Ciencias do Ambiente - Slides professor

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DISCIPLINA: 
INTRODUÇÃO ÀS CIÊNCIAS DO AMBIENTE
Prof. RENAN LAUGHTON MILO
Introdução
Transformações significativas no ambiente competitivo, correntes nas últimas três décadas, têm pressionado a sociedade a considerar, com empenho e comprometimento cada vez maiores, o impacto de suas operações sobre o meio ambiente, tanto em uma perspectiva atual, como futura. As razões para isso são diversas: em primeiro lugar, cidadãos, cada vez mais conscientes das limitações de recursos oriundos do ambiente natural e da necessidade de um desenvolvimento sustentável, passaram a exigir um comportamento ambientalmente correto das organizações.
A noção de ecossistema também nos ajuda a entender as relações de interdependência. O conceito de ecossistema permite explorar as inter-relações existentes entre os organismos vivos e os demais elementos que o compõem.
O ecossistema pode ser definido como o conjunto composto por diversas comunidades biológicas que vivem e interagem em uma determinada região e, também, pelos fatores abióticos (água, ar, solo, relevo, luz, temperatura, pressão atmosférica, etc).
População: organismos de mesma espécie vivendo juntos.
Comunidade biológica: populações de várias espécies vivendo em uma mesma área. 
CONCEITOS BÁSICOS
NECESSIDADES BÁSICAS DOS SERES VIVOS
O PLANETA DEVE OFERECER MEIOS QUE SATISFAÇAM AS NECESSIDADES BÁSICAS DOS SERES VIVOS
NUTRIÇÃO
PROTEÇÃO
REPRODUÇÃO
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NUTRIÇÃO
NUTRIÇÃO HETEROTRÓFICA
O homem se destaca como o consumidor heterotrófico mais relevante, chegando a consumir mais compostos orgânicos do que a quantidade usada como alimento.
CONSEQUÊNCIAS:
desmatamento;
poluição hídrica;
poluição do ar;
extinção de espécies;
etc.
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RECURSOS NATURAIS
RENOVÁVEIS - podem ser naturalmente regenerados após o seu uso (água, madeira,...);
NÃO RENOVÁVEIS - não podem ser naturalmente regenerados após o seu uso ou o são em tempos geológicos muito extensos (petróleo, argila, calcário,...).
Transformação de um recurso natural renovável em um recurso não-renovável (ex.: campo de pastagem comum utilizado coletivamente por vários fazendeiros).
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Percebe-se, assim, que recursos renováveis podem se tornar não renováveis , dependendo de seu uso. A classificação da água como recurso renovável, é um excelente exemplo, pois revela uma enorme brecha nas categorias tradicionais. Afinal, como chamar de renovável um recurso cuja escassez é tão nítida que coloca em xeque o bem-estar de nações inteiras?
Exemplos como o da água e o do petróleo mostram quanto a renovação dos produtos da natureza depende da forma como eles são utilizados. Desde que extraído em bases sustentáveis, qualquer produto da natureza pode ser usado indefinidamente.
A extinção de várias espécies animais, vegetais e minerais é prova de que a ação humana leva em conta apenas o atendimento de suas necessidades, e não as necessidades do meio ambiente.
RECURSOS RENOVÁVEIS
RECICLAGEM
Todo processo de biossíntese deve corresponder um processo de biodegradação;
É o resultado da interação entre os processos de biossíntese e biodegração da matéria:
(Biossíntese x Biodegradação = Reciclagem)
Garantia do equilíbrio de materiais;
Condição fundamental para a continuidade da vida.
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 Conceitos básicos
Seres autótrofos: São os que produzem compostos orgânicos, absorvendo diretamente energia da luz solar;
Seres heterótrofos: São seres que necessitam de energia condensada, na forma de compostos orgânicos, produzida pelos autótrofos.
Decomposição aeróbia: feita por seres que utilizam o oxigênio como aceptor de hidrogênio. A oxidação é completa, havendo a transformação dos compostos orgânicos em gás carbônico, água e sais minerais.
Decomposição anaeróbia: realizada por seres que utilizam outros compostos que não o oxigênio como aceptores de hidrogênio. Resulta em subprodutos como gás metano, o álcool, sulfetos, etc.
Ciclos Biogeoquímicos
As caminhos percorridos pela água e pelos elementos químicos entre o meio biótico e abióticos. Fluxos contínuos e cíclicos.
Se classificam em três grupos básicos:
1)    Tipos gasosos – Reservatório situado na atmosfera ou hidrosfera. 
2)    Tipos sedimentares – Reservatório localizado na crosta terrestre.
3)    Tipos mistos – Possuem ambos os compartimentos. 
CICLAGEM DE NUTRIENTES: Movimento dos elementos que são essenciais
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        É a permuta cíclica de elementos químicos que ocorre entre os seres vivos e o ambiente. 	Todos os elementos químicos naturais apresentam um movimento dinâmico nos ecossistemas transitando constantemente entre o meio físico e os organismos. 
	Tais ciclos envolvem etapas biológicas, físicas e químicas, alternadamente, daí a denominação usada.   
Ciclo Biogeoquímico:
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CICLOS BIOGEOQUÍMICOS
 
	Biogeoquímico é o resultado dos conjuntos de agentes biológicos (microorganismos), constituição da litosfera (rocha) e degradação química.
 
