Livro - Quimica Ambiental

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Eduardo Monteiro Bigelli
Química 
Ambiental
Curitiba
2015
Eduardo Monteiro Bigelli
Química 
Ambiental
Ficha Catalográfica elaborada pela Fael. Bibliotecária – Cassiana Souza CRB9/1501
B592q Bigelli, Eduardo Monteiro 
Química ambiental / Eduardo Monteiro Bigelli. – Curitiba: Fael, 
2015.
224 p.: il.
ISBN 978-85-60531-20-2
1. Química ambiental I. Título
 CDD 658.3
Direitos desta edição reservados à Fael.
É proibida a reprodução total ou parcial desta obra sem autorização expressa da Fael.
FAEL
Direção Acadêmica Francisco Carlos Sardo
Coordenação Editorial Raquel Andrade Lorenz
Revisão Juliana Horning
Projeto Gráfico Sandro Niemicz
Imagem da Capa Shutterstock.com/Khakimullin Aleksandr
Arte-Final Evelyn Caroline dos Santos Betim
Apresentação
O que está por trás deste processo? Quais são os elementos 
que estão influenciando as reações observadas? Como aumentar 
minha eficiência na remoção deste poluente? Estas e outras pergun-
tas costumam permear o dia a dia e os pensamentos de qualquer 
indivíduo atuante na área de gestão ambiental. Cada vez mais requi-
sitado, este profissional é desafiado a tomar importantes decisões 
em espaços cada vez mais curtos de tempo. Definir tecnologias, 
gerenciar riscos, cumprir a legislação e proteger o meio ambiente 
são alguns exemplos das atividades em que a Química Ambiental se 
torna ferramenta indispensável. 
– 4 –
Química Ambiental
Segundo Mozeto (1994), a química ambiental estuda os processos quími-
cos que ocorrem na natureza, sejam eles naturais ou ainda causados pelo homem 
e que comprometem a saúde humana e a saúde do planeta como um todo. 
Assim, dentro desta definição, a Química Ambiental não é a ciência da monito-
ração ambiental, mas da elucidação dos mecanismos que definem e controlam a 
concentração das espécies químicas candidatas a serem monitoradas. 
E é nesse contexto que se insere este livro. Estudaremos a química de nosso 
cotidiano. No capítulo 2, abordaremos a composição da atmosfera, o ciclo de 
alguns elementos e o comportamento dos principais poluentes atmosféricos. 
Já no capítulo 3, serão abordados temas relacionados à poluição das 
águas, identificação dos poluentes nos corpos hídricos e conceitos como toxi-
cidade, persistência e acumulação. No quartocapítulo, serão apresentadas as 
tecnologias e conceitos de tratamento de efluente mais utilizados atualmente. 
No capítulo 5 e 6, serão abordados temas relacionados com o comporta-
mento de poluentes em ambientes subterrâneos, gerenciamento de áreas conta-
minadas e os efeitos da disposição irregular de resíduos sólidos no solo.
Os capítulos seguintes tratam da composição e comportamento de 
diversos compostos químicos, como: pesticidas, dioxinas, furanos, PCBs, 
HPAs e estrógenos, descrevendo suas estruturas moleculares, aplicações práti-
cas e alguns dos seus efeitos sobre a saúde humana e dos animais.
Sumário
1 Química da atmosfera e a manutenção da vida | 7
2 Poluição em ambientes aquáticos | 37
3 Introdução Tratamento de efluentes | 57
4 Química ambiental e o gerenciamento 
de áreas contaminadas | 75
5 Impacto Ambiental Causado por Resíduos 
Sólidos dispostos no solo | 107
6 Compostos Orgânicos Tóxicos | 145
7 Pesticidas | 159
8 Dioxinas, furanos e PCBs | 187
9 HPAs; Estrogenos Ambientais; e outras 
substânciaS tóxicas | 203
 Referências | 219
1
Química da atmosfera e 
a manutenção da vida
O fato da superfície da lua ser coberta por crateras provo-
cadas pelo impacto de meteoritos é amplamente conhecido por 
todos, hoje. Como se sabe, o nosso planeta recebeu tantos meteo-
ritos entrantes, como a lua, porém, a presença da atmosfera deter-
minou o destino de muitos deles. Pequenos meteoritos queimam 
na atmosfera antes mesmo de chegar à Terra. Na lua, por outro 
lado, não existe esta camada. Sendo assim, sua superfície perma-
nece há bilhões de anos inalterada, susceptíveis a frequentes choques 
de meteoros.
– 8 –
Química Ambiental
1.1 A composição da Atmosfera
Figura 1.1 – Atmosfera. 
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k.
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is
Fonte: NOAA - National Oceanic and Atmospheric Administration - EUA.
Os primeiros gregos consideravam o ar como uma das quatro substâncias 
elementares. Junto com a terra, o fogo e a água, o ar era visto como um com-
ponente fundamental do universo. No início de 1800, no entanto, cientistas 
reconheceram que a atmosfera era, na verdade, composta por vários gases qui-
micamente distintos. No ar atmosférico, foram detectados como sendo seus 
principais componentes: nitrogênio, oxigênio e uma pequena quantidade de 
algo incombustível, mais tarde descoberto como argônio.
O desenvolvimento de equipamentos de detecção, na década de 1920, 
permitiu aos cientistas encontrarem gases que existiam em concentrações 
pequenas na atmosfera, como o ozônio e dióxido de carbono. As concentra-
ções destes gases variam muito de lugar para lugar. Em suma, os gases atmosfé-
ricos são frequentemente divididos nos principais componentes, constantes e 
os componentes altamente variáveis. Abaixo, a composição do ar seco e limpo: 
Tabela 1.1– Composição do ar seco. 
Gás Porcentagem Partes por Milhão
Nitrogênio 78,08 780.000,00
Oxigênio 20,95 209.460,00
Argônio 0,93 9.340,00
Dióxido de carbono 0,035 350
– 9 –
Química da atmosfera e a manutenção da vida
Gás Porcentagem Partes por Milhão
Neônio 0,0018 18
Hélio 0,00052 5,2
Metano 0,00014 1,4
Kriptônio 0,0001 1
Óxido nitroso 0,00005 0,5
Hidrogênio 0,00005 0,5
Ozônio 0,000007 0,07
Xenônio 0,000009 0,09
Fonte: GRIMM, 2015: Meteorologia Básica. Notas de Aula. http://fisica.ufpr.br/grimm/.
Embora o nitrogênio e o oxigênio sejam essenciais para a vida humana no 
planeta, eles exercem pouco efeito sobre as condições meteorológicas e proces-
sos atmosféricos. Por outro lado, os elementos móveis, que compõem menos 
de 1 por cento da atmosfera, interferem significativamente no clima de curto e 
longo prazo. Um exemplo é a umidade relativa do ar, identificada como a varia-
ção da quantidade de vapor de água na atmosfera. O vapor de água, assim como 
o CO2, CH4, N2O e SO2 possuem uma propriedade importante: absorvem 
calor emitido pela Terra e, assim, aquecem a atmosfera, criando o que chama-
mos de “efeito estufa”. Sem esses chamados gases de efeito estufa, a superfície da 
Terra seria cerca de 30 graus Celsius mais fria – muito frio para a existência da 
vida como a conhecemos. Embora o efeito estufa às vezes seja retratado como 
um fator negativo, os efeitos produzidos por esses gases, como o CO2, por 
exemplo, são suficientes para sustentar a vida. O aquecimento global, por sua 
vez, é um processo separado que pode ser causado, dentre outros motivos, por 
aumento da quantidade de gases de efeito estufa na atmosfera.
Além de gases, a atmosfera também contém partículas como poeira, cinzas 
vulcânicas, chuva e neve. Estas são, evidentemente, muito variáveis e são geral-
mente menos persistentes do que as concentrações de gases, mas que, por vezes, 
pode permanecer na atmosfera por períodos relativamente longos de tempo.
Os dois instrumentos mais importantes para fazer medições na atmos-
fera da Terra foram desenvolvidos centenas de anos atrás: Galileo é creditado 
com a invenção do termômetro em 1593 e Evangelista Torricelli inventou o 
barômetro, em 1643. Com esses dois instrumentos, temperatura e pressão 
puderam ser monitoradas em qualquer momento e em qualquer lugar. Ini-
– 10 –
Química Ambiental
cialmente, a temperatura e pressão da Terra eram monitoradas somente em 
nível do solo. Com o avanço dos métodos de análises, conseguiu-se explorar 
esses mesmos parâmetros em altitudes elevadas, alavancandogrande pro-
gresso nos estudos climáticos e ambientais.
Um exemplo foi o início da utilização de balões não tripulados para 
realizar medições em altitudes sem passageiros, com transmissão de rádio e 
sem amarras.
1.2 Temperatura 
na atmosfera
Através da análise de 
dados coletados por radios-
sonda e aeronaves (e mais 
tarde por foguetes), os 
cientistas perceberam que a 
atmosfera não é uniforme. 
O entendimento inicial 
era que, com a elevação na 
altitude, a temperatura ten-
desse a sempre decrescer. 
Todavia, no início do século 
XX, radiossondas descobri-
ram uma camada a cerca de 
18 km., da superfície ter-
restre, onde a temperatura 
mudava repentinamente 
e iniciava um processo de 
reversão, aumentando com 
a altitude. A descoberta 
desta reversão levou à divi-
são da atmosfera em cama-
das, com base nas suas pro-
priedades térmicas.
110
100
90
80
70
60
50
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30
20
10
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Estratopausa
Temperatura (ºC)
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Tropopausa
-100 -90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30
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Mesosfera
Termosfera
Mesopausa
Troposfera
Estratosfera
Fonte: GRIMM, 2015: Meteorologia Básica. Notas 
de Aula. http://fisica.ufpr.br/grimm/.
Figura 1.2 – Variação da temperatura com a 
altitude na atmosfera da Terra.
– 11 –
Química da atmosfera e a manutenção da vida
1.3 Troposfera
A camada inferior da atmosfera, chamada troposfera, é o lugar onde 
todas as condições meteorológicas ocorrem, onde as nuvens são formadas e a 
precipitação cai, o vento sopra, a umidade varia de lugar para lugar. É o local 
onde a atmosfera interage com a superfície terrestre. Dentro da troposfera, 
a temperatura diminui cerca de 6,5° C por quilômetro. Com 8856 m. de 
altura, o topo do Monte Everest equivale a menos da metade da troposfera. 
