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INSTITUTO SUPERIOR POLITÉCNICO DE SONGO LICENCIATURA EM ENGENHARIA HIDRÁULICA (Semestre V, Nível III, Grupo V) Sistemas de Abastecimentos e Tratamentos da Água QUALIDADE DA ÁGUA PARA CUNSUMO HUMANO Discentes: CHAMBELA, Joaquim Naldino Silvino CUMBE, Saugineta das Dores FAZENDA, Doyla Soey Mariano Suplinho GULUBE, Liria da Rinda Gonçalves MOSSE, Maria Helena OFFICE, Norest Juliasse Docente: Eng. Edelino Guilherme Foquiço Msc Songo, abril de 2020 INSTITUTO SUPERIOR POLITÉCNICO DE SONGO LICENCIATURA EM ENGENHARIA HIDRÁULICA (Semestre V, Nível III, Grupo V) Sistemas de Abastecimentos e Tratamentos da Água QUALIDADE DA ÁGUA PARA CUNSUMO HUMANO Discentes: CHAMBELA, Joaquim Naldino Silvino CUMBE, Saugineta das Dores FAZENDA, Doyla Soey Mariano Suplinho GULUBE, Liria da Rinda Gonçalves MOSSE, Maria Helena OFFICE, Norest Juliasse Verificou: _________________________ Corrigiu: __________________________ Songo, abril de 2020 Trabalho de investigação cientifica, submetido para a sua aprovação pelo docente responsável pela cadeira, como o primeiro trabalho de investigação da cadeira de Sistemas de Abastecimento e Tratamentos da Água Agradecimentos Primeiramente agradecer a Deus por nos dar saúde, forças para superar as dificuldades e espírito de vontade e criatividade para a realização desse trabalho. Ao docente, Engenheiro Edelino Guilherme Foquiço, pelo acompanhamento e orientações para a realização do presente trabalho. Aos nossos colegas pelas interações via diversas plataformas da internet, e aqueles momentos que passamos juntos ao longo da realização deste trabalho antes da quarentena na medida de prevenção contra o COVID-19, e acima de pela colaboração e apoio demonstrados. A um nível exclusivamente pessoal, as nossas famílias pelo incentivo, apoio e compreensão principalmente nos momentos de dificuldades. I Resumo A água extraída nas fontes superficiais, subterrâneas entre outras, pode portar consigo propriedades com condições inadequadas para o consumo humano, que por sua vez, oferece risco a saúde humana, portanto, para a sua correção recorre-se aos parâmetros de potabilidade estabelecidos pela OMS. Água bruta pela sua interacção com o meio ambiente pode portar agentes microbiológicos e também é afectada pelo fenômeno de eutrofização devido aos contaminantes da água. Sendo assim, com todas essas propriedades mencionadas recorre-se a procedimentos de testagem da qualidade da água, sobre as quais estão descritas no presente trabalho. Em linhas gerais, água potável é aquela que pode ser consumida sem riscos à saúde e sem causar rejeição ao consumo. O padrão de potabilidade da água é composto por um conjunto de características (parâmetros) que lhe confira qualidade própria para o consumo humano. Do ponto de vista tecnológico, qualquer água pode ser tratada, porém nem sempre a custos acessíveis. Decorre daí o conceito de rentabilidade da água, relacionado à viabilidade técnico-econômica do tratamento, ou seja, de dotar a água de determinadas características que permitam ou potencializem um determinado uso. Portanto, água potabilizável é aquela que em função de suas características in natura pode ser dotada de condições de potabilidade, por meio de processos de tratamento viáveis do ponto de vista técnico-econômico. Palavras Chaves: Qualidade da água para o consumo humano II Abstract The water extracted from surface sources, underground, among others, can carry properties with conditions unsuitable for human consumption, which in turn, poses a risk to human health, therefore, for its correction, the drinking parameters established by WHO are used. Raw water due to its interaction with the environment can carry microbiological agents and is also affected by the eutrophication phenomenon due to water contaminants. Thus, with all these properties mentioned, procedures for testing water quality are used, which are described in the present work. In general, drinking water is that which can be consumed without health risks and without causing rejection of consumption. The water potability standard is composed of a set of characteristics (parameters) that give it quality suitable for human consumption. From a technological point of view, any water can be treated, but not always at affordable costs. Hence the concept of water profitability, related to the technical and economic viability of the treatment, that is, to provide the water with certain characteristics that allow or enhance a given use. Therefore, potable water is one that, due to its natural characteristics, can be provided with drinking conditions, through treatment processes that are technically and economically viable. Keywords: Water quality for human consumption III Índice 1. Introdução ............................................................................................................................... 1 1.1. Objectivos......................................................................................................................... 1 1.2. Metodologias .................................................................................................................... 2 2. Qualidade da Água para o Consumo Humano ........................................................................ 3 2.1. Conceitos fundamentais da qualidade da água para consumo humano ........................... 3 2.2. A água – Propriedades...................................................................................................... 4 2.3. Principais Características da Água ................................................................................... 5 2.3.1. Características físicas ................................................................................................ 5 2.3.2. Características químicas............................................................................................ 8 2.3.3. Características biológicas das águas naturais ......................................................... 13 2.4. Microbiologia da água .................................................................................................... 15 2.4.1. Água e transmissão de doenças............................................................................... 15 2.4.2. Microrganismos nas águas naturais ........................................................................ 16 2.5. Enfermidades de transmissão hídrica (causas) ............................................................... 16 2.5.1. Feco oral (transmitida pela água) ............................................................................ 16 2.5.2. Transportável pela água .......................................................................................... 16 2.5.3. Vivendo na água ..................................................................................................... 17 2.5.4. Veiculadas por insectos vivendo próximo ou temporariamente em biótipos aquáticos. .............................................................................................................................. 17 2.6. Bactérias indicadoras de contaminação .......................................................................... 18 2.6.1. Coliformes Totais (CT): .......................................................................................... 19 2.6.2. Coliformes Termo-tolerantes (CTe) ....................................................................... 19 2.6.3. Outros Subgrupos dos Indicadores da contaminação da água ................................ 19 2.7. Parâmetros da qualidade da água ................................................................................... 20IV 2.8. Índices dos parâmetros da qualidade de água –OMS ..................................................... 22 2.8.1. Recomendações da OMS para a qualidade bacteriológica da água potável (OMS, 1995) da água potáve1 (OMS, 1995): ................................................................................... 24 2.9. Fenómeno de eutrofização das águas. ............................................................................ 25 2.9.1. Fontes de nutrientes que causam a eutrofização ..................................................... 26 2.9.2. Eutrofização e emissão de gases de efeito estufa .................................................... 27 2.9.3. Principais problemas ambientais presentes em lagos. ............................................ 28 2.10. Contaminantes da água (fontes e implicações á saúde humana) ................................ 29 2.10.1. Padrão de potabilidade para substâncias químicas que representam risco à saúde (OMS SNS) ........................................................................................................................... 34 2.11. Procedimentos para testagem da água ........................................................................ 34 2.12. Instrumentos utilizados para a avaliação de cada parâmetro de qualidade da água ... 38 2. Recomendações..................................................................................................................... 42 3. Conclusão .............................................................................................................................. 43 4. Referências Bibliográficas .................................................................................................... 44 ______________________________________________________________________________ Índice de Tabelas Tabela 1: Dosagem de sulfato de alumínio em mg/L. .................................................................... 