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Estácio – Centro Universitário Estácio de São Paulo
pRINCIPAIS fONTES, CARACTERISTICAS, CONSEQUENCIAS e tratamentos para o ALTO TEOR DE MATÉRIA ORGÂNICA NOS RECURSOS HÍDRICOS
Daniel Jesus de Lima – RA 2014.070.285.53
Disciplina: Controle da Poluição Hídrica
Professor: Lino José Cardoso dos Santos
Abril / 2019
Introdução
A matéria orgânica presente no esgoto é a causa de um dos principais problemas de poluição das águas, favorecendo a transmissão de doenças de veiculação hídrica, afetando a saúde da população. Em grande quantidade pode causar o aumento do número de microrganismos e, consequentemente, o consumo excessivo do oxigênio dissolvido (OD) nos processos metabólicos de utilização e estabilização da matéria orgânica. Sendo assim, o oxigênio passa a ser um dos principais parâmetros de caracterização dos efeitos da poluição das águas por despejos orgânicos e um dos principais indicadores da qualidade da água, indispensável para a manutenção dos organismos aeróbios 1 e para o equilíbrio ambiental como um todo. Em condições normais, as águas constituem ambientes bastante pobres em oxigênio devido à baixa solubilidade. A presença de certos poluentes, principalmente de origem orgânica, provoca a diminuição da concentração de OD, podendo levar ao desaparecimento e, consequentemente, à extinção dos organismos aquáticos aeróbios, já que a decomposição da matéria orgânica, pelas bactérias aeróbias, é feita a partir do consumo do OD. Isso indiretamente afeta a sustentabilidade do habitat, fonte de alimento e estruturação trófica, considerando que a maior parte dos organismos é substituída por alguns organismos especializados, tolerantes a baixas condições de oxigênio.
A matéria orgânica é introduzida nos corpos d’água principalmente por meio do lançamento de esgoto doméstico, podendo estar presente em alguns efluentes industriais ou até mesmo naturalmente, como parte dos ciclos biogeoquímicos. Geralmente são usados métodos indiretos para a quantificação da matéria orgânica na água, que além da DBO (Demanda Bioquímica de Oxigênio) utiliza também a Demanda Química de Oxigênio (DQO). DBO e DQO representam as quantidades de oxigênio necessárias à oxidação da matéria orgânica por ação de bactérias aeróbias e por ação de um agente químico, respectivamente; a DBO é o parâmetro mais utilizado. O esgoto doméstico bruto apresenta também altas concentrações de nitrogênio orgânico, com valores que podem variar de 15,0 a 30,0mg N/L. Este nitrogênio é primeiramente mineralizado e posteriormente oxidado, sendo convertido inicialmente na amônia e depois em nitrito e nitrato; vários autores têm apontado para as doenças causadas pela ingestão de água com altas concentrações de nitrato, através das águas de abastecimento. 
A solução adotada para o despejo de esgoto doméstico é o lançamento, na maioria das vezes sem tratamento prévio, dos efluentes em corpos d’água; a poluição de um rio devido ao lançamento de efluentes não ficará restrita ao trecho do rio onde ocorre o lançamento, mas comprometerá toda a sua bacia hidrográfica, bem como a sua região estuarina onde lança suas águas. A capacidade de autodepuração do corpo d’água é bastante afetada pelas variações de vazão presentes nos lançamentos desses efluentes. Se a mesma quantidade de matéria orgânica é lançada diluída, portanto com vazão menor, é de se esperar uma melhor resposta do corpo d’água. No entanto, existem horas de maior consumo de água e, consequentemente, de maior vazão de esgoto, provocando o lançamento de matéria orgânica concentrada, considerando que não haja mecanismos de regularização destes lançamentos. Normalmente os estudos de autodepuração de um rio são feitos com base na vazão média de esgoto, desprezando os efeitos provocados pelos picos de vazão. A autodepuração é o restabelecimento do equilíbrio no meio aquático, por mecanismos essencialmente naturais, após as alterações induzidas pelos despejos afluentes. O equilíbrio está diretamente relacionado à capacidade do corpo d’água de assimilar os lançamentos, não conflitando com a sua utilização. 