Assumindo uma temperatura do nível do mar de 25°C, isso significa que a 
temperatura no cume do Everest varie em torno de -31°C. 
No limite superior da troposfera, a temperatura do ar atinge cerca de 
-100°C e, em seguida, começa a aumentar com a altitude. Esta camada de 
aumento da temperatura é chamada estratosfera. A causa da inversão de 
temperatura é uma camada concentrada de ozônio. A capacidade do ozônio 
para absorver a radiação ultravioleta recebida (UV) do sol foi reconhecida 
em 1881, mas a existência da camada de ozônio, a uma altitude de 20 a 50., 
km. foi somente postulada na década de 1920. Ao absorver os raios UV, a 
camada de ozônio tanto aquece o ar em torno dele quanto nos protege na 
superfície da radiação prejudicial de curto comprimento de onda, que pode 
causar câncer de pele.
É importante salientar a diferença entre a presença do ozônio em camada 
concentrada na estratosfera e o ozônio presente em quantidades vestigiais 
na troposfera. O ozônio estratosférico é produzido quando a energia do sol 
rompe as moléculas do gás O2 em átomos S; estes átomos de O então ligam-se 
com outras moléculas de O2 para formar O3, o zônio. Este processo foi 
descrito pela primeira vez em 1930, por Sydney Chapman, um geofísico que 
sintetizou muitos dos fatos conhecidos sobre a camada de ozônio. Todavia, o 
ozônio troposférico é um poluente produzido quando as emissões da queima 
de combustíveis fósseis interagem com a luz solar.
Acima da estratosfera, a temperatura começa a cair novamente. Agora 
estamos falando da camada da atmosfera chamada mesosfera, como pode ser 
visto na figura anterior. Esta diminuição de temperatura resulta da rápida 
diminuição da densidade do ar a esta altitude. 
Finalmente, nos limites externos da atmosfera da Terra, a intensa radia-
ção não filtrada do sol faz com que moléculas como O2 e N2 se separem em 
– 12 –
Química Ambiental
íons. A liberação de energia a partir destas reações faz a temperatura subir 
novamente na chamada termosfera, a camada mais externa. 
A termosfera estende-se a cerca de 500 km. acima da superfície da Terra, 
ainda algumas centenas de km. abaixo da altitude da maioria dos satélites 
em órbita.
1.3.1 A pressão na atmosfera
Pressão atmosférica pode ser entendida como o peso da coluna de ar 
sobrejacente. Ao contrário de temperatura, a pressão diminui exponencial-
mente com a altitude. Traços da atmosfera podem ser detectados a cerca de 
500 km. acima da superfície da Terra, mas 80 por cento da massa da atmos-
fera está contida dentro dos 18 km. mais próximos à superfície. A pressão 
atmosférica é geralmente medida em milibares (mb). Esta unidade de medi-
ção é equivalente a 1 grama por centímetro quadrado (1g/cm2).
Figura 1.3 – Pressão e diminuição da densidade rapidamente com a altitude.
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200 400 600 800 1000
Fonte: GRIMM, 2015: Meteorologia Básica. Notas de Aula. http://fisica.ufpr.br/grimm/.
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Química da atmosfera e a manutenção da vida
Outras unidades são usadas ocasionalmente, como bares, atmosferas 
ou milímetros de mercúrio. A correspondência entre estas unidades são 
mostrados na tabela abaixo.
Tabela 1.2 – Correspondência de unidades de medida atmosféricas.
Bares Milibares Atmosferas
Milímetros de 
mercúrio
1.013 bar 1013 mb 1 atm 760 mm Hg
Ao nível do mar, a pressão varia de cerca de 960 para 1.050 mb, 
com uma média de 1,013 mb. No topo do Monte Everest, a pressão pode 
chega a 300 mb. Como a pressão de gás está relacionada com a densidade, 
esta baixa pressão significa que existem cerca de um terço da quantidade 
de gases comparado ao nível, sendo este o motivo da respiração se tornar 
cada vez mais difícil em grandes altitudes – devido à baixa concentração 
de oxigênio no ar.
1.3.2 O ciclo do carbono
O carbono é o quarto elemento mais abundante no universo e é absolu-
tamente essencial para a manutenção da vida na Terra. Na verdade, carbono 
constitui a própria definição de vida, tal como a sua presença ou ausência 
ajuda a definir se uma molécula é considerada orgânica ou inorgânica. Cada 
organismo na Terra necessita de carbono para a estrutura, para a obtenção 
de energia ou, como é o caso dos seres humanos, para ambos. Descontando 
a água, você é aproximadamente metade carbono. Além disso, o carbono 
é encontrado em diversas outras formas, como o dióxido de gás carbônico 
(CO2) e em sólidos, como o calcário (CaCO3), madeira, plástico, diamantes 
e grafite, por exemplo.
O movimento de carbono, em suas diversas formas, é descrito pelo 
ciclo do carbono, ilustrado na Figura 1.4. Este ciclo consiste em vários reser-
vatórios de armazenamento de carbono sendo que os principais reservató-
rios de carbono incluem a atmosfera, os oceanos, vegetação, rochas e solo. 
– 14 –
Química Ambiental
Figura 1.4 – Ciclo do Carbono. 
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Fonte: LAURENCE, (2005).
O ciclo global do carbono, um dos principais ciclos bioquímicos, pode 
ser dividido em componentes geológicos e biológicos. O ciclo do carbono geo-
lógico opera em uma escala de tempo de milhões de anos, enquanto o ciclo do 
carbono biológico opera em uma escala de tempo de dias a milhares de anos.
1.3.2.1 O ciclo do carbono geológico
O componente geológico do ciclo do carbono é o lugar onde ele inte-
rage com o ciclo das rochas nos processos de intemperismo e dissolução, 
precipitação de minerais e erupções vulcânicas. Na atmosfera, forma-se 
o ácido carbônico através da reação do dióxido de carbono atmosférico 
(CO2) e água. Esta água fracamente ácida atinge a superfície em forma de 
chuva, que reage com minerais na superfície da terra, dissolvendo lenta-
mente nos seus íons, por meio do processo de modificação química. Essas 
reações acontecem nas superfícies de córregos e rios e consequentemente 
no oceano, onde eles precipitam minerais como calcita (CaCO3). Atravésda contínua deposição e sepultamento, esse sedimento forma a rocha cha-
mada calcário.
– 15 –
Química da atmosfera e a manutenção da vida
Esse ciclo continua com a expansão dos fundos oceânicos empurrando 
o fundo do mar sob margens continentais no processo de subducção. Sendo 
empurrado mais profundamente na Terra por forças tectônicas, o carbono 
aquecido, eventualmente, derrete e pode subir de volta para a superfície, onde é 
lançado como CO2 e devolvido para a atmosfera. Este retorno à atmosfera pode 
também ocorrer violentamente através de erupções vulcânicas ou de forma mais 
gradual em infiltrações, aberturas e águas termais, ricas em CO2. Este levanta-
mento tectônico também pode expor uma camada de calcário, anteriormente 
enterrada. Um exemplo ocorre no Himalaia, onde alguns dos picos mais altos 
do mundo são formados de material que uma vez formou o fundo do oceano. 
Intemperismo, subducção e vulcanismo controlam as concentrações de dióxido 
de carbono atmosférico em períodos de tempo de centenas de milhões de anos.
Figura 1.5 – Processo de subducção no processo do ciclo do carbono.
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Fonte: INFOGEO.
1.3.2.2 O ciclo do carbono biológico
Por intermédio dos processos de fotossíntese e respiração, a biologia 
desempenha um papel importante no movimento de carbono entre terra, 
mar e a atmosfera. Praticamente toda a vida multicelular na Terra depende da 
produção de açúcares a partir da luz solar e dióxido de carbono (fotossíntese) 
e degradação metabólica (respiração) desses açúcares para produzir a energia 
necessária para o movimento, crescimento e reprodução. As plantas absorvem 
dióxido de carbono (CO2) da atmosfera durante a fotossíntese e liberam CO2 
para a atmosfera durante a respiração, através das seguintes reações químicas:
– 16 –
Química Ambiental
Respiração:
C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + energia
Fotossíntese:
6 CO2 + 6 H2O 
luz
clorofina
 C6H12O6 + 6 O2
Na atmosfera, as principais fontes de carbono resultam da fotossíntese e 
respiração. Durante o dia, na estação de crescimento, folhas absorvem a luz 
solar e tomam o dióxido de carbono da atmosfera. Ao mesmo tempo, plantas, 
animais e microrganismos do solo consomem o carbono da matéria orgânica 
e devolvem o dióxido de carbono para a atmosfera. A fotossíntese é encer-
rada à noite, quando o sol não pode fornecer a energia motriz para a reação, 
embora a respiração continue. Este tipo de desequilíbrio entre esses dois pro-
cessos ocasiona mudanças sazonais nas concentrações de CO2 na atmosfera. 
Durante o inverno, no Hemisfério Norte, a fotossíntese cessa quando muitas 
plantas perdem as folhas, mas a respiração continua. Esta condição leva a 
um aumento das concentrações atmosféricas de CO2 durante o inverno do 
referido Hemisfério. Com o início da primavera, no entanto, a fotossíntese é 
retomada e as concentrações atmosféricas de CO2 são reduzidas. 
Figura 1.6 – Processo de subducção no processo do ciclo do carbono.
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Fonte: INFOGEO.
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Química da atmosfera e a manutenção da vida
Nos oceanos, o fitoplâncton (plantas marinhas microscópicas que for-
mam a base da cadeia alimentar marinha) usam carbono para fazer conchas de 
carbonato de cálcio (CaCO3). As conchas se depositam no fundo do oceano 
e, quando morrem, juntam-se aos sedimentos. As conchas de fitoplâncton 
compactadas ao longo do tempo são eventualmente transformadas em rocha 
calcária. Além disso, sob certas condições geológicas, a matéria orgânica ori-
gina depósitos de combustíveis que contém carbono, sendo estes compostos 
por matéria orgânica, transformados em combustível fóssil não-cálcico. Tanto 
o combustível de formação não calcária quanto o de formação fóssil são pro-
cessos controlados biologicamente e representam reservatórios de longo prazo 
para o CO2 atmosférico.
Figura 1.7 – Biomassa formada por fitoplânctons encontradas no Alasca. 