7 Tabela 2: Coagulante/alcalinidade ................................................................................................ 10 Tabela 3: Parametros Microbiologicos – OMS ............................................................................ 22 Tabela 4: Parâmetros físicos e organolépticos– SNS ................................................................... 23 Tabela 5: Parâmetros químicos – SNS.......................................................................................... 24 V Índice de Figuras Figura 1: Calha Parshall ................................................................................................................ 11 Figura 2: Fluculadores .................................................................................................................. 11 Figura 3: Enfermidades de transmissao hidrica ............................................................................ 18 Figura 4: Fenômeno de eutrofização da água ............................................................................... 25 Figura 5: Eutrofização e emissão de gases de efeito estufa .......................................................... 28 Figura 6: Consequência da Eutrofizacao ...................................................................................... 28 Figura 7: Materiais usados na testagem da água ........................................................................... 35 Figura 8: Retirada da amostra de água superficial e de água subterrânea .................................... 36 Figura 9: Analise laboratorial da amostra da água ........................................................................ 37 Figura 10: Bureta. Fotoi4lcocl2 / Shutterstock.com .................................................................... 39 Figura 11: Balança de precisão. Foto Timof / Shutterstock.com .................................................. 39 Figura 12: Condensador. Foto chromatos / Shutterstock.com ...................................................... 40 Figura 13: Cromatógrafo. Foto khawfangenvi16 / Shutterstock.com........................................... 40 Figura 14: pHmetro. Foto photong / Shutterstock.com ................................................................ 41 Figura 15: Provetas. Ilustração DesignPrax / Shutterstock.com ................................................... 41 Figura 16: Pipetas volumétricas. Foto Rabbitmindphoto / Shutterstock.com ............................. 42 ______________________________________________________________________________ 1 1. Introdução No presente trabalho apresenta-se uma abordagem geral e teórica à temática relacionada com qualidade da água para o consumo humano. A água desempenha um papel de extrema importância na vida humana e no equilíbrio do ecossistema. No entanto, é de salientar, que apenas cerca de 1% da sua totalidade se encontra disponível para consumo humano, considerou-se adequado incluir uma reflexão sobre a situação atual do tema, são assim, mencionados aspectos relacionados com: as razões que determinam a necessidade de definir as principais caracteristicas da agua; Microbiologia da água; Bactérias indicadoras de contaminação; Parâmetros da qualidade da água, entre outros pontos importantes destacados no desenvolvimento do presente trabalho Para além dos anteriores abordar-se-á duma forma objectiva e clara acerca das doenças causadas por ingestão da água contaminada e suas fontes e implicações a saúde humana, fenômeno de eutrofização das águas, procedimentos para testagem da mesma, instrumentos utilizados para a avaliação de cada parâmetro de qualidade da água, é também focado o trabalho multidisciplinar pressuposto pela correcta abordagem do presente tema. A tomada de consciência da multidisciplinaridade do tema em causa. Desta forma chega se aos seguintes Objectivos do tema acima citado: 1.1.Objectivos Gerais Efectuar uma análise aprofundada e descrever de forma objetiva e clara acerca da qualidade da água para o consumo humano. Específicos Descrever o enquadramento legislativo da OMS-SNS e importância no que respeita a qualidade da água para o consumo humana; Descrever a metodologias e modelos utilizados para a determinação da qualidade da água para o consumo humano. 2 1.2. Metodologias A realização do presente trabalho foi com base em várias investigações realizadas pelos elementos do grupo, com o auxílio de alguns vídeos tutoriais acessados na internet, manuais físicos e artigos eletrônicos disponíveis na internet, leitura, interpretação, organização do trabalho e a redação do mesmo. Para a realização do mesmo, passou-se por três fases: Sendo a primeira fase, acompanhamento dos vídeos tutorias, a leitura de manuais e livros com o conteúdo do trabalho; Segunda e terceira fase, a análise de relatórios e trabalhos feitos com temas similares e por fim, compôs-se o trabalho teórico. Recorreu-se ao uso de tabelas com o fim de tornar mais compreensível o tema. Com isso, o grupo espera ter alcançado o objetivo pretendido pelo docente e pelos colegas, tendo em vista que o trabalho é dotado de conteúdo apreciável e de vasto conhecimento. 3 2. Qualidade da Água para o Consumo Humano 2.1. Conceitos fundamentais da qualidade da água para consumo humano A água desempenha um papel de extrema importância na vida humana e no equilíbrio do ecossistema. No entanto, é de salientar, que apenas cerca de 1% da sua totalidade se encontra disponível para consumo humano. O Homem necessita de consumir diariamente, directa ou indirectamente, cerca de 2 a 3 litros de água, segundo a OMS (Organização Mundial de Saúde). Essa água tem de apresentar características de qualidade que garantam a sua potabilidade, de modo a não constituir um veículo de doenças e poluentes. Contudo, as disponibilidades não são iguais, quer do pontode vista da quantidade, quer da qualidade, em todo o planeta e para todos os seus habitantes. A qualidade da água para consumo humano tem, por isso, de ser objecto de cuidados permanentes e adequados. O consumidor tem o direito de receber, na torneira da sua casa, água em condições de ser consumida sem riscos. O controlo da qualidade da água para consumo humano pode definir-se como o conjunto sistemático de acções de avaliação de qualidade da água realizadas com caráter regular pela entidade gestora do sistema de abastecimento de água, com vista à manutenção permanente da sua qualidade em conformidade com a norma ou padrão estabelecido legalmente. Nos dias de hoje, a maior preocupação com a preservação do controle e a utilização racional da água, aumenta cada vez mais, como sabe se que o globo terrestre é constituído essencialmente por água. Cerca de 2/3 deste bem precioso subsiste em 3 formas: líquido, sólido e gasoso, estando distribuído de modo desigual na superfície terrestre. Este facto coloca este recurso numa posição exigente que requer planeamento e gestão adequada para minimizar o seu risco de escassez. A hidrosfera, que representa a totalidade da água existente na esfera terrestre, distribui-se por três reservatórios principais: 1. Os oceanos; 2. Os continentes; 3. A atmosfera. 4 O desenvolvimento da sociedade, a industrialização, o crescimento da população, a agricultura, entre outros, são os principais responsáveis pelo seu uso e consumo, provocando assim alterações profundas na sua qualidade. A contaminação da água provoca alterações significativas no ecossistema pois, nem sempre é possível restabelecer o seu equilíbrio por processos naturais. A má gestão e a falta de planeamento adequado deste recurso poderão levar à sua escassez, pelo que é importante a tomada de consciência da humanidade para esta problemática. A água utilizada para consumo humano, deve apresentar qualidade e não ser susceptível de causar danos à saúde pública. Esta não deve apresentar cor, ter odor nem sabor. No entanto, para garantir com rigor a sua qualidade, é fundamental recorrer a análises cuidadosas a diversos parâmetros e em diversas épocas sazonais. 2.2. A água – Propriedades A água apresenta um conjunto de propriedades peculiares, únicas. Dificilmente ou mesmo impossivelmente se pode conceber vida na sua ausência. Podemos referir, mesmo que brevemente, o aumento de volume quando congela, a sua elevada tensão superficial e as suas especiais características térmicas. Na água, a atração de iões com cargas eléctricas opostas é muito menor do que noutros meios líquidos, de modo que seja óptimo solvente para numerosas substâncias que formam soluções ionizadas. A menor densidade da água quando gela tem como consequência ecológica importante, entre outras, a protecção dos organismos que vivem no fundo dos rios e lagos de água doce, pois as massas de gelo flutuam. Também o elevado valor da tensão superficial da água tem grande importância biológica, determinando, por exemplo, em parte, a circulação da água nos vasos capilares das plantas. Sem esta propriedade, os diminutos organismos primitivos dificilmente teriam podido deixar a água e passar à terra firme e as plantas superiores não se teriam originado porque a sua nutrição se baseia fundamentalmente na capilaridade da água. Entende-se que, a água (H2O) é uma substância com características incomuns, e a única substância na terra que apresenta três estados naturais nomeadamente → líquida, sólida e gasosa, e esta substância é a mais presente do globo terrestre, sendo que, 30% do planeta representa massa terrestre e 70% do planeta representa a parte hídrica. 