	A Biogeoquímica é a ciência que estuda a troca ou a circulação de matéria entre os componentes vivos e físico-químicos da Biosfera (Odum, 1971).
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CICLOS BIOGEOQUÍMICOS
 
			 
	Ciclos: representam a troca e a circulação de matéria entre os componentes vivos e físico-químicos da biosfera.
 
	Bio: os organismos interagem no processo de síntese orgânica e na decomposição dos elementos.
 
	Geo: o meio terrestre (solo) é o reservatório dos elementos.
 
	Químico: ciclo dos elementos e processos químicos de síntese e decomposição.
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CLASSIFICAÇÃO DOS CICLOS
 
			 
	1. Ciclo da água ou hidrológico.
	2. Ciclos dos macro e micronutrinentes: minerais em geral.
	3. Ciclos sedimentares: fósforo, enxofre, cálcio, magnésio e potássio.
	4. Ciclos gasosos: carbono, nitrogênio e oxigênio.
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CICLOS BIOGEOQUÍMICOS
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Ciclos Biogeoquímicos
 O transporte de matéria nos ecossistemas reside na existência de circuitos nos quais os diversos elementos são constantemente reciclados. Os seres vivos têm necessidade de mais de 40 elementos para fazer a síntese de seu protoplasma.
CICLO
Matéria
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CICLOS BIOGEOQUÍMICOS
Um ciclo biogeoquímico é o movimento ou o ciclo de um determinado elemento ou elementos químicos através da atmosfera, hidrosfera, litosfera e biosfera da Terra.
Os ciclos estão intimamente relacionados com processos geológicos, hidrológicos e biológicos.
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 Os elementos mais importantes para os seres vivos são o Carbono, o Hidrogênio, o Oxigênio, o Nitrogênio o Fósforo e o Enxofre. A estes acrescentam-se outros, necessários em quantidades menores, como o Cálcio, o Ferro, o Potássio, o Magnésio, o Sódio, etc.
Ciclos Biogeoquímicos
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Ciclos Biogeoquímicos
Equilíbrio Ambiental
Os ecossistemas têm capacidade de se auto regenerar e acredita-se que a alteração de até 10% de um ecossistema está dentro da sua capacidade de resiliência. 
Os estudos sobre gestão ambiental têm sugerido que, quando se ultrapassa este limite, é necessário adotar medidas mitigadoras (curativas ou preventivas) para reduzir os desequilíbrios ambientais causados.
A Terra é um sistema quase fechado materialmente
A Terra é um sistema aberto energeticamente
Os elementos necessários à vida - água, carbono, oxigênio, nitrogênio, etc. - passam por ciclos biogeoquímicos que mantêm sua pureza e a capacidade de serem aproveitados pelos seres vivos 
CICLOS BIOGEOQUÍMICOS
CICLOS BIOGEOQUÍMICOS
Porque os organismos vivos interagem no processo de síntese orgânica e decomposição dos elementos
Porque o meio terrestre é a fonte dos elementos
Porque são ciclos de elementos químicos
A biogeoquímica é a ciência que estuda a troca ou a circulação de matéria entre os componentes vivos e físico-químicos da biosfera
Ciclos dos elementos químicos entre o meio biótico e o meio abiótico
CICLOS BIOGEOQUÍMICOS
Ciclos Gasosos - o depósito está na atmosfera ou hidrosfera, composto dos seguintes nutrientes:
	Oxigênio	Reservatório é a atmosferaCarbono	Grande reservatório está na hidrosfera, na forma de gás carbônico. No oceano, embora também esteja presente na atmosfera
	Nitrogênio	Reservatório é a atmosfera.
	Água	 Os depósitos são o mar, rios, lagos e os lençóis subterrâneos.
	Fósforo	Os reservatórios são as rochas formadas em remotas eras geológicas.
	Enxofre	O maior reservatório são as rochas e sedimentos.
Ciclos Sedimentares – o depósito está na crosta terrestre, composto dos seguintes nutrientes:
CICLOS BIOGEOQUÍMICOS
ALTERAÇÕES NOS CICLOS BIOGEOQUÍMICOS 
CICLO DO CARBONO
É uma sucessão de transformações que sofre o carbono ao longo do tempo. É um ciclo de grande importância para a manutenção do clima da Terra, e em todas as atividades básicas para a sustentação da vida
 A atmosfera e a hidrosfera são os reservatórios de carbono