N
as
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Fonte: NASA.
1.3.2.3 Influência humana no ciclo do carbono
Recentemente, os cientistas têm estudado medidas de curto e longo 
prazo para os níveis de CO2 na atmosfera. Institutos de Oceanografia espa-
lhados pelo mundo têm revelado que as atividades humanas estão alterando 
significativamente o ciclo natural do carbono. Desde o início da Revolução 
Industrial, há cerca de 150 anos, as atividades humanas, como a queima de 
combustíveis fósseis e desmatamento acelerado, têm contribuído para um 
aumento a longo prazo do CO2 atmosférico. A queima de petróleo e carvão 
– 18 –
Química Ambiental
libera carbono na atmosfera muito mais rapidamente do que ele é removido 
e este desequilíbrio faz com que as concentrações atmosféricas de dióxido de 
carbono aumentem. Além disso, o desmatamento das florestas reduz a capa-
cidade de remoção de CO2 do ar. Desta forma, temos atualmente as maiores 
concentrações de dióxido de carbono na atmosfera dos últimos séculos.
Os cientistas acreditam que o aumento do CO2 já está causando 
mudanças importantes no clima global. Muitos atribuem o aumento de 
0,6ºC, observado na temperatura média do planeta ao longo do século pas-
sado, principalmente, aos aumentos na concentração do CO2 atmosférico. 
Sem mudanças substantivas nos padrões globais de consumo de combustíveis 
fósseis e do desmatamento, as tendências de aquecimento global tendem a 
continuar. A estimativa mais otimista sugere que a temperatura média global 
aumentará entre 1,4 e 5,8ºC durante o próximo século, como resultado de 
aumentos de CO2 atmosférico e outros gases de efeito estufa. Este aumento 
da temperatura global poderia causar elevação significativa no nível do mar 
(0,09-0,88 m), colocando em risco regiões costeiras em todo globo, sendo 
um fator responsável por graves inundações. 
Compreender e mitigar os impactos negativos do aumento do CO2 
atmosférico se tornaram dois dos maiores desafios centrais que os cientis-
tas ambientais políticos enfrentam atualmente. A fim de resolver este pro-
blema, a comunidade científica formou o Painel Intergovernamental sobre 
Mudanças Climáticas (IPCC), um consórcio internacional interdisciplinar 
composto por milhares de especialistas em clima, que colaboram para pro-
duzir relatórios de consenso sobre a ciência da mudança climática. Muitas 
nações concordaram com condições especificadas no Protocolo de Kyoto, um 
tratado multilateral destinado a prevenir os impactos negativos associados às 
mudanças climáticas induzidas pelo homem. 
1.3.3 Ciclo do Nitrogênio
O nitrogênio (N) é um componente essencial do DNA, RNA e pro-
teínas, os blocos de construção da vida. Todos os organismos necessitam de 
nitrogênio para viver e crescer. Embora a maior parte do ar que respiramos 
seja N2, a maior parte do nitrogênio atmosférico não está disponível para 
uso dos organismos. Isto porque a forte ligação tripla entre os átomos de N 
– 19 –
Química da atmosfera e a manutenção da vida
em moléculas N2 o torna relativamente inerte ou não reativo, sendo que os 
organismos precisam de nitrogênio reativo para de incorporá-lo nas células. 
Para os animais serem capazes de utilizar o nitrogênio, o gás N2 necessita, 
primeiramente, ser convertido em formas quimicamente disponíveis, tais 
como amônio (NH4 +), nitrato (NO3) ou nitrogênio orgânico (por exem-
plo, ureia – (NH2)2CO) . O nitrogênio biologicamente disponível é, muitas 
vezes, escasso em ecossistemas naturais, limitando o crescimento das plantas.
O nitrogênio é um elemento extremamente versátil, que existe tanto na 
forma inorgânica quanto orgânica, em diferentes estados de oxidação. O movi-
mento do nitrogênio entre a atmosfera, biosfera e a geosfera é chamado ciclo 
de azoto (Figura 1), um dos principais ciclos bioquímicos. Similar ao ciclo docarbono, o ciclo do nitrogênio é composto por vários reservatórios de nitrogênio 
e processos por meio dos quais esses reservatórios realizam trocas desse elemento.
Figura 1.8 – O ciclo do nitrogênio. 
Fonte: EMBRAPA. www.agencia.cnptia.embrapa.br.
1.3.3.1 Processos no ciclo de nitrogênio
Cinco processos principais integram o ciclo do nitrogênio ocorrido na 
biosfera, atmosfera e geosfera, sendo eles: fixação de nitrogênio, absorção de 
nitrogênio por meio do crescimento de organismos, mineralização do nitro-
gênio através de decadência e nitrificação e desnitrificação. Microorganismos, 
– 20 –
Química Ambiental
especialmente as bactérias, desempenham um papel extremamente importante 
em todas as principais transformações do nitrogênio. Uma vez que estes proces-
sos são controlados por microrganismos, estas transformações tendem a ocorrer 
mais rapidamente do que os processos geológicos lentos e puramente físicos no 
ciclo do carbono. Visto isso, o ciclo do nitrogênio é diretamente afetado por 
fatores ambientais, que, por sua vez, influenciam a atividade microbiana, tais 
como temperatura, umidade e disponibilidade de nutrientes
1.3.3.2 Fixação de nitrogênio
N2 N NH4 +
A fixação do nitrogênio é o processo em que o N2 é convertido em 
amônio ou NH4 +. Esta é a única forma que os organismos podem obter 
nitrogênio da atmosfera; os poucos organismos capazes de realizar esta tarefa 
são chamados organismos fixadores de nitrogênio. Certas bactérias, incluindo 
as do gênero Rhizobium, são capazes de fixar nitrogênio (ou convertê-lo em 
amônio) através de processos metabólicos, analogamente à forma como os 
mamíferos convertem oxigênio para CO2, quando respiram. Bactérias fixa-
doras de nitrogênio formam relações simbióticas com plantas hospedeiras. 
Esta simbiose é bem conhecida por ocorrer na família de plantas legumino-
sas (feijões e ervilhas por exemplo). Nessa relação, as bactérias fixadoras de 
nitrogênio habitam nódulos radiculares de leguminosas e recebem hidratos 
de carbono de um ambiente favorável de sua planta hospedeira.
Figura 1.9 – Nódulos radiculares de leguminosas.
Fonte: EMBRAPA.
– 21 –
Química da atmosfera e a manutenção da vida
O amônio (NH4 +), produzido por bactérias fixadoras de nitrogênio, 
é geralmente absorvido rapidamente por uma planta hospedeira, a própria 
bactéria, ou outro organismo do solo, e incorporada em proteínas e outros 
compostos de nitrogênio orgânico, como o DNA. Quando os organismos de 
topo da cadeia se alimentam desses organismos estão consumindo o nitrogê-
nio, que foi fixado inicialmente por bactérias fixadoras.
Em ambientes aquáticos, algas verde-azuladas (bactéria chamada cia-
nobactéria) funcionam como um importante fixador de nitrogênio de vi- 
da livre.
Além de bactérias fixadoras de nitrogênio, eventos naturais de alta ener-
gia, como raios, incêndios florestais e fluxos de lava ainda quente, podem 
causar a fixação de pequenas, mas significativas, quantidades de nitrogênio. 
A alta energia destes fenômenos naturais podem quebrar as ligações triplas de 
moléculas de N2, tornando assim os átomos individuais de N disponíveis para 
a transformação química.
Hoje, os seres humanos, por intermédio de atividades como a queima 
de combustíveis fósseis, o uso de fertilizantes nitrogenados sintéticos e cul-
tivo de legumes, duplicaram a fixação de nitrogênio na biosfera. Como 
consequência deste aumento, temos cada vez mais ambientes aquáticos 
eutrofizados, resultado do carreamento do excesso de nutrientes no solo 
para os corpos hídricos.
1.3.3.3 Mineralização do nitrogênio
N Orgânico NH4 +
Depois do nitrogênio ser incorporado na matéria orgânica, é muitas 
vezes convertido novamente em nitrogênio inorgânico por um processo cha-
mado mineralização. Quando os organismos morrem, decompositores (tais 
como bactérias e fungos) consomem a matéria orgânica e chumbo no pro-
cesso de decomposição. Durante este processo, uma quantidade significa-
tiva do nitrogênio contido no interior do organismo morto é convertido em 
amônio. Uma vez sob a forma de amônio, o nitrogênio está disponível para 
utilização pelas plantas ou para transformação em nitrato (NO3) através do 
chamado processo de nitrificação.
– 22 –
Química Ambiental
Nitrificação
NH4 
+ NO2 
– NO3 
-
Parte do amônio produzido pela decomposição é convertido em nitrato 
(NO3) por um processo denominado nitrificação. A nitrificação requer a pre-
sença de oxigênio, assim, pode acontecer apenas em ambientes ricos em O2, 
como águas correntes e as camadas superficiais de solos e sedimentos. 
De acordo com Bueno (2011), a nitrificação é a oxidação biológica 
da amônia, tendo como produto final o nitrato. A reação requer mediação 
de bactérias específicas e se realiza em dois passos sequenciais. No primeiro 
passo, a amônia é oxidada para nitrito (nitritação) através da ação bioquímica 
das bactérias, como as do gênero Nitrossomas. No seguinte passo, a oxidação 
de nitrito para nitrato (nitratação) é mediada por bactérias do gênero, Nitro-
bacter. Ambos os gêneros Nitrossomas e Nitrobacter, somente desenvolvem ati-
vidade bioquímica na presença de oxigênio dissolvido (OD).
Em temperaturas baixas (<20ºC), a nitratação é muito mais rápida 
que a nitritação, de modo que se pode considerar que a nitratação é ime-
diata e a acumulação de nitrito sempre será muito pequena em sistemas sob 
condições estacionárias. Em contraste, as temperaturas elevadas (>25ºC), a 
nitritação é mais rápida que a nitratação e, por esta razão, pode haver acu-
mulação de nitrito quando se cria condições adequadas (VAN HANDELL 
& MARAIS, 1999).
Figura 1.10 – Variação do número de oxidação de nitrogênio nos 
processos de nitrificação e desnitrificação. 
Fonte: VAN HANDELL e MARAIS, (1999).