Principais Fontes
Esgoto doméstico 
As águas que compõe o esgoto doméstico, compreendem as águas utilizadas para higiene pessoal, cocção e lavagem de alimentos e utensílios, além da água usada em vasos sanitários. Os esgotos domésticos são constituídos, primeiramente por matéria orgânica biodegradável, microorganismos (bactérias, vírus, etc.), nutrientes (nitrogênio e fósforo), óleos e graxas, detergentes e metais (Benetti e Bidone, 1995). Um exemplo típico de poluição por esgoto doméstico é a deterioração da qualidade das águas da represa Billings situada na região sul da grande São Paulo, para a geração de energia. Para isso reverteu-se o rio Pinheiros, jogando as águas do rio Tietê na represa Billings. Isso permitiu aumentar a vazão regulável da represa. Entretanto, os rios Pinheiros e o Tietê recebem o esgoto de toda grande São Paulo. Essa poluição praticamente acabou com toda atividade de recreação da represa (Scaramucciin et al., 1995).
Depósitos de lixo 
Os depósitos de lixo possuem resíduos sólidos de atividades domésticas, hospitalares, industriais e agrícolas. A composição do lixo depende de fatores como nível educacional, poder aquisitivo, hábitos e costumes da população. Entre os principais impactos nos sistemas hídricos está o acúmulo deste material sólido em galerias e dutos, impedindo o escoamento do esgoto pluvial e cloacal. Pode-se ainda citar que a decomposição do lixo, produz um líquido altamente poluído e contaminado denominado chorume. Em caso de má disposição dos rejeitos, o chorume atinge os mananciais subterrâneos e superficiais. Este líquido contém concentração de material orgânico equivalente a uma escala de 30 a 100 vezes o esgoto sanitário, além de microorganismos patogênicos e metais pesados (Benetti e Bidone, 1995).
Indústrias 
As águas residuárias industriais apresentam uma grande variação tanto na sua composição como na sua vazão, refletindo seus processos de produção. Originam-se em três pontos: a) águas sanitárias: efluentes de banheiro e cozinhas; b) águas de refrigeração: água utilizada para resfriamento; c) águas de processos: águas que têm contato direto com a matéria-prima do produto processado. As características das águas sanitárias são as mesmas dos esgotos domésticos.
Fertilizantes
Os principais poluentes desta indústria são o nitrogênio e o fósforo, que são nutrientes para as plantas aquáticas, especialmente para as algas, que pode acarretar a eutrofização (fenômeno pelo qual a água é acrescida, principalmente por compostos nitrogenados e fosforados). Ocorre pelo depósito de fertilizantes utilizados na agricultura, ou de lixo e esgotos domésticos, além de resíduos industriais. Isso promove o desenvolvimento de uma superpopulação de vegetais oportunistas e de microorganismos decompositores que consomem o oxigênio, acarretando a morte das espécies aeróbicas. Quando morrem por asfixia, então, a água passa a ter uma presença predominante de seres anaeróbicos, que produzem ácido sulfídrico.
Celulose
Entre os poluentes da indústria de papel estão a matéria orgânica e os compostos organoclorados que não são biodegradáveis e podem ser incorporados à cadeia alimentar e serem tóxicos aos organismos vivos quando ultrapassam determinadas concentrações. Na maioria dos casos, estes compostos químicos não são detectados nas análises químicas comuns da água, mas são acumulados pelos moluscos bivalves e detectados nos seus tecidos, ou seja, devem ser utilizados bioindicadores para detectá-los. Um exemplo típico da poluição das águas pela indústria de celulose é o caso da indústria Cenibra localizada na bacia do Piracicaba, que devido à toxicidade dos seus efluentes organoclorados, seus lançamentos tiveram que ser diminuídos em 37% de 1999 para 2001(Braga et al., 2003).
Pesqueira
O efluente da indústria processadora de pescado se caracteriza pelas altas concentrações de nitrogênio total, gordura e sólidos totais, e matéria orgânica
Características Principais e Consequências 
Parâmetros Físicos 
Cor: a coloração da água se origina através dos sólidos dissolvidos, decomposição da matéria orgânica que libera compostos orgânicos complexos como ácidos húmicos e fúlvicos (75 a 85% dos casos), ferro e manganês. A cor da água não representa risco à saúde, mas a população pode questionar a qualidade da água. A cor da água é determinada por comparação com soluções padrões (cobalto-platina), os métodos mais utilizados são: Hazen, Ohle e escala Forel-Ule. Segundo a Portaria nº 1.469, de 29 de dezembro de 2000, o valor máximo permitido para cor aparente em água potável é de 15uH (unidade Hazen – PtCo/L).