5 A água actualmente existente pode considerar-se distribuída por três reservatórios principais que, pela ordem de importância, já foram acima mencionados, o interior da terra contém uma quantidade apreciável de água, em solução ou combinada quimicamente com as rochas, mas não é fácil fazer uma estimativa fundamentada. Cerca de 97,3% de toda a água da hidrosfera existe nos oceanos e, dos restantes 2,7%, 2,15% existe nos glaciares e calotes geladas polares da Árctica e Antárctica e os restantes 0,65% nos lagos, rios, mares interiores e na atmosfera. Em princípio, só esta última fracção constitui a reserva dos recursos hídricos disponíveis para o homem. A maior parte da água na Natureza é salgada, visto que as águas dos oceanos e mares constituem cerca de 97,3% da quantidade total de água na Terra. Nem toda a água se encontra livre, visto que faz parte do solo, das plantas e dos animais. Apesar da maior parte da superfície da Terra ser coberta por água, o homem só pode dispor de uma pequena porção dessa água, porque grande parte dela não possui as propriedades necessárias à sua utilização, ou seja, para consumo humano. 2.3. Principais Características da Água As principais características das águas naturais são definidas através de três processos que caracterizam água, nomeadamente: Características físicas; Características químicas; Características biológicas das águas naturais 2.3.1. Características físicas Quando se pretende utilizar uma determinada fonte de água com determinada finalidade, a primeira análise que se faz é, a análise das suas características físicas uma vez que são de fácil avaliação mesmo a olho nu. Pois a preocupação em geral, quando se trata das características físicas d’água, deve-se garantir que está água que se vai utilizar seja limpa, inodora e incolor. As principais características físicas d’água são: Temperatura, Turbidez, Sabor e odor, Cor (Cor verdadeira e Cor aparente), Sólidos (Sólidos em suspensão e sólidos dissolvidos) e Condutividade eléctrica. 6 Temperatura As águas para o consumo humano que apresentam temperaturas elevadas aumentam as perspectivas de rejeição ao uso. Águas subterrâneas captadas a grandes profundidades frequentemente necessitam de unidade de resfriamento a fim de se adequarem ao abastecimento. Particularmente para uso doméstico, a água deve ter temperatura refrescante, ou seja, a temperatura ambiente da água. Sabor e odor Para o sabor, a sua origem está associada tanto à presença de substâncias químicas ou gases dissolvidos e também à actuação de alguns microorganismos, principalmente algas. Geralmente para consumo humano e usos mais nobres, o padrão de potabilidade exige que a água seja completamente inodora. Cor A cor da água está associada a presença de partículas muito finas e dispersas na água, de origem orgânica e mineral. Para atender o padrão de potabilidade, a água deve apresentar intensidade de cor aparente inferior a cinco unidades. Turbidez A turbidez é o indicador da presença de material em suspensão. Nas ETAS faz-se a medição de turbidez das águas bruta, decantada, filtrada e final. Avalia-se a eficiência da remoção do material em suspensão, comparando-se a turbidez da água bruta com a decantada e com a filtrada. No ensaio de floculação, mede-se a turbidez da água bruta e consulta-se na tabela 1 com os valores mínimos do floculante a ser aplicado. Em cada cuba, efetuam-se dosagens crescentes, respeitando o limite máximo indicado no mesmo quadro. Após o ensaio, determina-se a turbidez em amostras de cada uma das cubas. O menor valor representa a maior remoção de material sólido em suspensão. Repete-se o ensaio a partir da aplicação da melhor dosagem encontrada na primeira bateria de teste correspondente à concentração aplicada na cuba que apresentou menor turbidez podendo-se, também, diminuir a concentração de floculante até obter a remoção máxima com a ideal concentração de floculante. 7 Turbidez (NTU) Mínima Média Máxima 10 5 10 17 15 8 14 20 20 11 17 22 40 13 14 25 60 14 21 28 80 15 22 30 100 16 24 32 150 18 27 37 200 19 30 42 300 21 36 51 400 22 39 62 500 23 4270 Tabela 1: Dosagem de sulfato de alumínio em mg/L. Sólidos De acordo com o tamanho das partículas, os sólidos presentes na água podem ser distribuídos da seguinte maneira: Sólidos em suspensão Os sólidos em suspensão são divididos em duas partes (sedimentáveis, e não sedimentáveis), estes, podem ser definidos como partículas de fácil retenção por processo de filtração da água. Sólidos dissolvidos Os sólidos dissolvidos também se encontram divididos em duas formas (voláteis, e fixos), estes, são constituídos por partículas de diâmetro inferior a 103𝜇𝑚 que permanecem em solução após a filtração. Sólidos voláteis representam uma estimativa da matéria orgânica nos sólidos, onde, sólidos voláteis representam uma estimativa da matéria orgânica nos sólidos, e a entrada de sólidos na água pode ocorrer de forma natural ou antropogênica. O padrão de potabilidade refere-se apenas aos sólidos completamente dissolvidos, e a sua medida é 𝑚𝑔/𝐿 Condutividade eléctrica A condutividade eléctrica da água indica a sua capacidade de transmitir a corrente eléctrica em função da presença de substâncias dissolvidas que se dissociam em ânions e cátions. A condutividade eléctrica da água deve ser expressa em unidades de resistência (𝑆𝑖𝑒𝑚𝑒𝑛𝑠), por unidade de comprimento geralmente 𝑐𝑚 ou 𝑚. 8 2.3.2. Características químicas Esta é uma propriedade característica muito importante na análise química d’água, como sabe-se que, todos os sais inorgânicos são totalmente ou parcialmente solúveis em água, sendo a sua solubilidade em função da temperatura. Quando dissociados, os sais separam se em iões (aniões ou catiões) o que torna impossível a determinação da sua composição original. Por esta razão, os ensaios de caracterização da qualidade química da água baseiam-se em ensaios de determinação de presença de iões específicos (tais como o Cálcio, Magnésio e Chumbo) resultante da decomposição dos referidos sais. A prior, os aspectos a serem considerados quando se trata de características químicas d’água são os seguintes: pH, Alcalinidade, dureza, cloretos e acidez. Os cloretos, geralmente, provêm da dissolução de minerais ou da intrusão de águas do mar, e ainda podem advir dos esgotos domésticos ou industriais. Em altas concentrações, conferem sabor salgado à água ou propriedades laxativas. A acidez, em contraposição à alcalinidade, mede a capacidade da água em resistir às mudanças de pH causadas pelas bases. A alcalinidade indica a quantidade de iões na água que reagem para neutralizar os iões de hidrogênio. A dureza por sua vez é uma característica conferida à água pela presença de sais alcalinos-terrosos (cálcio e magnésio) e alguns metais em menor intensidade, sendo expressa em mg/L de equivalente em carbonato de cálcio (CaCO3). A sua presença na água pode ser devido à dissolução de rochas calcárias (origem natural), ou a despejos industriais (origem antropogênica). Em relação ao potencial hidrogênico (pH), representa a intensidade das condições ácidas ou alcalinas do meio líquido, por meio da medição da presença de iões hidrogênio 𝐻+. É calculado em escala anti-logarítmica, no intervalo de 0 a 14. Se o 𝒑𝑯 < 𝟕 → condições ácidas que podem contribuir para a sua corrosão das tubulações e agressividade. Se o 𝒑𝑯 > 𝟕 → condições alcalinas que aumentam a possibilidade de incrustações. O pH tem grande influência na floculação. Deve ser ajustado com produtos alcalinizastes para que ocorra a floculação. Mede-se o pH da água a tratar, ajustando-o para a formação dos flocos. Cada tipo de água flocula requer um pH ótimo. Após determinar a melhor concentração de floculante, varia-se o pH em cada cuba para determinar o pH ótimo de floculação. 9 Condições de Acidez As águas com acidez mineral, além de contribuir para a corrosão das tubulações e equipamentos, também são desagradáveis ao paladar, sendo, portanto, não aconselhável para abastecimento doméstico. A acidez, em contraposição à alcalinidade, mede a capacidade da água em resistir à mudanças de pH causadas pelas bases. Ela decorre fundamentalmente da absorção do gás carbônico livre da atmosfera, resultante da decomposição da matéria orgânica e, em menor escala, do gás sulfídrico origens naturais. Condições de Alcalinidade A alcalinidade em hidróxido existente na água a ser tratada deve ser avaliada, pois é o íon hidroxila que irá reagir com o cátion alumínio, proveniente do Sulfato de Alumínio, para formar o floco de Hidróxido de Alumínio. Para cada 1 ppm de Sulfato de Alumínio aplicado, são necessários 0,45 ppm de alcalinidade natural ou adicionada. Quando a alcalinidade natural é insuficiente na água a tratar, necessita-se adicionar alcalinizante, ajustando às necessidades da reação química. Com base na análise da alcalinidade da água bruta, verifica-se se a alcalinidade natural é suficiente ou se existe a necessidade da adição de cal. Corrige-se, então, caso necessário, a alcalinidade com adição de (CaOH2). Não é recomendada, para águas industriais, a utilização de barrilha (Na2CO3) e soda (NaOH). Nas águas tratadas, altos teores de Alumínio indicam desajuste no processo de floculação, por excesso de sulfato de alumínio ou pouca alcalinidade. Da mesma forma o Ferro solúvel, nas águas tratadas, indica problema semelhante ao alumínio residual, ou seja, não houve eficiência na remoção. O coagulante reage com a alcalinidade em proporções teóricas conforme a tabela abaixo indica. 