– 23 –
Química da atmosfera e a manutenção da vida
Desnitrificação
Através da desnitrificação, formas oxidadas de nitrogênio, tais como nitrato 
(NO3) e nitrito (NO2 
- ) são convertidos para N2 e, em menor grau, em gás óxido 
nitroso NO2. A desnitrificação é um processo anaeróbio, conduzido por bac-
térias desnitrificantes, que convertem nitrato de N2 com a seguinte sequência:
NO3 
– NO2 
– N2O N2
O óxido nítrico e óxido nitroso são gases que produzem impactos 
ambientais. O óxido nítrico (NO) contribui para a poluição atmosférica e o 
óxido nitroso (N2O) é um importante gás de efeito estufa, contribuindo para 
a mudança climática global.
Uma vez convertido para N2, é improvável ser reconvertido para uma 
forma biologicamente disponível, porque é um gás e é rapidamente perdido 
para a atmosfera. A desnitrificação é a única transformação de nitrogênio que 
o remove de ecossistemas e equilibra a quantidade de nitrogênio fixado pelos 
organismos fixadores, acima descritos.
1.3.3.4 Interferência humana no ciclo de N 
e suas consequências ambientais
Logo no início do século 20, cientistas descobriram como sintetizar o 
ciclo do nitrogênio, por meio da fixação química em altas temperaturas e 
pressões, criando fertilizantes que poderiam ser adicionados diretamente ao 
solo. Esta tecnologia se espalhou rapidamente ao longo do referido século, 
e, junto com o advento de novas variedades de culturas, intensificou-se uso 
de fertilizantes nitrogenados sintéticos, a fim de alavancar a produtividade 
agrícola. Este aumento na produtividade ajudou a alimentar uma popula-
ção mundial em rápido crescimento, entretanto, o aumento desta fixação de 
nitrogênio teve algumas consequências negativas também. Embora as conse-
quências não são, talvez, tão explícitas como um aumento nas temperaturas 
globais ou o buraco na camada de ozônio, elas são tão graves e potencial-
mente prejudiciais para os seres humanos e outros organismos.
Nem todos os fertilizantes nitrogenados aplicados em campos agríco-
las permanecem nas culturas. Quantidades consideráveissão carreados pelas 
chuvas ou água de irrigação, alcançando e podendo acumular-se em águas 
– 24 –
Química Ambiental
superficiais ou subterrâneas. Em águas subterrâneas utilizadas para fins potá-
veis, o excesso de nitrogênio pode ocasionar doenças em adultos e crianças. A 
Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos estabeleceu um padrão 
para o nitrogênio na água potável, de 10 mg por litro de nitrato-N. Infeliz-
mente, muitos sistemas (em particular, nas zonas agrícolas) já ultrapassam 
este nível. Em comparação, os níveis de nitrato nas águas que não foram alte-
radas pela atividade humana são raramente superior a 1 mg/L. Em águas de 
superfície, o aumento na concentração de nitrogênio pode levar a excesso de 
nutrientes, particularmente em águas costeiras que recebem contribuição de 
rios poluídos. Este aumento exagerado na quantidade de nutrientes, também 
chamado de eutrofização, tem sido responsabilizado pelo aumento da morta-
lidade de peixes em áreas costeiras e também pelo aumento da frequência de 
florações de algas nocivas, assim como mudanças consideráveis em popula-
ções de organismos nos ecossistemas costeiros.
O nitrogênio reativo (como NO3 
– e NH4 
+), presente nas águas de super-
fície e solos, também pode entrar na atmosfera, como o óxido nítrico (NO), 
que é um componente da poluição atmosférica, e também como o óxido 
nitroso, um gás com efeito estufa (N2O). Eventualmente, esse nitrogênio 
atmosférico pode alcançar ambientes terrestres, causando mudanças a longo 
prazo. Por exemplo, óxidos de nitrogênio compreendem uma parcela signifi-
cativa da acidez nas chuvas. O aumento na deposição de nitrogênio atmosfé-
rico também tem sido responsabilizado por mudanças mais sutis em espécies 
dominantes, em alguns ecossistemas florestais e de pastagens. Muitas espécies 
vegetais são controladas pela concentração de nitrogênio no solo. Com esse 
acréscimo proveniente das chuvas, algumas espécies têm encontrado condi-
ções ideais em ambientes atípicos, alterando, assim, toda a cadeia alimentar e 
causando desequilíbrio no ecossistema.
Atualmente, muitas pesquisas são dedicadas à compreensão dos efeitos 
do enriquecimento de nitrogênio no ar, águas subterrâneas e águas superfi-
ciais. Os cientistas também estão explorando práticas agrícolas alternativas, 
que visam à alta produtividade com a diminuição dos impactos negativos 
causados pelo uso de fertilizantes. Esses estudos não apenas ajudam a identi-
ficar quanto os seres humanos alteraram o mundo natural, como aumentam 
a nossa compreensão dos processos envolvidos no ciclo do nitrogênio como 
um todo.
– 25 –
Química da atmosfera e a manutenção da vida
1.3.4 Ciclo do Oxigênio
Este ciclo move o oxigênio através das três principais regiões da Terra: 
a atmosfera, a biosfera e a litosfera. A atmosfera é a região de gases que se 
encontra acima da superfície da Terra e é um dos maiores reservatórios de 
oxigênio livre. A maior reserva de oxigênio se encontra na litosfera. A maior 
parte desse oxigênio não está na forma livre, mas faz parte de compostos 
químicos, tais como silicatos e óxidos.
O ciclo do oxigênio demonstra como este é liberado e fixado em cada 
uma das principais regiões terrestres.
Na biosfera, os principais processos relacionados são respiração e fotos-
síntese. A respiração consome oxigênio para ser utilizado nos processos 
metabólicos de animais e seres humanos exalando o dióxido de carbono. Já 
a fotossíntese é o inverso deste processo, e ocorre na sua maioria por plantas 
e plânctons.
As duas formas de produção do oxigênio são a fotossíntese e a fotólise. 
Na fotossíntese, o oxigênio é produzido por plantas clorofiladas e algas, as 
quais, na presença de luz, transformam água e dióxido de carbono (CO2) em 
compostos orgânicos e oxigênio. Outra forma de produção é a fotólise, no 
qual a água presente na atmosfera é decomposta pela radiação ultravioleta, 
formando gás hidrogênio e oxigênio. 
Abaixo as equações da fotossíntese e fotólise respectivamente:
6H2 O+6CO2 6O2+C6 H12 O6 (fotossíntese)
H2O+energia→4H+O2 (fotólise)
Luz
+
Clorofila
No processo de fotólise, quando a luz solar de alta energia rompe as 
moléculas que contêm oxigênio, é produzido o oxigênio livre. Quando este 
oxigênio livre recombina com moléculas de O2 existentes, forma-se o O3 
ou ozônio.
Este ciclo é importante, pois ajuda a proteger a Terra da maioria da 
radiação ultravioleta prejudicial, transformando-a em calor inofensivo, antes 
de atingir a superfície da Terra.
– 26 –
Química Ambiental
1.4 Os principais poluentes do ar e 
seus efeitos sobre a saúde
A compreensão total sobre poluentes atmosféricos está em constante 
evolução, no entanto, temos aprendido o suficiente para desenvolver siste-
mas de controle de emissões capazes de limitar seus efeitos nocivos. Alguns 
dos principais poluentes que contribuem para a poluição do ar também são 
responsáveis por mudança climáticas globais. Visto isso, os projetos para 
redução destas emissões têm papel fundamental para a saúde humana e traz 
benefícios significativos para a população.
Este capítulo descreve os tipos mais importantes de poluentes que afe-
tam a qualidade do ar e do ambiente. Também resume algumas opções técni-
cas amplamente utilizadas para o controle da poluição atmosférica. 
1.4.1 Ozônio
O ozônio (O3) é um poluente secundário, formado por uma série com-
plexa de reações químicas de poluentes primários ou de precursores (por 
exemplo, óxidos de nitrogênio e compostos orgânicos voláteis), na presença 
de oxigênio atmosférico e da luz solar. Os principais efeitos na saúde são 
associados a danos causados às células das vias respiratórias, ocasionando, 
entre outros problemas, inchaço e diminuição da capacidade para comba-
ter infecções, como também, para remover partículas estranhas, de modo 
a aumentar a incidência de infecções respiratórias, tosse, catarro, atrofia da 
mucosa nasal, irritação ocular, diminuição da capacidade respiratória e asma. 
Outros estudos indicam que a exposição ao ozônio pode causar inflamação 
pulmonar, depressão do sistema imunológico contra infecções pulmonares, 
além de efeitos sistémicos em órgãos distantes do pulmão, como o fígado, por 
exemplo. Dentre os efeitos observados em seres humanos saudáveis expostos 
a concentrações de ozônio, estão a diminuição da capacidade respiratória, 
broncoespasmo moderado e sintomas subjetivos de tosse e dor ao respirar.
1.4.2 Material Particulado
Partículas em suspensão compreendem um largo espectro de substân-
cias sólidas ou líquidas, orgânicos ou inorgânicos, dispersas no ar, a partir 
– 27 –
Química da atmosfera e a manutenção da vida
de fontes naturais e artificiais. Os elementos presentes nas partículas variam 
de acordo com fontes locais, mas, em geral, os componentes principais são 
hidrocarbonetos, materiais solúveis em água (tais como sulfato de amônio), 
materiais insolúveis contendo pequenas quantidades de ferro, chumbo, man-
ganês e outros elementos e materiais biológicos (pólen, esporos de plantas, 
bactérias e vírus).
Segundo a Companhia Ambiental do Estado de São Paulo, CETESB, o 
material particulado pode ser classificado como:
1.4.2.1 Partículas Totais em Suspensão (PTS)
Podem ser definidas de maneira simplificada como aquelas cujo diâme-
tro aerodinâmico é menor que 50 µm. Uma parte destas partículas é inalável 
e pode causar problemas à saúde; outra parte pode afetar desfavoravelmente 
a qualidade de vida da população, interferindo nas condições estéticas do 
ambiente e prejudicando as atividades normais da comunidade.
1.4.2.2 Partículas Inaláveis (MP10)
Podem ser definidas de maneira simplificada, como aquelas cujo diâmetro 
aerodinâmico é menor que 10 µm. Dependendo da distribuição de tamanho na 
faixa de 0 a 10 µm, podem ficar retidas na parte superior do sistemarespiratório 
ou penetrar mais profundamente, alcançando os alvéolos pulmonares.