Sabor e odor: pode ter origem natural, através da matéria orgânica em decomposição, microorganismos (fitoplâcton, por exemplo), e gases naturais (gás sulfidrico ou H2S), ou origem antrópica, através de despejos domésticos e industriais.
É comum a determinação do sabor e do odor das águas de abastecimento brutas e tratadas, apesar de altos índices destes parâmetros não evidenciarem necessariamente riscos à saúde. O motivo dessa avaliação é o mesmo da cor, suspeita da qualidade da água e também por ser a maior causa de reclamações dos consumidores (Von Sperling, 1995). Entre as substâncias responsáveis pela alteração do odor e do sabor da água estão os fenóis, provenientes de efluentes não-tratados de refinarias de óleos e indústrias químicas em geral (Cowel e Anderson, 1979).
Potencial hidrogeniônico (pH): indica a condição de acidez, alcalinidade ou neutralidade da água. O pH pode ser resultado de fatores naturais e antrópicos. Valores altos de pH (alcalino) de sistemas hídricos pode estar associado a proliferação de vegetais em geral, pois com o aumento da fotossíntese há consumo de gás carbônico e portanto, diminuição do ácido carbônico da água e conseqüente aumento do pH (Von Sperling, 1995). A acidez no meio aquático (pH baixo) é causada principalmente pela presença de CO2, ácidos minerais e sais hidrolizados. Quando um ácido reage com a água, o íon hidrogênio é liberado, acidificando o meio. As variações do pH no meio aquáticas estão relacionadas ainda com a dissolução de rochas, absorção de gases da atmosfera, oxidação da matéria orgânica e fotossíntese.
Oxigênio dissolvido (OD): o oxigênio é um elemento de essencial importância para organismos aeróbicos. É o gás mais abundante na água, depois do nitrogênio, e também o mais importante (Vinatea Arana, 1997). Durante a estabilização aeróbica da matéria orgânica, as bactérias decompositoras fazem uso do oxigênio em seus processos respiratórios, podendo diminuir sua presença no meio. Dependendo da intensidade com que esse oxigênio é consumido e da taxa de aeração do ambiente, podem vir a morrer diversos seres aquáticos devido à ausência de oxigênio. Caso o oxigênio seja realmente totalmente consumido, tem-se condições anaeróbicas do ambiente e a geração de condições redutoras, aumentando a toxicidade de muitos elementos químicos, que assim tornam-se mais solúveis, como por exemplo, os metais (Balls et al., 1996). As principais fontes de oxigênio na água são: a) troca com a atmosfera (aeração); b) produção pelos organismos produtores primários via fotossíntese e; c) a própria água. O CO2 e o O2 são os únicos gases que desempenham papel relevante em processos biológicos, tais como a fotossíntese, a respiração e a decomposição da matéria orgânica. O oxigênio dissolvido é um dos principais parâmetros para controle dos níveis de poluição das águas. Ele é fundamental para manter e verificar as condições aeróbicas num curso d´água que recebe material poluidor. Altas concentrações de oxigênio dissolvido são indicadores da presença de vegetais fotossintéticos e baixos valores indicam a presença de matéria orgânica (provavelmente originada de esgotos), ou seja, alta quantidade de biomassa de bactérias aeróbicas decompositoras (O´Connor, 1967).
Demanda Bioquímica de oxigênio (DBO): é a quantidade de oxigênio necessária para oxidar a matéria orgânica biodegradável presente na água. Se a quantidade de matéria orgânica baixa, as bactérias decompositoras necessitarão de pequena quantidade de oxigênio para decompô-la, então a DBO será baixa. As moléculas orgânicas de estruturas complexas e altos valores energéticos da matéria orgânica são utilizados pelas bactérias como fonte de alimento e energia. Para ocorrer o processo de nutrição e, assim, liberação de energia, há necessidade de que os organismos aeróbios respirem. Quando esses microorganismos respiram, roubam uma certa quantidade de oxigênio, ou seja, provocam uma demanda de oxigênio (Silva, 1990).