10 Tabela 2: Coagulante/alcalinidade Sulfato de Alumínio ppm Alcalinidade ppm Sulfato de Alumínio ppm Alcalinidade ppm 1.0 0.45 21.0 9.45 2.0 0.90 22.0 9.90 3.0 1.35 23.0 10.35 4.0 1.80 24.0 10.80 5.0 2.25 25.0 11.25 6.0 2.70 26.0 11.70 7.0 3.15 27.0 12.15 8.0 3.60 28.0 12.60 9.0 4.05 29.0 13.05 10.0 4.50 30.0 13.50 11.0 4.95 31.0 13.95 12.0 5.40 32.0 14.40 13.0 5.85 33.0 14.85 14.0 6.30 34.0 15.30 15.0 6.75 35.0 15.75 16.0 7.20 36.0 16.20 17.0 7.65 37.0 16.65 18.0 8.10 38.0 17.10 19.0 8.55 39.0 17.55 20.0 9.00 40.0 18.00 O caudal de aplicação da solução é definido a partir da dosagem ótima, determinada pelos testes com a água bruta (teste de jarros), com o auxílio das formulas abaixo indicadas. Para a aplicação da solução de Sulfato de Alumínio tem-se: 𝑞 = 𝑄×𝑑 𝐶×10 Equação 1. Onde: 𝑞 → O caudal de aplicação da solução em 𝑙/ℎ; 𝑄 → O caudal da estação de Tratamento em 𝑚3/ℎ; 𝑑 → Dosagem ótima do produto (melhor floculação no Teste de jarros); 𝐶 → Concentração da solução de uso. 11 A constante 10 corresponde a alíquota utilizada no teste (100ml da amostra), sendo o cálculo final expresso em litro. Figura 1: Calha Parshall Fonte: http://www.temes.com.br/temes.asp?p-g=industria. Na etapa da floculação, a agitação da água vai diminuindo gradualmente, de forma a possibilitar a formação dos flocos e esses não serem destruídos pela agitação intensa da água nem se depositarem no fundo por uma agitação muito lenta. Figura 2: Fluculadores A expressão para o cálculo de tempo de detenção ou de contacto no fluculador é dada por: http://www.temes.com.br/temes.asp?p-g=industria 12 𝑇 = 𝑉×𝑁 60×𝑄 Equação 2. Onde: 𝑇 → Tempo de detenção em minutos; 𝑉 → Volume de unidade de Floculação em (m3); 𝑁 → Número de unidade de Floculação; 𝑄 → Caudal total da ETA em (m3/segundos). Dureza É uma característica conferida à água pela presença de sais alcalino-terrosos (cálcio e magnésio) como acima mencionada, e alguns metais em menor intensidade, sendo expressa em mg/L de equivalente em carbonato de cálcio (𝐶𝑎𝐶𝑂3 ). A sua presença na água pode ser devido à dissolução de rochas calcárias - origem natural, ou a despejos industriais - origem antropogênica. Quando os sais são bicarbonatos (de cálcio ou de magnésio), a dureza é denominada Temporária, pois pode ser eliminada quase totalmentepela fervura. Quando é devida a outros sais, é denominada Permanente. Salinidade É o conjunto de sais normalmente dissolvidos na água, formados pelos bicarbonatos, cloretos, sulfatos, em menor quantidade, pelos demais sais, pode conferir à água o sabor salino e uma propriedade laxativa (sulfatos). O teor de cloretos pode ser indicativo de poluição por esgotos domésticos (próximo ou remoto), verificado pela comparação de várias análises, após estudos de condições e situações locais. Geralmente, têm origens naturais na dissolução de minerais presentes no subsolo ou pela intrusão de águas salinas. Também, podem ser de origem antropogênica pelo lançamento de despejos domésticos e industriais. Agressividade A tendência da água a corroer os metais pode ser conferida ou pela presença de ácidos minerais (casos raros) ou pela existência, em solução, de oxigênio, gás carbônico e do gás sulfídrico. De 13 modo geral, o oxigênio é um factor de corrosão dos produtos ferrosos; o gás sulfídrico, dos não ferrosos; e o gás carbônico, dos materiais à base de cimento. Ferro e Manganês O ferro, com certa frequência associado ao manganês, confere à água uma sensação de adstringência (inibir as secreções da pele) e uma coloração avermelhada, decorrente de sua precipitação. O ferro ocorre com certa frequência em águas naturais, oriundas da dissolução de compostos ferrosos de solo arenosos, terrenos de aluvião ou pântanos. A sua presença nas águas se torna notável quando a água se enriquece de oxigênio e o óxido, passando da forma ferrosa para a forma férrica, de cor marrom-alaranjado. Também pode ser originário de despejos industriais – origem antropogênica. O processo de remoção depende da forma como as impurezas de ferro se apresentam. Toxicidade Geralmente constituem o produto de lançamentos de indústrias poluidoras ou de atividades humanas. Como exemplos, os cianetos, cromo hexavalente (cromatos) e cádmio, resultado de cromações e electrodeposições; arsênio, resultado de usos agrícolas; cobre, zinco e chumbo pelo uso de tubulações com águas solventes; o alumínio, devido à refloculação; do sulfato de alumínio utilizado no tratamento de água. 2.3.3. Características biológicas das águas naturais As caraterísticas biológicas da água de maior interesse representam sob o ponto de vista de controle de qualidade da água, estão relacionadas com a presença de microorganismo. O impacto direto da presença destes microorganismos em águas está associado com a possibilidade de transmissão de doenças por microorganismos patogênicos eventualmente existentes. Os principais microorganismos normalmente presentes em água, quer de águas naturais, quer de águas residuais, e que tem interesse sob o ponto de vista de controle da qualidade tanto das águas naturais como das águas residuais compreendem: bactérias, fungos, algas, protozoários, rotíferos, crustáceos, vermes e vírus (MATSINHE, et al, 1992). 14 Na família das bactérias está presente comumente o grupo coliforme que habitam normalmente no intestino de homens e animais, servindo, portanto, como indicadoras da contaminação de uma amostra de água através de fezes. Como a maior parte das doenças associadas com a água é transmitida por via fecal, isto é, os organismos patogênicos, ao serem eliminados pelos excretos, atingem o ambiente aquático, podendo vir a contaminar as pessoas que se abasteçam de forma inadequada desta água, neste âmbito, conclui-se que as bactérias coliformes podem ser usadas como indicadoras desta contaminação. Quanto maior a população de coliformes em uma amostra de água, maior é a possibilidade de contaminação por organismos patogênicos (BARROS, 1995). Bactérias heterotróficas (BH) Bactérias heterotróficas são definidas como microrganismos que requerem carbono orgânico como fonte de nutrientes para seu crescimento e para a síntese de material celular (BRASIL, 2005).A maioria das bactérias heterotróficas, geralmente, não é patogênica. Entretanto alguns membros desse grupo, incluindo Legionella spp., Micobacterium spp., Pseudomonas spp., Aeromonas spp., podem ser patógenos oportunistas (QUIROZ, 2002). Algumas bactérias heterotróficas podem exercer influência inibidora sobre alguns organismos, podendo impedir a detecção de coliformes (COMPANHIA DE TECNOLOGIA DE SANEAMENTO AMBIENTAL, 1978). A presença dessas bactérias também pode indicar uma deterioração na qualidade da água de consumo ou um processo de desinfecção inadequado no sistema de produção (NASCIMENTO et al., 2000). Segundo Dias (2008), mesmo que a maioria das bactérias heterotróficas da microbiota natural da água não seja considerada patogênica, é importante que sua população seja mantida sob controle, pois o aumento diminui a população dessas bactérias na água podem causar riscos à saúde do consumidor. A contagem padrão de bactérias heterotróficas não deve exceder a 500 Unidades Formadoras de Colônia por mililitro (UFC/mL)(BRASIL, 2005). Contagem de bactérias heterotróficas Material necessário para a medicao de bacterias heterotroficas placa de Petri; pipeta graduada; bico de Bunsen ou lamparina a álcool; 15 plate Count Agar; estufa bacteriológica; contador de colônias. contagem de bactérias heterotróficas - determinação da densidade de bactérias que são capazes de produzir unidades formadoras de colônias (UFC), na presença de compostos orgânicos contidos em meio de cultura apropriada, sob condições pré-estabelecidas de incubação: 35,0, ± 0,5ºC por 48 horas; 2.4.Microbiologia da água A transmissão de enfermidades através de abastecimento de água deve-se a presença de microorganismo patogénico na água. Para a resolução deste problema de transmissão de enfermidade deve-se submeter a água a um tratamento adequado. No entanto, a determinação individual da eventual presença de cada microorganismo patogénico em uma amostra de água não pode ser feita rotineiramente, já que envolveria a preparação de diferentes meios de cultura, tornando o procedimento complexo e financeiramente inviável (CAVACO; 2004). As águas naturais são locais onde vivem muitos seres microscópicos. Dentre eles encontramos : • Protozoários; Algas e Nematóides. 2.4.1. Água e transmissão de doenças Doença epidêmica: afeta simultaneamente muitos indivíduos, por contágio; Doença endêmica: verifica-se permanente numa dada região; Vetores de doenças, algumas delas graves são comuns em países em desenvolvimentos como África, Ásia e América Latina; Todos os anos morrem mais de 3 milhões de crianças no mundo inteiro, devido a diarréias causadas pelo consumo de água contaminada, segundo a Organização Mundial de Saúde (OMS) 16 2.4.2. Microrganismos nas águas naturais Águas naturais apresentam uma grande quantidade e diversidade de microrganismos (bactérias, fungos, protozoários, entre outros), alguns podem ser patogênicos para o Homem embora a maioria não represente um risco para indivíduos saudáveis. 2.5.Enfermidades de transmissão hídrica (causas) Com base na classificação proposta por Bradley (1974) e reformada por Feachem (1981), em que se consideram quatro (4) mecanismos distintos de transmissão de doenças infecciosas relacionadas com água. Esses mecanismos incluem para maior generalidade, as doenças que embora não directamente devidas à água, são basicamente devidas ao saneamento deficiente. 