1.4.2.3 Partículas Inaláveis Finas (MP2,5)
Podem ser definidas de maneira simplificada como aquelas cujo diâme-
tro aerodinâmico é menor que 2,5 µm. Devido ao seu tamanho diminuto, 
penetram profundamente no sistema respiratório, podendo atingir os alvéo-
los pulmonares.
1.4.2.4 Fumaça (FMC)
Está associada ao material particulado suspenso na atmosfera, prove-
niente dos processos de combustão. O método de determinação da fumaça 
é baseado na medida de refletância da luz que incide na poeira (coletada em 
um filtro), o que confere a este parâmetro a característica de estar diretamente 
relacionado ao teor de fuligem na atmosfera.
– 28 –
Química Ambiental
1.4.3 O monóxido de carbono (CO)
É um gás incolor, inodoro e insípido, ligeiramente menos denso do que 
o ar. A sua origem está na combustão incompleta de combustíveis fósseis e 
biomassa. Uma vez que a afinidade da hemoglobina para o CO é 250 vezes 
maior do que para o oxigênio, o monóxido de carbono combina-se com a 
hemoglobina nas células vermelhas do sangue formando a carboxihemoglo-
bina (COHb), que diminui a capacidade do sangue de transportar oxigênio, 
além de interferir na sua liberação para os tecidos, resultando em hipoxia da 
função celular e alterações nos neurônios, células do coração e outros mús-
culos. A exposição crônica ao CO induz o aparecimento de fenômenos de 
aclimatação, como o aumento do número de células vermelhas do sangue, 
aumento do volume sanguíneo e também do tamanho do coração.
1.4.4 O dióxido de enxofre (SO2)
É um gás incolor que, em concentrações elevadas, pode ser detectado pelo 
seu gosto e o seu odor irritante e cáustico. Ele dissolve-se facilmente em água, 
formando ácido sulfuroso (H2SO3) e ácido sulfúrico (H2SO4)). O SO2 também 
pode formar trióxido de enxofre (SO3), um vapor altamente reativo, que facil-
mente combina com o vapor de água para formar um fino aerossol de ácido 
sulfúrico. Em concentrações elevadas pode causar broncoespasmo.
1.4.5 Óxido de Nitrogênio (NO) e 
Dióxido de Nitrogênio (NO2)
São compostos formados durante processos de combustão. Em centros 
urbanos, os veículos geralmente são os principais responsáveis pela emissão 
dos óxidos de nitrogênio. O NO, sob a ação de luz solar, transforma-se em 
NO2 e tem papel importante na formação de oxidantes fotoquímicos, como o 
ozônio. Dependendo das concentrações, o NO2 pode causar prejuízos à saúde.
1.4.6 Compostos orgânicos voláteis (COV)
Estes compostos são motivo de preocupação tanto por seu papel como 
precursor de ozônio e outros oxidantes como pela elevada toxicidade de alguns 
deles. Devido à sua variedade, os seus efeitos não são completamente conhe-
cidos, contudo, para alguns deles, tais como o benzeno, foi reconhecido o seu 
– 29 –
Química da atmosfera e a manutenção da vida
potencial carcinogênico. Quando indivíduos são expostos por longos períodos 
a altas concentrações de benzeno, podem apresentar caso de edema e hemor-
ragia bronco-alveolar. Também foram identificados efeitos cardiovasculares, 
como batidas ou taquicardia ventricular. Os efeitos gastrointestinais dependem 
da dose ingerida, mas podem resultar em uma gastrite tóxica ou efeito ainda 
pior. Das consequências para a saúde causadas por compostos orgânicos volá-
teis, os efeitos no sangue são os mais amplamente documentados, uma vez que 
os componentes celulares deste tecido são muito suscetíveis a essas substâncias.
1.4.7 Clorofluorcarbono (CFC)
Clorofluorcarbono (CFC) é um composto orgânico produzido como 
um derivado volátil de metano e etano. Uma subclasse comum são os hidro-
clorofluorocarbonetos (HCFC), que contêm hidrogênio. Freon, por exem-
plo, é a marca da DuPont para CFCs, HCFCs e compostos relacionados. 
Outros nomes comerciais são Algofrene, Arcton, Asahiflon, Daiflon, Eskimo, 
FCC, Flon, Flugene, Fridohna, Frigen, Frigedohn, Genetron, Isceon, Iso-
tron, Kaiser, Kaltron, Khladon, Ledon, Racon, e Ucon . O representante 
mais comum é o diclorodifluorometano (R-12 ou Freon-12).
Os Clorofluorcarbonos (CFCs) formam uma família de compostos quí-
micos desenvolvidos anteriormente à década de 1930 como alternativa mais 
segura e não-tóxica ou inflamável para substâncias perigosas como a amônia, 
utilizada para fins de refrigeração e latas de spray propulsores. Seu uso cresceu 
enormemente ao longo dos anos. Um dos elementos que compõe os CFCs 
é o cloro. Muito pouco cloro existe naturalmente na atmosfera. No entanto, 
os CFCs são uma excelente forma de introduzir cloro na camada de ozônio. 
A radiação ultravioleta, a esta altitude, quebra as moléculas de CFCs, libe-
rando o cloro. Sob as condições, apropriadas, este cloro tem potencial para 
destruir grandes quantidades de ozônio. Fato foi detectado especialmente 
sobre a Antártida. Como consequência, os níveis de radiação ultravioleta têm 
aumentado significativamente nos últimos anos.
1.4.7.1 Desenvolvimento de alternativas para CFCs
Segundo o protocolo de Montreal, o clorofluorcarbono (CFC) é a prin-
cipal substância destruidora da Camada de Ozônio. Foi amplamente utili-
– 30 –
Química Ambiental
zado entre as décadas de 80 e 90 na indústria de produtos e serviços, como a 
de refrigeração. O consumo do gás foi banido em 2010. Existem diferentes 
derivados do composto (CFC-11, o CFC-12, o CFC-113 e CFC-114), todos 
com funções específicas. O CFC-11, por exemplo, era usado na manufatura 
de espuma, em aerossóis e em bombinhas para asma. Já o CFC-12 serviu 
como esterilizantes e fluidos refrigerantes para geladeiras e ar condicionado.
O hidroclorofluorcarbono (HCFC) foi desenvolvido como alternativa 
de mercado para substituir o uso dos CFCs. Com composição mais branda, 
apresenta menor potencial de destruição da Camada de Ozônio e, por isso, 
seu uso foi ampliado. Ele é usado como fluido para extintores de incên-
dio, na fabricação de embalagens térmicas, em limpeza de circuitos, entre 
outros. Apesar de ser menos nocivo à Camada de Ozônio, pesquisas recentes 
demonstraram que a substância contribui para o aquecimento global. Assim, 
a eliminação do uso do HCFC deve ocorrer até 2040.
1.4.8 Ozônio troposférico e seus precursores
O ozônio na troposfera, particularmente perto da superfície, é preju-
dicial para os seres humanos e todos os ecossistemas da Terra. Esse ozônio 
é produzido pela oxidação fotoquímica do monóxido de carbono (CO) e 
de compostos orgânicos voláteis (COV), na presença de óxidos de nitrogê-
nio (NO + NO2 NOx). O monóxido de carbono é um precursor de 
ozônio e um marcador de longa duração de combustão. Por outro lado, o 
ozônio reage com o vapor de água e a luz solar para formar OH (o radical 
hidroxila), que é conhecido como a molécula “detergente”, pois reage com 
os poluentes do ar e controla a capacidade da atmosfera para se purificar. 
1.4.8.1 Propriedades e estrutura do ozônio
O ozônio é um gás azulado, colorido, que tem um ponto de ebulição 
em -112º C. À pressão atmosférica, o ozônio pode dissolver-se parcialmente 
em água. À pressão e temperatura padrão, a solubilidade de ozônio é treze 
vezes maior do que a do oxigênio.
Seu potencial de oxidação, em torno de 2,07 volts, demonstra que o 
ozônio é um oxidante forte, sendo um dos mais fortes oxidantes disponíveis 
para o tratamento da água.
– 31 –
Química da atmosfera e a manutenção da vida
Misturas concentradas de oxigênio que contêm mais do que 20% de 
ozônio podem tornar-se explosivas. 
O ozônio é bastante instável em solução aquosa; a sua meia-vida na água 
é de cerca de 20 minutos. No ar, o ozônio possui uma meia-vida de 12 horas.
A estrutura de ozônio é a seguinte:
Figura 1.11 – Estrutura do Ozônio.
. .
. .. .
. .
. .
. .
δ+
δ-
. .
. .. .
. .
. .
. .
. .
δ+ δ-
O ozônio troposférico é um gás altamenteirritante, formado um pouco 
acima da superfície da Terra. Ele é chamado de poluente “secundário” por-
que é produzido quando dois poluentes primários reagem à luz solar e ao ar 
estagnado. Estes dois poluentes primários são óxidos de nitrogênio (NOx) e 
compostos orgânicos voláteis (COV).
Os NOx e COV são provenientes de fontes naturais, bem como as ati-
vidades humanas. Cerca de 95 por cento de NOx da atividade humana vêm 
da queima de carvão, gasolina e óleo em veículos automóveis, residências, 
indústrias e usinas de energia. COV de atividade humana são resultado, prin-
cipalmente, da queima de combustíveis, da produção de petróleo e gás e da 
evaporação de combustíveis líquidos e solventes. 
O ozônio é conhecido por ter efeitos significativos sobre a saúde humana. 
A exposição ao ozônio tem sido associada à mortalidade prematura e aos sinto-
mas de asma. Além dos efeitos sobre a saúde humana, o ozônio pode impactar 
significativamente na vegetação e diminuir a produtividade de algumas culturas. 
Ele também pode danificar materiais sintéticos, causar rachaduras em borracha, 
acelerar o desbotamento de corantes e deterioração de algumas tintas e revesti-
mentos, danificar algodão, acetato, nylon, poliéster e outros produtos têxteis.
1.5 Chuva Ácida
“Chuva ácida” se tornou um termo familiar na década de 1980, quando 
as emissões atmosféricas das indústrias de veículos a motor foram acusadas 
– 32 –
Química Ambiental
de causar degradação ambiental. Evidências científicas relacionam a chuva 
ácida à diminuição da população de peixes e animais selvagens em lagos e rios 
degradados, além dos riscos para a saúde humana. 
