com.br/produtos.php?cat=5&sub=2&prod=21, 
 acessado em 30-05-13. 
 
6- Nascentes, C. C.; Costa, L. M. Química Ambiental. UFMG, 2011. 
 
7- http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/coliformes/coliformes.php, 
 acessado 02-06-13 
 
8– Pita, F. A. G. Armazenamento e tratamento de resíduos. Vol. II – Tratamento de 
Águas Residuais Domésticas, Universidade de Coimbra, 2002. 
 
9- http://qnesc.sbq.org.br/online/cadernos/01/aguas.pdf, acessado 13-11-12. 
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