2.5.1. Feco oral (transmitida pela água) Uma doença em que o processo de transmissão está associado a uma baixa qualidade biológica de água, sendo aquela que é transmitida quando o organismo patogênico está na água e é ingerido pelo indivíduo que pode ficar infectado. Doenças infeciosas deste tipo incluem não só as clássicas que podem ser causadas através de baixas doses infectivas (tal como a cólera e a febre tifóide), mas também outras querequerem maiores doses infectivas para a sua transmissão (como por exemplo a hepatite e a desenteria bacilar). 2.5.2. Transportável pela água Incluem-se neste grupo as doenças infecciosas cuja redução se consegue pelo melhoramento das condições de higiene doméstico e pessoal através do uso de maiores quantidades de água. A água torna-se assim num agente de diluição e de transporte dos organismos patogênicos daí que sua qualidade não é importante uma vez que não está a ser empregue para a bebida. As doenças deste grupo são de três tipos. Há as infecções do tubo digestivo tais como as doenças diarréicas que são as principais causas de morbilidade e mortalidade infantil, especialmente entre crianças de países tropicais. Estas doenças incluem a cólera, disenteria bacilar e outras doenças já mencionadas como do tipo fecal oral presente na água. 17 O segundo tipo de doenças transportáveis pela água são as infecções da pele e dos olhos. As infecções bacterianas da pele, a sarna e as infecções devidas a fungos cutâneos são um bom exemplo de doenças prevalecentes em climas tropicais, enquanto as infecções dos olhos tais como a tracoma e conjuntivite sã também vulgares. Estas doenças estão claramente associadas a um baixo nível de higiene e é claro que a sua prevalência e morbilidade se atenuam com o uso de um maior volume de água para a higiene pessoal. Elas distinguem-se, no entanto, das doenças intestinais do grupo transportável pela água, porque não são fecal-orais e nunca podem ser do tipo presentes na água. 2.5.3. Vivendo na água Uma doença deste tipo é aquela que o organismo patogênico passa parte do seu ciclo de vida num hospedeiro aquático intermédio. Todas estas doenças são devidas a infecção por vermes parasitas que dependem dum hospedeiro aquático intermédio para completar o seu ciclo de vida. O nível de doença depende do número de vermes adultos que infecta o indivíduo. A importância da doença avalia-se pelo grau de infecção e pelo número de indivíduos infectados. É exemplo a bilharzões na qual a água esquistomiasis se desenvolvem até que as cercanis infecciosas são libertas na água, infectando o homem através da pele. 2.5.4. Veiculadas por insectos vivendo próximo ou temporariamente em biótipos aquáticos. Neste tipo, a doença é transmitida por insectos que vivem na água ou junto à água. São exemplos a malária, a febre amarela e o dengue (que são transmitidos por insectos que vivem em biótipos aquáticos), e a tripanossoma que é transmitida pela mosca tsé-tsé ribeirinha que vive próximo a biótopos aquáticos. Quadro resumo das Enfermidades de transmissão hídrica Enfermidades de transmissão hídrica Grupos de doenças Principais doenças Formas de transmissão Formas de prevenção Infecções de pele Água em quantidade 18 Enfermidades de transmissão hídrica Associadas ao fornecimento de água insuficiente Tracoma insuficiente e hábitos higiênicos inadequados favorecem a disseminação desses agravos Fornecer água em quantidade suficiente. Promover ações de educação em saúde. Tifo Escabiose Associadas a hospedeiros intermediários, cujo habitat é a água Esquistossomose Penetração do agente patogênico na pele Proteção de mananciais. Combate ao hospedeiro intermediário. Disposição adequada de esgotos. Evitar o contato das pessoas com águas contaminadas Transmitidas por vetores relacionadas com a água Malária Penetração do Agente Infeccioso no organismo pela picada de insetos, cujo ciclo evolutivo está relacionado com a água Combate aos vetores. Eliminar condições que possam favorecer criadouros. Utilizar medidas de proteção individual. Febre amarela Dengue Filariose Figura 3: Enfermidades de transmissao hídrica 2.6.Bactérias indicadoras de contaminação As bactérias ou microrganismos indicadores vem sendo usados desde os tempos passados, para ajudar na especificação da qualidade da água e mais recentemente usados em alimentos, isto deve se pelo facto de ser difícil de encontrar os organismos patogênicos. 19 Os organismos indicadores mais utilizados são as bactérias do grupo coliforme e a sua determinação é feita por técnicas estabelecidas e os resultados são expressos em Número Mais Provável (NMP) de coliformes por 100mL de amostra de água. Esses microorganismos como do grupo coliforme podem ser divididos em subgrupos, os quais são comumente utilizados como indicadores de contaminação fecal em águas de abastecimento. 2.6.1. Coliformes Totais (CT): As primeiras a serem adoptadas como “indicadoras” de poluição humana. Porém, vieram se constatar que a sua presença não representaria, obrigatoriamente, que a contaminação fosse de origem humana ou animal (Escheri-chia coli), pois estes organismos também se desenvolvem em vegetações e no solo (gêneros Citrobacter, Enterobacter e Klebsiella). Portanto, não é possível afirmar categoricamente que a amostra de água com resultado positivo somente para coliformes totais tenha entrado em contacto com fezes de animais de sangue quente, incluindo o homem. 2.6.2. Coliformes Termo-tolerantes (CTe) Pertencem a este subgrupo, somente as bactérias do grupo coliforme que fermentam a lactose à alta temperatura (44 ;5 ℃ ±0,2℃, em 24 horas), de modo a eliminar bactérias de origem não fecal. Portanto, os CTes se desenvolvem, também, em temperaturas mais altas. Suas principais representantes são a Escherichia coli e a Klebsiella, sendo realizadas pesquisas, somente quando se constata a presença de Coliformes Totais. 2.6.3. Outros Subgrupos dos Indicadores da contaminação da água Escherichia coli Os coliformes fecais, mais especialmente Escherichia. Coli, fazem parte da microbiota intestinal do homem e outros animais de sangue quente. Estes microrganismos quando detectados em uma amostra de água fornecem evidência directa de contaminação fecal recente, e por sua vez podem indicar a presença de patógenos entéricos. Escherichia coli representa percentuais em torno de 96 a 99% nas fezes humanas e de animais homeotérmicos, sendo o principal representante dos coliformes Termo-tolerantes (fecais) (MASCARENHAS; et al, 2002). Enterococos 20 De acordo com MASCARENHAS; et al, (2002). Outro grupo que são utilizados como indicadores de contaminação são os enterococos. Essas bactérias do grupo dos estreptococos fecais pertencentes ao gênero Enterococcus, caracterizam-se pela alta tolerância às condições adversas de crescimento, como a capacidade de sobreviverem na presença de 6,5% de cloreto de sódio (halotolerantes), em pH 9,6 e em ampla faixa de temperatura, de 10 o C a45 o C: Pseudômonas aeruginosa Pseudômonas é um microrganismo envolvido em contaminação de água, cujas espécies estão distribuídas no solo, na água, em matéria orgânica em decomposição, podendo ser isoladas da pele, garganta e fezes de pessoas doentes e em indivíduos saudáveis de 3% a 5% (WAGNER et al., 2003). Anaeróbios fecais Anaeróbios fecais são apontados, por Bauer et al. (1966), como alternativa ao grupo coliforme. Bacteróides e Bifidobacterium podem ser organismos indicadores de contaminação fecal, podendo estar presentes em altas densidades populacionais no tracto gastrointestinal de humanos. Bacteróides spp. Os membros do gênero Bacteróides são Gram-negativos, bacilos ou coco-bacilos anaeróbios obrigatórios são normalmente comensais, encontrados no tracto intestinal de humanos e outros animais. As espécies de bacteróides correspondem às bactérias numericamente dominantes no intestino grosso de humanos, compreende uma parte importante da microbiota normal humana e contabilizam aproximadamente 30% de todos os isolados das fezes. Dentre estes e outros subgrupos. 2.7.Parâmetros da qualidade da água A poluição das águas tem como origem diversas fontes, dentreas quais se destacam: Efluentes domésticos; Efluentes industriais; Carga difusa urbana e agrícola. Essas fontes estão associadas ao tipo de uso e ocupação do solo. Cada uma dessas fontes possui características próprias quanto aos poluentes que carreiam (por exemplo, os esgotos domésticos apresentam compostos orgânicos biodegradáveis, nutrientes e bactérias). 