1.5.1 O que é chuva ácida?
Identificada pela primeira vez em 1872, na Suécia, a chuva ácida é a pre-
cipitação na forma de chuva, neve, granizo, orvalho ou nevoeiro, que trans-
porta compostos de enxofre e nitrogênio a partir da alta atmosfera para o 
solo. O dióxido de enxofre (SO2) e óxidos de nitrogênio (NO, NO2) reagem 
com a água, o oxigénio, o dióxido de carbono e a luz solar na atmosfera, for-
mando os ácidos sulfúrico e nítrico, que atingem o solo, alterando a química 
no ambiente.
A acidez de uma solução é determinada na escala de ph de 0 a 14. Um 
nível de ph de 0 a 7 é considerado ácido, sendo 7 neutro. Nível acima de 7 
é considerado alcalino. À medida que o número de ph diminui, aumenta a 
acidez. Água destilada, por exemplo, tem um ph 7, de modo que é neutra. 
Em comparação, amoníaco doméstico é um alcalino alcançando ph em torno 
de 11,5. O leite é ligeiramente ácido, com um ph 6,5, e refrigerantes, que 
contêm ácido fosfórico, têm ph em torno de 3,0.
Embora a escala de ph possa parecer simples, a determinação do ph da 
chuva “normal” é muito mais complexa. Quando a água destilada é exposta 
ao ar, uma interação com o dióxido de carbono aumenta a acidez através da 
formação de ácido carbónico, H2CO3, e o nível de ph decresce. Muitos cien-
tistas concordam que o ph normal de chuva é um pouco ácido, em torno de 
5, 6, devido a interações químicas ocorridas no ar. Todavia, os níveis de ph 
da chuva podem variar significativamente ao longo de distâncias curtas e em 
um curto espaço de tempo, inclusive durante a mesma chuva. Estações, clima 
e uma série de outros fatores também podem influenciar a acidez da água 
de chuva.
Chuva e neve não são os únicos processos que carreiam enxofre e 
ácidos de nitrogênio da atmosfera para o solo. Estes compostos também 
estão presentes em gases e partículas secas, que são mais difíceis de medir. 
Como deposição úmida, a ocorrência de “deposição seca” de ácidos varia 
– 33 –
Química da atmosfera e a manutenção da vida
em diferentes zonas, dependendo da distância da fonte de emissão e das 
condições climáticas.
1.5.2 O que causa a chuva ácida?
A chuva ácida tem sua origem atrelada a causas naturais, assim como 
também às atividades humanas. Os óxidos de nitrogênio, são formados 
por intermédio do extremo aquecimento do ar, quando uma tempestade 
produz relâmpagos, assim como gases sulfurosos são lançados a partir da 
erupção de vulcões e decomposição de vegetações. No entanto, a aten-
ção do público tem sido focada nas fontes artificiais de chuva ácida, que 
incluem a queima de combustíveis, que contêm compostos de enxofre 
e nitrogênio.
Normalmente, as maiores emissões de óxido de nitrogênio são encontra-
das em regiões de grandes áreas urbanas, com densidade populacional elevada 
e alto tráfego de veículos.
A chuva ácida não está limitada à região onde estão localizadas as fon-
tes. Os ventos predominantes podem transportar os compostos químicos na 
atmosfera por centenas ou mesmo milhares de km. antes de serem deposi-
tados no solo, independentemente das fronteiras do estado e do país. Por 
exemplo, os compostos da indústria na China podem, potencialmente, ser 
depositados no meio-oeste dos Estados Unidos. Por esta razão, a chuva ácida 
é considerada um problema global.
1.5.3 Quais são os seus efeitos?
A chuva ácida tem sido associada a efeitos nocivos no meio ambiente e 
na saúde humana.
Florestas, lagos e córregos
A chuva ácida pode causar danos generalizados em árvores, especial-
mente em vegetação de altas. A acidez pode danificar as folhas e também 
esgotar nutrientes nos solos florestais, de modo que essas se tornam mais 
vulneráveis a doenças e estresse ambiental.
Quando lagos e riachos se tornam mais ácidos do que o normal, existe 
uma mudança significativa na variabilidade de espécies de peixes e organis-
– 34 –
Química Ambiental
mos aquáticos. A quantidade de peixe diminui devido à alta taxa de mortali-
dade, com taxa de crescimento e reprodução decrescente. 
Os ambientes aquáticos se tornam habitat apenas para as espécies tole-
rantes para condições muito ácidas. 
Um lago saudável tem um ph de 6,5 ou superior. Apenas algumas espé-
cies de peixes podem sobreviver a um ph inferior a 5. Em um ph de 4, o lago 
é considerado morto. A diminuição das populações de peixes é, muitas vezes, 
o primeiro sinal de um problema da acidificação. 
No entanto, nem todos os lagos são igualmente vulneráveis à chuva 
ácida. Em algumas áreas, o ph médio de um lago de água doce é um alcalino 
8-9 porque os solos e rochas no fundo do lago contêm altos níveis de cálcio e 
magnésio, que neutralizam a acidez da chuva.
Plantas e culturas
A chuva ácida pode, potencialmente, reduzir a produção agrícola, alte-
rando as propriedades químicas do solo, diminuindo a taxa de processos 
microbiológicos e reduzindo os nutrientes consideravelmente. As raízes dos 
vegetais podem ser danificadas em decorrência de atraso no crescimento.
Efeitos Humanos
A água ácida transportada através de tubulações metálicas pode causar 
contaminação.
A maioria dos fornecedores de água pública remove esses produtos quí-
micos perigosos na estação de tratamento. Porém, este tipo de contaminação 
pode ser um problema para os moradores não atendidos por abastecimento 
público de água potável.
Além das chuvas, a névoa ácida inalada pode ser mais perigosa para 
a saúde do que as precipitações. Estes ácidos atmosféricos podem causar 
problemas respiratórios em seres humanos, tais como irritação na gar-
ganta, nariz e olhos, dores de cabeça e asma. A névoa ácida é particular-
mente perigosa para os idosos e para portadores de doenças respirató- 
rias crônicas.
– 35 –
Química da atmosfera e a manutenção da vida
Materiais sintéticos
Embora a luz solar, calor, frio e vento contribuam para a deteriora-
ção de estruturas e objetos feitos pelo homem, a deposição ácida acelera 
esse processo. A chuva ácida danifica estruturas metálicas e veículos, assim 
como estruturas de pedra calcária, lápides, estátuas e monumentos. Esses 
se deterioram mais rapidamente quando o ph das precipitações se torna 
mais ácido.
2
Poluição em 
ambientes aquáticos
Apesarde morarmos em um planeta que é composto em sua 
maior parte por água – aproximadamente 75% da superfície terres-
tre – podemos dizer que, atualmente, vivemos uma crescente crise 
global em relação à água, tanto em quantidade (escassez) quanto 
à qualidade. 
– 38 –
Química Ambiental
2.1 Introdução
Conforme apresentado na Tabela 1, a água encontra-se nos oceanos com 
cerca de 97,4% do volume total, restando apenas 2,6% de água doce. Desta 
pequena parcela, 2,6%, grande parte está indisponível ou com acesso limi-
tado, pois encontram-se congeladas (geleiras) ou são águas subterrâneas, onde 
o acesso não é imediato.
Tabela 2.1 – Reservatórios de água na Terra. 
Tipo de disponibilidade Volume (km.3) Porcentagem
Oceanos 1.348.000.000 97,39%
Calotas polares, gelo do mar e geleiras 27.820.000 2,01%
Águas subterrâneas, umidade do solo 8.062.000 0,58%
Lagos e rios 225.000 0,02%
Atmosfera (evaporação) 13.000 0,00%
Total 1.348.120.000 100%
Total de Água doce 36.020.000 2,60%
Fonte: METZGER (2010a).
A água como parte de ciclos naturais é nossa base de vida, devido às 
interferências dos homens nesses ciclos, a quantidade aproveitável de água 
potável está diminuindo drasticamente. As canalizações de rios, drenagem de 
pântanos, a impermeabilização das paisagens, o desmatamento de florestas 
acaba por acelerar a drenagem de água doce ao mar.
Outros problemas encontrados em relação à quantidade de água são o cres-
cente consumo per capita, o aumento da população mundial, o uso inadequado 
ou exagerado de águas subterrâneas e superficiais (por exemplo, os sistemas de 
distribuição de água com perdas excessivas) e o derretimento de geleiras, calotas 
polares e gelo marinho, onde está cerca de 77% da reserva de água doce do pla-
neta. Aliado ao fato da diminuição da água doce disponível, existe o agravante 
da crescente poluição dos corpos hídricos, ocasionada pelas atividades humanas.
Como consequência da crise, temos cerca de 1,1 bilhão de pessoas sem 
acesso à água potável. Para o ano de 2050, há previsão de que este número 
chegue entre 2 e 7 bilhões. Além disso, temos aproximadamente 2,4 bilhões 
– 39 –
Poluição em ambientes aquáticos 
de indivíduos vivendo sem saneamento básico e, atualmente, morrem cerca 
de 2,2 milhões por doenças causadas por água potável contaminada (MET-
ZGER, 2010a).
2.2 Química da água
A molécula da água é formada por dois atómos de hidrogênio e um de 
oxigênio. Possui características únicas (anomalias) relacionadas com a estru-
tura polar da sua molécula, já que a ligação O-H é polarizada, ou seja, os elé-
trons da ligação são distribuídos assimetricamente. Isso permite a formação 
das ligações chamadas pontes de hidrogênio, que são responsáveis por muitas 
destas anomalias da água, como: o alto ponto de ebulição (100ºC), a alta 
viscosidade, a alta tensão superficial e a hidratação de íons. Podemos encon-
trar outras anomalias importantes, relacionadas com água, como a sua alta 
capacidade térmica e a sua densidade no estado sólido, menor que no estado 
líquido, o que permite que o gelo boie, enquanto que em outras situações o 
sólido é mais denso que o líquido e afunda. Exemplo: a cera sólida afunda 
em cera líquida. Na Tabela 2.2, apresentamos algumas características da água, 
relacionando sua importância para o meio ambiente.
Figura 2.1 – Representação da ligação ponte de hidrogênio da água.
H – O: ∙ ∙ ∙ H – O: ∙ ∙ ∙ H – O:
 | | |
 H H H
. . . . . .
Tabela 2.2 – Características da água e sua relevância para o meio ambiente.