Demanda química de oxigênio (DQO): é a quantidade de oxigênio exigida para oxidação química completa da matéria oxidável total presente nas águas, tanto orgânica como inorgânica.
Em locais que contêm substâncias tóxicas para as bactérias decompositoras, a única maneira de determinar se a carga orgânica é pela DQO ou carbono orgânico total, já que a DBO, não pode ser aplicada, pois há morte das bactérias. Quando uma amostra possui somente nutrientes e não compostos tóxicos, o resultado da DQO pode também ser usado para estimar-se a DBO carbonácea.
Fosfatos: o fósforo é um elemento químico essencial à vida aquática e ao crescimento de microorganismos responsáveis pela estabilização da matéria orgânica, e na forma de fosfatos dissolvidos é um importante nutriente para produtores primários. Também pode ser o fator limitante da produtividade primária de um curso d’água. O lançamento de despejos ricos em fosfatos num curso d’água pode, em ambientes com boa disponibilidade de nutrientes nitrogenados, estimular o crescimento de micro e macroorganismos fotossintetizadores, chegando até o desencadeamento de florações indesejáveis e oportunistas, que podem chegar a diminuir a biodiversidade do ambiente (eutrofização) (Figura 3) (Baumgarten et al., 1996).
Segundo Water Quality Criteria (1976), algumas das origens dos fosfatos em águas são: a) constituintes de detergentes, aparecendo em produtos de limpeza e enriquecendo as águas residuárias urbanas; b) constituintes de fertilizantes, que são levados pelas chuvas até cursos d´água ou em resíduos não-tratados de indústrias de fertilizantes; c) presentes em sedimentos de fundo e lodos biológicos, na forma de precipitados químicos inorgânicos.
Compostos sulfurosos: apresenta-se tanto na forma de sulfetos como sulfatos. Sulfetos: constituem a forma oxidada do enxofre. Encontra-se com frequência em águas subterrâneas, onde há carência de oxigênio. Nos despejos de efluentes, é comum a detecção de sulfetos provenientes de processos industriais (fábricas têxteis e de papel), da decomposição anaeróbica da matéria orgânica e, principalmente da produção bacteriana do sulfato em meios pobres de oxigênio, e podem estar presentes em águas geotérmicas
Os principais afetados com os efeitos dos altos teores de matéria orgânica
Os microorganismos decompositores aeróbios consomem o oxigénio dissolvido na água, passando a competir por esse gás com os organismos existentes nesse meio. Como estes microrganismos possuem nutrientes em abundância, proliferam mais rapidamente. Assim os peixes e outros seres vivos que requerem águas bem oxigenadas morrem, aumentando cada vez mais no meio à comunidade saprófita, o que provoca a degradação dos recursos hídricos – Figura 01.
Figura 01 - Poluição - alto teor de matéria orgânica e seus efeitos, com a hidrodinâmica do corpo hídrico. 
Quando a quantidade de oxigénio presente é quase inexistente, os decompositores anaeróbios continuam a degradação da matéria orgânica, libertando odores e conferindo aspectos indesejáveis à massa de água.
Principais Tratamentos para Redução de Matéria Orgânica
Coagulação 
Adsorção paraflocos e neutralização de cargas/desestabilização de colóides. Floculação de varredura. 
Vantagem 
Custo adequado. 
Método convencional com altos níveis de remoção de MON. 
Adequado para moléculas grandes
Desvantagem
Produção de lodo.
Carvão ativado
Adsorção física reversível por forças não específicas. 
Vantagem
Possibilidade de alta eficiência de remoção de MON. 
Disponibilidade dos sistemas para várias vazões e concentrações de poluentes. 
Facilidade de implementação. 
Remove fração de MON hidrofóbica
Desvantagem 
Requer múltiplas regenerações e substituição parcial de adsorvente. 
Em alguns casos, adsorvente não é regenerado e precisa ser disposto, causando poluição secundária do meio ambiente. 
É necessário pré-tratamento de afluente de sólidos em suspensão. 
A eficácia depende da temperatura e do pH.
Membranas 
Exclusão de tamanho, diferentes taxas de difusão através da membrana, por forças eletrostáticas (para membranas carregadas). 
Vantagem
Flocos grandes e fortes formados. 
A nanofiltração é eficiente na remoção de aminoácidos pouco carregados e carboidratos. 