21 Actualmente, a água encontrada na natureza é em geral inapropriada para o consumo humano, devido presença de uma série de contaminadores que podem ser prejudiciais à saúde. (Richter, 2009) Portanto, é necessário que atenda ao padrão de potabilidade, que são as quantidades limites que, com relação aos diversos elementos, podem ser toleradas na água de abastecimento, quantidades definidos geralmente por decretos, regulamentos ou especiações (RIGOBELO et al., 2009). Até meados do século XX; a qualidade da água para consumo humano era avaliada essencialmente através das suas características organolépticas, tendo como base o senso comum de que se apresentasse límpida, agradável ao paladar e sem odor desagradável. No entanto, esse tipo de avaliação foi se revelando falível em termos de protecção contra microrganismos patogênicos e contra substâncias químicas perigosas presentes na água. A contribuição representada pelo material proveniente da erosão de solos intensifica-se quando da ocorrência de chuvas em áreas rurais. As diferentes formas de aporte tornam, na prática, inexequível a análise sistemática de todos os poluentes que possam estar presentes nas águas superficiais. Por isso, a CETESB faz uso de 50 Indicadores (parâmetros) de qualidade de água (físicos, químicos, hidro biológicos, microbiológicos e eco toxicológicos), considerando-se aqueles mais representativos tem-se: Parâmetros Físicos: absorbância no ultravioleta, coloração da água, série de resíduos (filtrável, não filtrável, fixo e volátil), temperatura da água e do ar e turbidez; Parâmetros Químicos: alumínio, bário, cádmio, carbono orgânico dissolvido, chumbo, cloreto, cobre, condutividade específica, cromo total, demanda bioquímica de oxigênio (DBO5,20), demanda química de oxigênio (DQO), fenóis, ferro total, fluoreto, fósforo total, manganês, mercúrio, níquel, óleos e graxas, ortofosfato solúvel, oxigênio dissolvido, pH, potássio, potencial de 22 formação de trihalometanos, série de nitrogênio (Kjeldahl, amoniacal, nitrato e nitrito), sódio, surfactantes e zinco; Parâmetros Microbiológicos: Clostridium perfringens, coliformes Termo tolerantes, Cryptosporidium sp, estreptococos fecais e Giárdia sp.; Parâmetros Hidro biológicos: clorofila a e feofitina a. Parâmetros Eco toxicológicos: sistema Microtox, teste de Ames para a avaliação de mutagenicidade e teste de toxicidade crônica a Ceriodaphnia dúbia. Quando da necessidade de estudos específicos de qualidade de água em determinados trechos de rios ou reservatórios, com vistas a diagnósticos mais detalhados, outros parâmetros podem vir a ser determinados, tanto em função do uso e ocupação do solo na bacia contribuinte, atuais ou pretendidos, quanto pela ocorrência de algum evento excepcional na área em questão. 2.8.Índices dos parâmetros da qualidade de água –OMS Parâmetros microbiológicos (OMS-SNS) Parâmetros Limite máximo admissível Unidade Risco para a saúde pública Coliformes Totais Ausente NMP* / 100ml N°. de colonias / 100ml Doenças gastrointestinais Coliformes Fecais Ausente NMP* / 100ml N°. de colonias / 100ml Doenças gastrointestinais Vibrio Cholerae Ausente 1000ml Doenças gastrointestinais Tabela 3: Parametros Microbiologicos – OMS Fonte: MISAU (2004) (NMP*) Número Mais provável Nota: Segundo a Organização Mundial de Saúde (OMS), estas determinações microbiologias só poderão ser efectuadas se a fonte de água for consistentemente a mesma. 23 Parâmetros físicos - organolépticos (OMS-SNS) Parâmetros Limite máximo admissível Unidade Risco para a saúde pública Cor 15 TCU Aparência Cheiro Inodoro Sabor Condutividade 15-2000 𝜇ℎ𝑚𝑜/𝑐𝑚 PH 6,5-8,5 Sabor, corrosão, irritação da pele Sabor insipido Sólidos totais 1000 𝑚𝑔/𝑙 Sabor, corrosão Turvação 5 NTU Aparência, dificulta a desinfecção Tabela 4: Parâmetros físicos e organolépticos– SNS Fonte: MISAU (2004) Parâmetros químicos (OMS-SNS) Parâmetros LMA U Risco para a saúde pública Cloro residual total 0.25-1.0 mg/l Sabor e cheiro desagradável Amoníaco 1.5 mg/l Sabor e cheiro desagradável Alumínio 0.2 mg/l Afecta o sistema locomotor e causa anemia Arsénio 0.01 mg/l Cancro da pele Antimónio 0.005 mg/l Cancro no sangue Bário 0.7 mg/l Vasoconstrição e doenças cardiovasculares Boro 0.5 mg/l Gastroenterites e eritremas Cadmio 0.003 mg/l Vasoconstrição urinária Cálcio 50 mg/l Aumenta a dureza da água Chumbo - mg/l Intoxicação aguda Cianeto 0.07 mg/l Bócio e paralisia Cloretos 250 mg/l Sabor desagradável corrosão Cobre 2 mg/l Irritação intestinal Crómio 0.05 mg/l Gastroenterites, hemorragia e convulsões Dureza total - mg/l Depósitos, corrosão e espumas Fosforo - mg/l Aumenta proliferação dos microorganismos 24 Parâmetros LMA U Risco para a saúde pública Ferro total - mg/l Necrose hemorrágica Fluoreto 1.5 mg/l Afecta o tecido esquelético Matéria orgânica 2.5 mg/l Aumenta proliferação dos microorganismos Magnésio 0.50 mg/l Sabor desagradável Manganês - mg/l Anemia, afecta o sistema nervoso Mercúrio 0.001 mg/l Distúrbios renais Molibdénio 0.07 mg/l Distúrbios urinários Nitrito 3.0 mg/l Reduz oxigénio no sangue Nitrato 50 mg/l Reduz oxigénio no sangue Níquel 0.02 mg/l Eczemas e intoxicações Sódio 200 mg/l Sabor desagradável Sulfato 250 Sabor e corrosão Silénio 0.01 mg/l Doenças cardiovasculares Sólidos totais dissolvidos 1000 mg/l Sabor desagradável Zinco 3.0 mg/l Aparência e Sabor desagradável Pesticidas totais - mg/l Intoxicação e distúrbios de várias ordens - - - Tabela 5: Parâmetros químicos – SNS Fonte: MISAU (2004) LMA- Limite Máximo Admissível; U – Unidade 2.8.1. Recomendações da OMS para a qualidade bacteriológica da água potável (OMS, 1995) da água potáve1 (OMS, 1995): Água para consumo humano em geral: Organismo: E. coli ou coliformes Termo-tolerantes. Recomendação: Não detectáveis em nenhuma amostra de 100 ml. Água tratada na entrada do sistema de distribuição: 25 Organismo: E. coli ou coliformes Termo-tolerantes. Recomendação: Não detectáveis em nenhuma amostra de 100 ml. Água tratada no sistema de distribuição: Organismo: E. coli ou coliformes Termo-tolerantes. Recomendação: Não detectáveis em nenhuma amostra de 100 ml. Organismo: Coliformes totais. Recomendação: Não detectáveis em nenhuma amostra de 100 ml. No caso de grandes sistemas de abastecimento, quando são analisadas amostras suficientes, devem estar ausentes em 95% das amostras coletadas durante qualquer período de 12 meses. 2.9.Fenómeno de eutrofização das águas. A eutrofização é um fenômeno causado pela acumulação de nutrientes, especialmente o fósforo e o nitrogênio provenientes dos esgotos domésticos e industriais, da remoção da vegetação, da decomposição das rochas, das atividades agrícolas e do material particulado da atmosfera, que vem sendo depositados nos cursos de água. Com o aumento do aporte destes nutrientes, há o crescimento desordenado de plantas aquáticas, fitoplânctons e bactérias que metabolizam esses compostos e os transformam em substâncias tóxicas que prejudicam a qualidade da água. Por ser o fósforo um factor determinante para esse processo é importante controlar sua entrada e sua acumulação nestes cursos de água. Figura 4: Fenômeno de eutrofização da água 26 2.9.1. Fontes de nutrientes que causam a eutrofização Todas as atividades na baciahidrográfica de um lago ou represa se refletem direta ou indiretamente na qualidade da água desses ecossistemas. Um lago ou reservatório, entretanto, pode ser naturalmente eutrófico quando situado em área fértil com solos naturalmente enriquecidos de nutrientes. Em muitos lagos, rios e represas, a água de esgoto é a principal fonte, uma vez que esgotos não tratados ou aqueles tratados somente por métodos mecânicos convencionais ainda contêm nitrogênio (25-40 mg/litro) e fósforo (6-10 mg/ litro). Nitrogênio e fósforo podem ser removidos por tecnologia bem conhecida – fósforo pela adição de substâncias químicas que precipitam fosfato por intermédio de reações químicas e nitrogênio usualmente por métodos biológicos, por meio da atividade de microorganismos. A remoção de nitrogênio é mais dispendiosa e, também, mais difícil tecnicamente do que a do fósforo. A água de drenagem de terras cultivadas também contém fósforo e nitrogênio. Usualmente, há muito mais nitrogênio porque o fósforo está imobilizado nos componentes do solo. O uso intensivo de fertilizantes resulta em concentrações significativas de nutrientes, particularmente nitrogênio, em drenagem agrícola. Se os solos erodidos atingirem o lago, tanto o fósforo como o nitrogênio do solo contribuirão para a eutrofização. A erosão é frequentemente causada por desmatamento, que também resulta de planeamento e gerenciamento não adequados dos recursos naturais. A água da chuva contém fósforo e nitrogênio provenientes da poluição atmosférica. Como o nitrogênio move-se mais na atmosfera do que o fósforo, esse elemento está aproximadamente 20 vezes mais concentrado que o fósforo. O nitrogênio pode ser reduzido na água da chuva por controles muito intensivos da poluição do ar em toda uma região. Pode-se afirmar com segurança que as principais fontes de poluição da atmosfera são as indústrias e os escapamentos de automóveis sem os filtros apropriados. O sedimento de um lago – sua camada lodosa no fundo – contém concentrações relativamente altas de fósforo e nitrogênio. Estes elementos podem ser libertados para a água, particularmente em baixas concentrações de oxigênio. Os nutrientes dos sedimentos provêm da decomposição de algas e de matéria orgânica morta. Os nutrientes libertados a partir dos sedimentos são referidos como a carga interna dos lagos. A figura abaixo mostra esquematicamente as fontes de nutrientes: externas à carga de esgotos não tratados, águas de drenagem agrícola, erosão e chuvas e também internas às atividades do lago. 27 Figura 5: Fontes de nutrientes que causam a eutrofização 2.9.2. Eutrofização e emissão de gases de efeito estufa O aumento da carga de matéria orgânica e de nutrientes nos corpos de água promove, também, um aumento na emissão de gases de efeito estufa para a atmosfera. Com o aumento da produção de biomassa pelo aumento do aporte de nutrientes, há também um aumento da quantidade de biomassa formada por organismos mortos ou por partículas fecais que afundam e se acumulam nos sedimentos dos reservatórios. Com esse acúmulo de matéria orgânica nos sedimentos, há um aumento na ciclagem de nutrientes, principalmente de carbono, nitrogênio e fósforo a qual é medida por microorganismos que, em última instância, acaba resultando na produção, acúmulo e emissão de gases como CO2, CH4 e N2O. 28 Figura 5: Eutrofização e emissão de gases de efeito estufa 2.9.3. Principais problemas ambientais presentes em lagos. Figura 6: Consequência da Eutrofizacao 29 Figura 7: Organização, crescimento populacional e industrialização estão entre os fatores básicos que causam problemas ambientais em lagos e reservatórios. 