Característica Observações Relevância para o meio ambiente
Densidade
Maior densidade 
a 4ºC, acima do 
ponto de fusão;
Dificulta o congelamento. Ex: lagos ini-
ciam o seu congelamento na superfície 
e no fundo ainda se mantém 4ºC, o que 
permite a vida aquática mesmo com a 
superfície congelada.
Aumento do volume 
na solidificação.
Ponto de fusão e 
ebulição
Extremamente alto
Permite a existência de água líquida na 
superfície da terra.
– 40 –
Química Ambiental
Característica Observações Relevância para o meio ambiente
Capacidade tér-
mica
Maior capacidade 
térmica de todos 
os líquidos
Mantém o equilíbrio em choques tér-
micos; Armazenamento de grandes 
quantidades de calor com pequenas 
diferenças de temperaturas (oceanos e 
lagos funcionam como reservatórios de 
calor).
[75,366 J/(K 
mol) a 20ºC]
Condu t iv idade 
térmica
Baixa em comparação 
a metais como o Cobre: 
3,93 J/(cm s K); Água: 
0,0059 J/(cm s K)
Dificulta o congelamento total dos cor-
pos hídricos, ou seja, dificulta o conge-
lamento até o fundo.
Entalpia de eva-
poração
Maior entalpia 
de evaporação de 
todos os líquidos
Efeito refrigerador da transpiração das 
plantas, animais e seres humanos (com 
poucas perdas de água).
Tensão superficial
Maior tensão superficial 
de todos os líquidos 
(exceto Mercúrio)
Facilita a formação de gotas em nuvens 
(chuva).
Momento dipolo e 
constante de die-
letricidade
Momento dipolo alto 
(1,85 D); Constante de 
dieletricidade muito 
alta (ԑ = 80,08 a 20ºC)
Solvente excelente para um grande 
número de compostos polares e sais 
(íons); Transporte de substâncias dis-
solvidas no ciclo hidrológico e em orga-
nismos; Transporte até os pontos mais 
altos de árvores; Permite que a água não 
siga a força gravitacional e fique retida 
no solo, disponível para plantas fazerem 
absorção.
Absorção de luz
Alta em grandes faixas 
do Infravermelho 
(IV); transparente em 
180 a 780 nm, baixa 
na faixa visível
Importante para a regulagem de ativida-
des biológicas (fotossíntese) e da tem-
peratura atmosférica (aquecimento de 
águas superficiais).
– 41 –
Poluição em ambientes aquáticos 
Figura 2.2 – Formação das pontes de hidrogênio na água congelada.
2.3 Poluição das Águas
A poluição da água pode ser definida como a alteração das características 
estéticas, fisiológicas ou ecológicas da água, por quaisquer ações ou inter-
ferências naturais ou humanas. Podemos dividir a poluição em: geogênica, 
biogênica e antropogênica. A poluição geogênica possui origem mineral, 
enquanto a poluição biogênica é originada em produtos de degradação natu-
ral, como degradação de folhagens. Por fim, a poluição antropogênica, que é 
resultante das atividades humanas.
A poluição também pode ser classificada quanto aos tipos de fontes 
de introdução dos poluentes no corpo de água em: atmosférica, pontuais 
e difusas. A poluição atmosférica é o tipo de poluição que se dispersa mais 
facilmente por se tratar, na maioria das vezes, de gases, sendo introduzida 
na interface da água com o ar e pelas chuvas. Já a poluição pontual refere- 
se à introdução ou despejo de poluentes, que ocorre em um determinado ponto 
específico do corpo de água. As estações de tratamento de esgoto e as indústrias 
são exemplos típicos da causa desse tipo de fonte de poluição. Na poluição 
difusa, não é possível localizar um ponto específico de introdução ou despejo 
de poluentes no corpo de água, o que acaba dificultando o controle. Temos, 
como exemplo de poluição difusa, o escoamento de águas de chuva em campos 
agrícolas, assim como o lançamento das drenagens pluviais urbanas. 
– 42 –
Química Ambiental
Figura 2.3 – Despejo pontual de efluentes.
C
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Com isso, a água contém substâncias inorgânicas como sais e gases, subs-
tâncias orgânicas de origem natural ou antropogênicas e microrganismos. Os 
principais ingredientes são encontrados na água em concentrações acima de 
10 mg/l. Impurezas em maiores concentrações são aquelas encontradas acima 
de 0,1 mg/l e impurezas em traços em concentrações inferiores a 0,1 mg/l. 
Lembrando que não existe água absolutamente pura no meio ambiente, pois 
as águas subterrâneas, possuemcontato com o solo, as águas superficiais têm 
contato com a superfície terrestre e as águas de chuva estão em contato com 
o ar. Portanto, a água sempre possui substâncias dissolvidas em sua composi-
ção; isto é ocasionado principalmente pela sua alta capacidade de solvente de 
substâncias polares e de sais (íons). 
A poluição da água, ou os efeitos dos poluentes introduzidos em um 
ambiente aquático, dependem da natureza do poluente, do caminho que este 
percorre no meio e para este meio aquático é utilizado. Alguns destes poluen-
tes podem apresentar características críticas, como: toxicidade para humanos 
ou ecotoxicidade, persistência e acumulação. Usualmente, chamamos estes 
poluentes de composto químico ambiental, que são substâncias presentes no 
meio ambiente por ação humana em quantidades ou concentrações suficien-
tes para poder prejudicar o ser humano e seu ambiente vivo e material. Estas 
– 43 –
Poluição em ambientes aquáticos 
substâncias podem ser divididas em substâncias inorgânicas, como os metais 
pesados, e substâncias orgânicas, como pesticidas e inibidores de chama. 
Quando uma substância apresenta uma ou mais características críticas torna- 
se uma substância muito preocupante.
2.3.1 Toxicidade e Ecotoxicidade
A toxicidade consiste na capacidade de uma substância química produzir 
um efeito nocivo quando interage com um organismo vivo. A toxicidade de 
uma substância depende da dose ou concentração de exposição e do sistema 
biológico exposto. Já a ecotoxicidade é a capacidade da substância química 
produzir efeitos nocivos à população/sociedade e para o ecossistema. Sendo 
que a homotoxicologia estuda a toxicidade em humanos e a ecotoxicologia 
estuda toda a natureza viva. 
A toxicidade pode ser dividida em toxicidade aguda ou crônica. A toxi-
cidade aguda é avaliada pela exposição única ou após um período curto de 
tempo e, normalmente, são avaliados efeitos de letalidade, enquanto que 
a toxicidade crônica é avaliada por uma exposição de período de tempo 
prolongado, podendo ser dias, semanas, meses ou anos, dependendo do 
organismo a ser analisado. São avaliados efeitos como comprometimento 
de crescimento, de desenvolvimento, de reprodução e de comportamento. 
Uma substância pode ter os dois efeitos, agudo ou crônico, porém, a con-
centração para ocasionar os dois efeitos são bem diferentes, visto que a 
concentração necessária para ocorrer um efeito agudo é muito maior que a 
concentração para o efeito crônico. 
Os principais parâmetros que influenciam na toxicidade/ecotoxicidade 
de substâncias químicas são o caminho da exposição, a sua biodisponibili-
dade, as características físico-químicas, a concentração no meio, a duração da 
exposição e a frequência da exposição.
2.3.2 Persistência
Persistência é o termo que caracteriza a resistência de substâncias con-
tra a degradação química e biológica, ou seja, compostos persistentes pos-
suem uma baixa reatividade química. Pela baixa reatividade química (per-
– 44 –
Química Ambiental
sistência), o composto evita que ocorra a sua eliminação ou mineralização 
(degradação a gás carbônico e água). Inicialmente, o termo foi introdu-
zido para caracterizar a estabilidade de pesticidas clorados sob condições 
ambientais, porém, hoje, é utilizado para todas as substâncias orgânicas de 
forma geral. Muitos compostos são desenvolvidos para que tenham uma 
persistência desejada, para que mantenham estabilidade enquanto dure 
a sua aplicação, como remédios e agrotóxicos. No entanto, estes podem 
ter uma persistência indesejada, pois mantêm a sua estabilidade além do 
tempo da aplicação, como o clorofluorcarbono (CFC).
Através da estrutura das substâncias químicas orgânicas, podem ser 
deduzidas certas regras para a sua persistência (reatividade química), como 
compostos com ligações não saturadas (ligações duplas ou triplas), que são 
mais reativos que compostos com ligações saturadas (ligações simples), 
assim como os alcanos são mais reativos que os compostos aromáticos. Os 
compostos aromáticos com poucas substituições acabam por ter uma reati-
vidade maior que aromáticos com muitas substituições. 
A substituição alquila, por fim, possui uma reatividade química maior 
que a substituição halógena. Então, podemos prever que um composto aro-
mático com muitas substituições halógenas e com poucas ligações não satu-
radas possui grande chance de ser persistente. 
2.3.3 Acumulação
A acumulação é o fenômeno de enriquecimento, ou aumento da con-
centração, de substâncias químicas em certas áreas do meio ambiente e em 
organismos acima da concentração encontrada no meio. 
A acumulação pode ser dividida em geoacumulação, que é o enriqueci-
mento abiótico (ex.: aumento da concentração de substâncias químicas em sedi-
mentos) e a bioacumulação, que é o enriquecimento em organismos. A bioacu-
mulação pode ocorrer em microrganismos ou em organismos superiores. 
Nos microrganismos, a acumulação das substâncias químicas, usual-
mente, ocorre nas membranas das células e, em organismos superiores, a 
acumulação pode ocorrer em tecidos como camadas gordurosas, em órgãos 
com intenso metabolismo, como o fígado e o baço, ou nos ossos.
– 45 –
Poluição em ambientes aquáticos 
Figura 2.4 – Representação dos efeitos de Bioacumulação e 
Biomagnificação de poluentes.
2.3.3.1 Biomagnificação
Dentro do fenômeno de acumulação existe a magnificação, que é defi-
nida como o enriquecimento de substância química na cadeia alimentar. 
Já a biomagnificação é o enriquecimento pela alimentação, ou seja, ocorre 
um aumento da concentração de poluentes com o aumento do nível trófico 
da cadeia alimentar. Por exemplo, numa cadeia alimentar, a concentração 
encontrada do poluente em algas (produtores) é menor que a concentração 
deste mesmo poluente em microcrustáceos (consumidores de 1ª ordem) que, 
por consequência, é menor que a concentração do poluente em peixes peque-
nos (consumidores de 2ª ordem), assim como a concentração encontrada em 
peixes predadores (consumidores de 3ª ordem) é maior que as encontradas 
nos peixes pequenos.