Potencial para remover a fração baixa de MON. 
Pode ser integrado em outros processos.
Desvantagem
Processo intensivo de energia. 
Estágio adicional de tratamento necessário.
Troca iônica 
Troca iônica (eletrostática), também adsorção (hidrofóbica) e ligações de hidrogênio.
Vantagem
Tecnologia provada. 
Altamente eficiente. 
Formação muito baixa de SPDs. 
Eficácia no tratamento da fração transfílica de MON.
Desvantagem 
Estágio adicional de tratamento necessário.
 
POAs – Processos Oxidativos Avançados
Reações de •OH: transferência de elétrons, abstração de H e adição de OH. 
Vantagem
Mais baixo consumo de substâncias químicas em alguns POAs. 
A completa mineralização de poluente é possível. 
As reações são frequentemente rápidas. 
Oxidantes não seletivos. 
Nocivos para quaisquer microrganismos que possam estar presentes na água. 
Podem com frequência serem instalados em estações de tratamento de água existentes. 
Oxidação de SPDs.
Desvantagem
Requer a separação fotocatalítica pulverizada da água tratada. 
Desempenho inferior para a remoção de MON do que a coagulação a sal férrico. 
O peróxido de hidrogênio residual é tóxico. 
A eficácia depende do valor de pH. 
Requer reagentes adicionais. 
Dependente do valor de pH. 
Eliminação de radicais. 
A irradiação UV é um processo intensivo de alta energia. 
A MON recalcitrante é muito pouca removida. 
O ozônio é um gás tóxico; uma monitorização de segurança cuidadosa, portanto, é necessária. 
A água é corrosiva devido ao poder de oxidação elevado. 
Curta duração da exposição ao ozônio.
Biotratamento 
Degradação microbiana controlada por enzimas e adsorção. 
Vantagem 
Remove algumas das principais frações de MON que são biologicamente degradáveis.
Desvantagem
Requer uma área relativamente grande. 
A biomassa formada é um resíduo que requer disposição. 
Requer nutrientes adicionais. 
O processo é sensível às condições e variações de concentração.
Ozônio 
Adição eletrolítica: oxidação e ligação de clivagem. Também reações de radicais OH
Vantagem 
Superior ao cloro
Desvantagem
O ozônio é um gás tóxico; uma monitorização de segurança cuidadosa, portanto, é necessária. 
Enquanto ozonização não remove uma variedade de bactérias e vírus, mas também pode produzir um sub- produto conhecido como bromato. Bromato é uma substância cancerígena que pode prejudicar seriamente a saúde humana. 
Conclusão
Primeiramente, foi possível verificar através deste estudo que a poluição das águas surgiu com o desenvolvimento da sociedade, tendo em vista que ainda se encontra em constante progressão. No entanto, na maioria das vezes, esse aumento populacional gera a degradação do meio ambiente, onde a água é uma das formas que são atingidas pela poluição. A falta de cuidado e atenção da sociedade tem-se a tendência de aumentar mais ainda essa problemática. No entanto, somente após a verificação do alto índice de poluição que os cuidados irão iniciar. Logo, a grande parte da água que está apta a ser consumida e utilizada está diminuindo cada vez mais. Ademais, os níveis de captação não estão mais suportando a demanda.
A água é um bem público e limitada, onde o uso inadequado de determinada água que esteja contaminada poderá gerar algumas consequências devastadoras para os seres humanos. Nesse sentido, torna-se necessário a conscientização e a colaboração do Poder Público juntamente com a coletividade de que à água deve ser usada adequadamente e preservada para as presentes e futuras gerações.
Referências
CONSEQUÊNCIAS da decomposição da matéria orgânica. [S. l.], 18 maio 2013. Disponível em: https://biologiaesl.wordpress.com/2013/05/18/consequencias-da-decomposicao-da-materia-organica/. Acesso em: 28 mar. 2019.
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PEREIRA, Régis da Silva. POLUIÇÃO HIDRICA: CAUSAS E CONSEQUENCIAS. Recursos Hidricos , Instituto Federal Sul-Rio-Grandense (IFSUL) - Campus Pelotas - RS, 2004. Disponível em: https://www.vetorial.net/~regissp/pol.pdf. Acesso em: 28 mar. 2019.