2.10. Contaminantes da água (fontes e implicações a saúde humana) As contaminações da água para consumo humano são oriundas da contaminação de rios e córregos. Essas contaminações convertem-se em um os problemas ambientais mais graves do século XXI. A poluição divide-se em dois grandes grupos: a contaminação pontual e a não pontual. A primeira procede de fontes identificáveis, como fábricas, refinarias ou despejo de esgoto. A não pontual é aquela cuja origem não pode ser identificada com precisão, como os produtos químicos usados na agricultura e na mineração trazidos pelas chuvas ou as filtragens de fossas sépticas e esgotos. Os agentes químicos presentes na água caracterizam-se por sua origem que geralmente está associada ao ciclo hidrológico, através de sua passagem pela natureza, carreando elementos do ar ou do solo. Também, de elementos provenientes da poluição causada pelo próprio homem. Os contaminantes químicos distinguem-se daqueles de caráter infeccioso ou parasitário, por serem prejudiciais à saúde do homem por sua exposição prolongada, diferenciando-se como alvo de preocupação aqueles com propriedades tóxicas cumulativas, como os metais pesados e os agentes 30 cancerígenos. De um modo geral, a toxidade desses elementos varia em relação a sua concentração na água, tempo de exposição e suscetibilidade individual. A contaminação química da água para consumo humano também pode ser ocasionada pela utilização das substâncias empregadas no seu tratamento resultando na formação de produtos secundários, alguns deles com potencial de risco para a saúde bastante significativa. As substâncias empregadas nas práticas de cultivo e controle de pragas da agricultura ou utilizadas no combate aos vetores de certas doenças também contribuem para a poluição das águas subterrâneas ou superficiais e são determinantes de sérios problemas de saúde. Ainda se destacam como elementos de poluição os despejos das indústrias e os poluentes das chaminés das fábricas quando carreados para os cursos de água. Aldrin e Dieldrin Descrição e usos Aldrin e Dieldrin são compostos organoclorados sintéticos a temperatura ambiente, praticamente insolúveis em água, que se apresentam como um pó branco quando puros e com coloração parda quando grau técnico (90% de pureza para o Aldrin e 85% para o Dieldrin). Esses agrotóxicos fazem parte da lista de poluentes orgânicos persistentes. São contaminantes químicos (orgânicos) e o seu efeito sobre a saúde é afetar o SNC (em doses altas é fatal para o homem). Comportamento no ambiente O Aldrin e o Dieldrin ainda podem ser encontrados no ambiente devido à alta persistência, mesmo que não estejam mais sendo utilizados. O Aldrin é convertido em Dieldrin sob acção da luz solar e de bactérias. Desse modo, o Dieldrin é predominante no ambiente, mesmo quando a substância utilizada foi o Aldrin, ambos os compostos podem ser encontrados na atmosfera a partir de arraste pelo vento por aplicação na lavoura, evaporação de águas contaminadas e absorção a partículas em suspensão. Uma vez na atmosfera, o Dieldrin pode ser convertido em Foto Aldrin ou Foto Dieldrin, ambos produtos de degradação do Aldrin e Dieldrin por radiação solar. No solo, o Aldrin pode evaporar lentamente ou sofrer oxidação originando o Dieldrin. A persistência do composto no solo depende do clima da região, em países de clima 31 temperado, 75% do Aldrin são oxidados a Dieldrin em um ano. Já em países de clima tropical, os compostos desaparecem do solo rapidamente, pois 90% do Aldrin e Dieldrin sofrem evaporação em 1 mês. Na água, a degradação destes compostos é lenta e eles tendem a se acumular no sedimento, não é comum a presença de Aldrin e Dieldrin em águas subterrâneas devido a resistência que elas possuem a lixiviação no solo. Tanto os Aldrin quanto o seu principal produto de degradação são altamente lipossolúveis s, o que juntamente com alta persistência, faz com que possuam uma grande capacidade de bioacumulação e biomagnificação. Exposição humana e efeitos a saúde O Aldrin e o Dieldrin são tóxicos para o homem, as exposições ocupacionais ocorreram em operações de controlo de insectos,aplicações agrícolas, combate a mosquitos e fabricação de agrotóxicos, actualmente as exposições ambientais podem ocorrer por contacto com o ar, água, alimentos e solo contaminados. A via de exposição mais comum é por alimentos, sejam de origem vegetal ou animal. Não foram relatados efeitos irreversíveis em intoxicações agudas e subagudas. Os sintomas da intoxicação são cefaléia, tonturas, náusea, vomito, tremor muscular, miocronia e convulsões. As intoxicações crônicas geralmente ocorrem por exposição simultânea ao Aldrin, Dieldrin e Endrin e foram associados ao aumento de câncer hepático e biliar, embora o estudo tenha apresentado como limitação a ausência de informações sobre os níveis de exposição. A agencia internacional de pesquisa em câncer (IARC) classifica o Dieldrin e o Aldrin metabolizado a Dieldrin como prováveis cancerígenos para o ser humano (grupo 2A) com base em evidencia limitada em humanos para câncer de mama e evidencia inadequada para linfoma não-Hodkin e outros tipos de câncer, e evidencia suficiente em animais experimentais para carcinoma hepatocelular. 32 Bentazona É um agroquímico da classe toxicológica I, extremamente tóxico e nocivo por ingestão e que pode causar sensibilização em contacto com a pele. Em logo prazo, pode causar efeitos danosos ao ambiente aquático, sendo pertencente à classe ambiental III, perigoso ao meio ambiente, por ser altamente móvel, apresentando alto potencial de deslocamento no solo e podendo atingir as águas subterrâneas. Possui ainda a característica de ser altamente persistente, ou seja, de difícil degradação. Componen tes MCL Riscos e Efeitos Origem Clordano 0,2𝑚𝑔/𝑙 Câncer de pulmão, mesotelioma, câancer de laringe e ovário e asbetose (fibrose dos pulmões) Natural: extraída de rochas Na construção: amianto em materiais de construção (corte, perfuração, quebra, etc.) Na indústria da construção civil: Pavimentos; Placas de teto falso; Produtos e materiais de revestimento e enchimento; etc Isolamento de tubagens de água quente; Isolamento de antigos aquecedores domésticos; Isolamento de fogões; Materiais de isolamento de tetos. Cianeto Para água para consumo humano, pode ser calculado um valor baseado na saúde de 0,5 𝑚𝑔/𝑙 Esta componente inibe a respiração celular atuando sobre as enzimas que contêm ferro (citocromo oxidase e catalase). Os cianetos iónicos são extremamente venenosos a vários seres vivos, em especial, aos humanos, neste caso, devido à habilidade do cianeto em se combinar com o ferro da hemoglobina, bloqueando a recepção do oxigênio pelo sangue, matando a pessoa exposta por sufocamento Indústrias de poliacrilonitrilas, de síntese de resinas acrílicas, de nitrilas e aldeídos, de processamento de fármacos e de corantes, da extração de ouro e prata a partir dos seus minérios, da galvanoplastia. 33 Componen tes MCL Riscos e Efeitos Origem Níquel A concentraç ão de níquel na água para consumo humano é geralmente inferior a 0,02 mg / l, embora o níquel liberado nas torneiras e acessórios podem fornecer até 1 mg / l Pode ocasionar dermatite e má formação de fetos, como anencefalia, em casos de elevada exposição. Depósitos naturais Industriais no campo Prata < 0,005 𝑚𝑔 /𝑙 Inalação: Alto. Causa sensação de queima, tosse, dificuldade respiratória, laringite, cefaleia, náuse a e vomito. Contato com olhos: Alto Pode causar embaçamento da visão, vermelhidão, dor e queimadura severas dos tecidos com danos aos olhos. Contato com pele: Alto. Causa vermelhidão, queimaduras cutâneas severas e dor. Ingestão: Alto. Causa severas queimaduras na boca, garganta, estômago. Pode causar dores de garganta, vômito e diarreia, além de colapso, coma e morte. Natural: na forma de seus óxidos, sulfetos e alguns sais muito insolúveis e imóveis. Águas subterrâneas e superficiais Água para consumo humano 34 Componen tes MCL Riscos e Efeitos Origem Cádmio Concentraç ões na água para consumo humano são geralmente menores de 0,001 𝑚𝑔/ 𝑙 Danos nos rins Danos aos pulmões, tais como enfisema pulmonar. aumento do risco de contrair câncer pulmonar, como no caso dos fumantes alta. A toxicidade do cádmio afeta principalmente o rim. Natural: na crosta terrestre. É um metal macio com um brilho muito semelhante ao da prata, porém dificilmente encontrado na forma elementar. Em geral, este metal é encontrado ligado a outros elementos, tais como oxigênio, cloro ou enxofre, formando compostos. 2.10.1. Padrão de potabilidade para substâncias químicas que representam risco à saúde (OMS SNS) Substância Unidade VMP Aldrin e Dieldrin ug/L 0,03 Clordano (Isômeros) ug/L 0,2 2,4 D ug/L 30 Ferro e manganês ug/L Tricloroeteno ug/L 70 Alaclor ug/L 20,0 Atrazina ug/L 2 Bentazona ug/L 300 Figura 7: Padrão de potabilidade para substâncias químicas que representam risco à saúde (OMS SNS) 2.11. Procedimentos para testagem da água A OMS/SNS impõe normas que regulam as concentrações e tipos de produtos químicos que podem ser encontrados na água potável. São conduzidos testes laboratoriais em amostras de água de todo o sistema de instalações públicas de água potável a partir da fonte, através do processamento e https://pt.wikipedia.org/wiki/Enfisema_pulmonar 35 amostras finais. O tipo de contaminante e a fonte de água determinam a frequência dos testes ou o número de testes a serem realizados. No que respeita os procedimentos para a testagem da água, compreende-se as seguintes fases: Fase I: Planejamento das atividades É importante dispor de informações sobre as áreas a serem avaliadas para possibilitar o planejamento das atividades, a preparação do material a ser utilizado na amostragem, bem como a definição da infra-estrutura a ser utilizada no deslocamento aos locais de coleta de amostras. Ter à disposição todos materiais a ser usados durante o processo e garantir que todos eles estejam limpos, isto é, sem componentes que pode podem afectar os resultados desejados. Figura 7: Materiais usados na testagem da água Fase II: Coleta e preparo de amostras de água A coleta de amostras de água constitui um dos elementos de fundamental importância no desenvolvimento de um Programa de Controle da Qualidade da Água. Embora considerada uma atividade simples, alguns critérios técnicos, como a exigência de pessoal treinado, devem ser rigorosamente observados no processo de amostragem, a fim de ter amostras representativas do nível de qualidade que se pretende determinar. 