2.3.3.2 Fator de Bioconcentração (BCF)
Outro conceito importante é o fator de bioconcentração (BCF), que 
mede o grau de enriquecimento de uma substância química em organismos 
aquáticos. Trata-se de uma relação entre concentração de uma substância no 
organismo e a concentração da água. Esta relação visa determinar o potencial 
– 46 –
Química Ambiental
que um composto tem de se acumular em um organismo (bioacumulação). 
O potencial de bioacumulação depende da substância química e é verificado 
em organismos de teste (geralmente peixes ou algas) sob condições normati-
zadas. Na tabela abaixo, apresentamos valores do Fator de Bioconcentração 
do mercúrio (Hg) em organismos aquáticos. Como exemplo, na Tabela 2.3, 
temos o fator de bioconcentração do mercúrio para invertebrados de água 
doce de 100.000. Isto significa que a concentração do mercúrio a ser encon-
trada nestes organismos é 100.000 vezes maior que a concentração de mér-
curio presente na água.
Tabela 2.3 – Valores do Fator de Bioconcentração (BCF) do mercúrio em 
organismos aquáticos.
Organismo Fator BCF
Invertebrados de água marinha 100.000
Invertebrados de água doce 100.000
Peixes de água doce 63.000
Peixes de água marinha 10.000
Plantas marinhas 1.000
Plantas de água doce 1.000
Fonte: METZGER (2010b).
Na tabela seguinte, apresentamos um exemplo de acumulação de uma 
substância química, em que temos a concentração média encontrada de bife-
nilas policloradas (PCB) em vários compartimentos ambientais do mar do 
norte na Europa. 
Tabela 2.4 – Concentração média encontrada de Bifenilas Policloradas 
(PCB) em vários compartimentos ambientais do Mar do Norte. 
Compartimento ambiental Concentração média de PCB (mg/kg)
Água marinha 0,000002
Sedimento 0,01Invertebrados 7,8
Fitoplâncton 8,4
– 47 –
Poluição em ambientes aquáticos 
Compartimento ambiental Concentração média de PCB (mg/kg)
Zooplâncton 10,3
Peixes 19
Aves marinhas 110
Mamíferos marinhos 160
Fonte: METZGER (2010b).
Com os valores apresentados na Tabela 2.4, podemos determinar o 
fator BCF de PCB para mamíferos marinhos através da relação da concen-
tração encontrada do poluente nos mamíferos com a concentração da água 
marinha. Assim, temos como valor do fator BCF, neste caso, 80.000.000 
(160/0,000002). Já para os invertebrados marinhos, por exemplo, o fator 
BCF do PCB é de 3.900.000 (7,8/0,000002).
2.3.4 Conversão e degradação de substâncias químicas
A conversão e a degradação de substâncias químicas no meio 
ambiente pode ocorrer por meio de dois processos: a degradação abiótica 
e a biótica. A degradação abiótica ocorre através de processos químicos e 
pode ser considerada como caminho mais importante para a eliminação 
de compostos químicos ambientais no meio ambiente. É possível que 
ocorra em qualquer meio (solo, ar e água) e depende da reatividade dos 
reagentes. Os principais mecanismos da degradação abiótica são a hidró-
lise (em meio aquático); as reações de oxidação e redução; e as reações 
fotoquímicas - portanto, a degradação abiótica é facilitada pela presença 
de oxigênio, da água e da luz solar.
A degradação biótica ocorre por processos biológicos e nada mais é que a 
modificação química de substâncias por organismos ou por suas enzimas.
2.4 Principais poluentes e parâmetros analíticos
Neste item serão abordados os principais parâmetros analíticos e os 
poluentes que possuem grandes importâncias quanto à avaliação da quali-
dade dos meios aquáticos. 
– 48 –
Química Ambiental
2.4.1 Oxigênio dissolvido (OD)
O oxigênio dissolvido (OD) é um parâmetro muito importante para 
avaliar a qualidade de águas, pois indica a capacidade de um corpo de água 
natural em manter a vida aquática. O OD é o teor de gás oxigênio (O2) dis-
solvido na água. Os processos que fornecem oxigênio ao meio aquático são 
a recepção do gás O2 da atmosfera e a produção biógena de O2 pela fotos-
síntese. Já os processos que consomem o oxigênio da água são, por exemplo, 
a respiração (assimilação de O2) dos organismos vivos presentes no meio, 
a degradação aeróbia de substâncias orgânicas (efluentes) e a nitrificação e 
outros processos de oxidação (como a oxidação de Fe2+ para Fe3+). 
A solubilidade do oxigênio em água depende da temperatura e da altura 
sobre o nível do mar (pressão atmosférica). Quanto menor a temperatura e 
maior a pressão atmosférica, maior é capacidade da água dissolver o oxigê-
nio. Portanto, efluentes de processos industriais de resfriamento, que pos-
suem altas temperaturas, podem acarretar numa diminuição da concentração 
de saturação de oxigênio nos corpos de água, caso elevem a temperatura do 
corpo de água.
Águas superficiais, principalmente quando em movimento, muitas 
vezes, dissolvem oxigênio do ar até a saturação; por isso, o teor de oxigênio 
destas águas deveriam estar perto da saturação. Já o oxigênio dissolvido em 
águas paradas depende da profundidade (normalmente o fundo dos lagos são 
livres de oxigênio), da hora do dia e da época do ano. Importante salientar 
que o teor de oxigênio não deve ficar inferior a 5 mg/l em corpos de água 
naturais, isto porque, por exemplo, peixes são danificados com concentrações 
inferiores a 4 mg/l. 
Outro fator que limita a concentração de oxigênio na água são as con-
centrações de sais dissolvidos, uma vez que águas com sais dissolvidos pos-
suem uma concentração menor de oxigênio do que a água pura na mesma 
temperatura e pressão parcial de oxigênio.
2.4.2 Substâncias orgânicas na água
As substâncias orgânicas na água podem ser naturais ou antropogênicas. 
As substâncias naturais são produtos do metabolismo dos organismos presen-
tes no ecossistema, substâncias de todas as etapas intermediárias de minerali-
– 49 –
Poluição em ambientes aquáticos 
zação de matéria orgânica morta (“autopoluição”) e substâncias de conversão 
e degradação permanente (substâncias húmicas em dissolução coloidal). 
Já as substâncias antropogênicas são substâncias para o tratamento de 
culturas (fertilizantes) e agrotóxicos, hidrocarbonetos aromáticos policíclicos 
(HAP), hidrocarbonetos alifáticos halogenados voláteis, fenóis, hidrocarbo-
netos e óleos, tensoativos e substâncias formadores de complexos. Inclui-se 
também os compostos conhecidos como micropoluentes emergentes, dentre 
eles os PPCPs (Pharmaceuticas and Personal Care Products), que são os fárma-
cos e produtos de cuidado pessoal, e os EDCs (Endocrine Disruptors Com-
pounds), que são substâncias que possuem a capacidade de causar problemas 
endocrinológicos, como hormônios e outros.
A degradação biótica de substâncias orgânicas pode ocorrer em con-
dições aeróbias (oxidante) por organismos aeróbios ou em condições anae-
róbias (redutoras), por organismos anaeróbios ou facultativos. Nas condi-
ções aeróbias, os produtos da degradação são gás carbônico (CO2), Nitrato 
(NO3-) e Sulfato (SO42-), enquanto que nas condições anaeróbias são gera-
dos Metano (CH4), Amônia (NH3) e Ácido Sulfídrico (H2S). Como os 
produtos da degradação anaeróbia são potencialmente tóxicos e a neces-
sidade de oxigênio dissolvido no meio aquático é essencial para a manu-
tenção do equilíbrio do ecossistema, deveria ocorrer, preferencialmente, a 
degradação aeróbia no processo de autopurificação de águas. Para esse pro-
cesso ocorrer sem problemas, é necessário que seja mantido a quantidade de 
oxigênio dissolvido do meio; por este motivo, a carga de matéria orgânica 
presente no meio não deve ser muito grande para que não ocorra um con-
sumo de oxigênio maior que a taxa de reposição de oxigênio no meio. Caso 
isto ocorra, ocasionará um déficit de oxigênio no meio e acarretará na morte 
dos organismos dependentes de oxigênio. 
O lançamento de esgotos domésticos em corpos de água pode causar 
um impacto muito grande no ecossistema, principalmente quando o lan-
çamento possuir uma carga de matéria orgânica superior à capacidade de 
autodepuração do corpo receptor. Este impacto ocorre principalmente pelo 
consumo de oxigênio dissolvido na água, no processo de autopurificação, 
e não pela presença de substâncias tóxicas nos esgotos. Por esse motivo, 
os órgãos de recursos hídricos instituíram o instrumento de outorga de 
lançamento de efluentes, na qual se estabelece ao poluidor a quantidade 
– 50 –
Química Ambiental
de carga de matéria orgânica que pode ser lançada por um empreendi-
mento em seu efluente, com o objetivo de garantir que não seja prejudi-
cado o meio ambiente e os demais usos que podem ser realizados no corpo 
de água.
A medição de substâncias orgânicas na água podem ser realizadas através 
de parâmetros somatórios, como Carbono Orgânico Total (COT), parâme-
tros que avaliam o total de substâncias orgânicas oxidáveis tanto biologica-
mente, por meio da DBO, quanto quimicamente, através da DQO, além de 
determinações da concentração individual de cada composto. 
Geralmente, são utilizados os parâmetros de DBO e DQO para ava-
liar a quantidade de carga orgânica presente na água, frente à determinação 
do Carbono Orgânico Total, por questões práticas e de custo. Já as deter-
minações individuais de compostos orgânicos, é muito mais complexa e 
por isso são realizadas análises em substâncias específicas predefinidas. As 
substâncias orgânicas que fazem parte deste espectro de determinação e 
regulação (legislação ambiental) individual são aquelas que apresentam 
características críticas, como a toxicidade e/ou a ecotoxicidade, a persis-
tência e a bioacumulação.
2.4.3 Sabões e detergentes no meio ambiente
Um sabão é um sal de ácido graxo. Esta molécula é constituída por 
uma cadeia longa de hidrocarbonetos