36 Figura 8: Retirada da amostra de água superficial e de água subterrânea Deve se registrar as coordenadas de GPS e outros dados na folha de campo acompanhada de algumas fotos do local. Deve se preparar as amostras de água, tal como indicado para o tipo de teste. Por exemplo: Os testes para bactérias necessitam de um recipiente de coleta estéril para evitar leituras falsas positivas. Testes químicos específicos podem exigir um composto de fixação no recipiente de coleta para evitar perdas. As análises químicas são frequentemente indicadas em casos de águas fora dos padrões ou suspeitas de contaminação. O tempo também é importante em alguns procedimentos. A amostragem de corrosão, por exemplo, é melhor efetuada após um período de não utilização, para maiores concentrações de poluentes. A testagem da água para contaminação por sulfeto de hidrogênio, por outro lado, é melhor feita no local, já que o gás é altamente volátil. 37 Fase III: Testagem da agua Em alguns casos, a testagem da água é feita no próprio local, da recolha da amostra usando o medidor, coloca-sea sonda na água a uma profundidade de 20 cm a montante de onde houver o fluxo, ou fora da área de perturbação, se não houver fluxo, até que as leituras se estabilizem. Em seguida registra-se os valores medidos (pH, Salinidade, Temperatura, entre outros). Porém, em muitos casos leva-se a amostra para o laboratório, e lá usando os instrumentos adequados para cada tipo de parâmetro, faz-se a testagem da água e apura-se os resultados observados. Figura 9: Analise laboratorial da amostra da água Alguns procedimentos importantes de segurança para manter em mente quando efectuar testes da qualidade da água Devem ser sempre utilizados óculos de segurança; Devem utilizar-se luvas de protecção quando recolher ou manusear amostras de água; Se as amostras de água estão a ser recolhidas no meio de um rio ou curso de água, a pessoa que efectua a recolha deve utilizar colete salva-vidas e uma corda de reboque; 38 Devem-se selar bem todos os recipientes de colheita, imediatamente após recolher as amostras em campo; Os recipientes de colheita e os medidores electrónicos devem ser limpos entre testes; Não pode se comer nem beber quando se manusear qualquer um dos materiais durante o teste’ Nunca deve permitir que os químicos toquem a pele, olhos ou vestuário; Estes trabalhos devem ser realizados em grupo; Os recipientes de resíduos devem ser muito bem lavados antes de serem reciclados; Assim como em qualquer outras actividade em exterior, é útil ter materias de primeiros socorros disponível. 2.12. Instrumentos utilizados para a avaliação de cada parâmetro de qualidade da água Os laboratórios químicos fazem uso de diversos tipos de vidrarias, materiais e equipamentos para que as análises possam ser realizadas com a maior precisão possível, são utilizados também descartáveis e consumíveis de uso único, além dos equipamentos de proteção individual e coletiva, que fazem parte das rotinas. Agitador / Aquecedor Magnético É um equipamento utilizado para aquecer e agitar soluções, através da utilização de “peixinho” dentro do recipiente que contém a solução a ser agitada, através de campo magnético que fixa o peixinho no fundo do recipiente, o mesmo realiza movimentos circulares que agitam e uniformizam a solução. Alguns equipamentos possuem aquecimento na placa agitadora, aquecendo e misturando a solução ao mesmo tempo. Barra Magnética para Agitador São barras magnéticas em diferentes formatos e tamanhos, popularmente conhecidas como “peixinho” que são inseridas no recipiente que contém a solução a ser agitada através do equipamento de agitação Magnética. 39 Bureta Trata-se de um aparelho utilizado para análises titulométricas e volumétricas. Composto por um tubo de parede uniforme com graduação na parte externa, com linhas bem delineadas para facilitar a leitura. Possui em sua extremidade inferior uma torneira para controlar o fluxo de líquido que sai do aparelho. Figura 10: Bureta. Fotoi4lcocl2 / Shutterstock.com Balança de precisão É um equipamento utilizado para media a massa de reagentes e compostos, que possui alta precisão na pesagem, e pode ser classificada de acordo com sua precisão na pesagem em: Balanças Industriais, Balanças de uso geral, balanças semi-analíticas e balanças analíticas. Figura 11: Balança de precisão. Foto Timof / Shutterstock.com https://www.infoescola.com/materiais-de-laboratorio/bureta/ 40 Condensador Realiza a condensação de vapores e gases através da circulação de água na parte externa do equipamento. Podem ser dos tipos Liebig (retos), os de bolas e os de serpentina. Seus tamanhos são variáveis, e vão normalmente de 10 cm à 170 cm. Figura 12: Condensador. Foto chromatos / Shutterstock.com Cromatógrafo É o equipamento utilizado para realizar análises cromatográficas. Tem por finalidade a separação e purificação de misturas através da detecção de massas por afinidade com a coluna cromatográfica utilizada. Figura 13: Cromatógrafo. Foto khawfangenvi16 / Shutterstock.com pHmetro São equipamentos analíticos que realizam a medição do potencial hidrogeniônico (pH) das soluções através de um eletrodo. Podem ser dos tipos de bancada ou de bolso. O medidor de pH é um instrumento utilizado para medir a acidez ou a alcalinidade de uma solução, também chamada de pH. O pH é a unidade de medida que descreve o grau de acidez ou alcalinidade e é medido em uma escala que vai de 0 a 14. 41 As informações quantitativas fornecidas pelo valor do pH expressam o grau de acidez de um ácido ou de uma base em termos de atividade dos íons de hidrogênio. O valor do pH de determinada substância está diretamente relacionado à proporção das concentrações dos íons de hidrogênio [H+] e hidroxil [OH-]. Se a concentração de H+ for maior do que a de OH-, o material é ácido; por exemplo, o valor do pH é menor do que 7. Se a concentração de OH- for maior do que a de H+, o material é básico, com um pH com valor maior do que 7. Se as quantidades de H+ e OH+ forem as mesmas, o material é neutro e seu pH é 7. Ácidos e bases têm, respectivamente, íons de hidrogênio e hidroxil livres. A relação entre os íons de hidrogênio e de hidroxil em determinada solução é constante para um dado conjunto de condições e cada um pode ser determinado desde que se conheça o valor do outro. Figura 14: pHmetro. Foto photong / Shutterstock.com Proveta Recipiente volumétrico para medir líquidos com média / baixa precisão. Também é utilizado para realizar transferências de soluções para outros recipientes com maior facilidade. Figura 15: Provetas. Ilustração DesignPrax / Shutterstock.com 42 Pipeta volumétrica Utilizada para medir e transferir soluções e líquidos. Possui volume definido e calibrado, não podendo ser utilizado para medir volumes diferentes dos quais as mesmas são fabricadas para medir. São muito mais precisas que as pipetas graduadas. Figura 16: Pipetas volumétricas. Foto Rabbitmindphoto / Shutterstock.com 2. Recomendações Como a água é uma preocupação mundial e a sua escassez é uma realidade iminente na vida actual e das futuras gerações, que terão de sobreviver no Planeta Terra, deverão ser desenvolvidas algumas acções em tempo hábil no sentido de minimizar os efeitos catastróficos da falta deste precioso líquido e que é vital para a sobrevivência de todos. O problema da água no mundo ou o problema da sua escassez exige que se passe por um processo de reeducação. É necessário investir na formação de crianças, jovens e adultos, empregando como foco principal a questão do esgotamento dos recursos naturais, em todo o mundo, especialmente a água. É preciso orientar e conscientizar a população a tomar os cuidados básicos para que se viva melhor. 43 3. Conclusão Após a elaboração do presente trabalho de investigação, conclui-se que, a qualidade da água para consumo humano é tema muito relevante porque a água é um bem necessário a todos os seres vivos, muito utilizado e ao mesmo tempo malcuidado pelo homem. Apesar de toda a chamada de atenção de grande parte da classe política, bastante difundida, sobre a importância da água e de todos os problemas urbanos e ambientais, as pessoas parecem ainda não ter idéia da importância deste assunto. Acreditamos que, o que ocorra não seja a falta de reconhecimento de sua importância, mas sim a falta de conhecimento concreto sobre o assunto. Trata-se de um tema que acompanha a nossa vida estudantil desde a classe básica, na infância, inclusive definido como conteúdo curricular do ensino. Como a maior parte das doenças associadas com a água é transmitida por via fecal, isto é, os organismos patogênicos, ao serem eliminados pelos excretos, atingem o ambiente aquático, podendo vir a contaminar as pessoas que se abasteçam de forma inadequada desta água, neste
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