 Concentração constante de CO2 no ar = é uma boa indicação de que há um equilíbrio entre o seu consumo e a sua produção
Ciclo da Carbono
O CO2 é absorvido pelas plantas, no processo de fotossíntese. Passando a fazer parte das substâncias orgânicas do vegetal (açúcares, lipídios, proteínas, ácidos nucléicos)
As plantas são ingeridas por animais. Tanto as plantas quanto animais devolvem o carbono ao ar sob forma de CO2, subproduto da respiração
Morte de vegetais e animais: os decompositores degradam esses restos orgânicos, devolvendo o CO2 ao ar
CICLO DO CARBONO
Parte dos restos de animais e vegetais pode não sofrer decomposição e transformar-se em combustíveis fósseis (carvão e petróleo). Boa parte do carbono que estava preso durante milhões de anos nessas substâncias, está sendo devolvido à atmosfera, através da queima de combustíveis
Em conseqüência destas queimas, a concentração de CO2 na atmosfera aumentou nos últimos anos
CICLO DO CARBONO
As atividades humanas lançam CO2 na atmosfera numa velocidade cada vez maior. A concentração de dióxido de carbono subiu 35% entre 2000 e 2006. Ao mesmo tempo, os processos naturais que poderiam reduzir esse impacto - a capacidade de absorção das florestas e, principalmente, dos oceanos - dão sinais de enfraquecimento
Entre 2000 e 2006, atividades humanas como a queima de combustíveis fósseis e o desmatamento contribuíram com o lançamento de 4,1 bilhões de toneladas de carbono na atmosfera, levando a uma taxa de crescimento anual de 19,3 ppm (partes por milhão)
A atual concentração de CO2 é de 381 ppm, a maior dos últimos 650 mil anos e provavelmente a maior dos últimos 20 milhões de anos 
CICLO DO CARBONO
Globo On Line (23/10/2007)
EFEITO ESTUFA
O dióxido de carbono e o monóxido de carbono ficam concentrados em determinadas regiões da atmosfera formando uma camada que bloqueia a dissipação do calor. Esta camada de poluentes, tão visível nas grandes cidades, funciona como um isolante térmico do planeta Terra. O calor fica retido nas camadas mais baixas da atmosfera trazendo graves problemas ao planeta
EFEITO ESTUFA - CONSEQÜÊNCIAS
 Alterações nos Ecossistemas – extinção de espécies
 Derretimento das Geleiras
 Perdas na Produção Agrícola
 Alterações nas Correntes Marinhas
CICLO DO OXIGÊNIO
 O oxigênio se distribui em três reservatórios: a atmosfera (os gases que rodeiam a superfície da terra), a biosfera (os organismos vivos e o seu ambiente próximo) e a litosfera (a parte sólida exterior da terra)
 O oxigênio é o elemento mais abundante na crosta terrestre e nos oceanos, e o segundo na atmosfera
 Na atmosfera encontra-se como oxigênio diatômico/oxigênio molecular (O2), dióxido de carbono (CO2), ozônio (O3), dióxido de nitrogênio (NO2), monóxido de nitrogênio (NO), dióxido de enxofre (SO2), etc
CICLO DO OXIGÊNIO
 O oxigênio molecular (O2) representa 20% da atmosfera terrestre. Este oxigênio satisfaz as necessidades de todos os organismos terrestres que o respiram no seu metabolismo
 O principal fator na produção de oxigênio é a fotossíntese, que é responsável pela atual atmosfera terrestre e pela existência da vida
CICLO DO OXIGÊNIO
 99,5% está concentrado na crosta e manto da Litosfera
 Na atmosfera apenas (0,49%), esta porcentagem representa cerca de 20% da atmosfera. Uma parte muito menor do oxigênio está contida na biosfera (0,01%)
FLUXO DO OXIGÊNIO
A maior fonte do oxigênio presente na atmosfera e biosfera é a fotossíntese que transforma dióxido de carbono e água em oxigênio e açúcar
6CO2 + 6H2O + energia → C6H12O6 + 6O2
CICLO DO OXIGÊNIO
O oxigênio também tem um ciclo entre a biosfera e a litosfera, através das conchas de carbonato de cálcio (CaCO3) produzidas por organismos marinhos
O fósforo (P) no oceano ajuda a regular a quantidade de oxigênio atmosférico. O fósforo dissolvido nos oceanos é essencial para a fotossíntese e um dos principais fatores limitantes.
A fotossíntese nos oceanos contribui aproximadamente com 45% do oxigênio total livre no ciclo do oxigênio. O crescimento da população de organismos que fazem fotossíntese é limitada principalmente pela disponibilidade de fósforo dissolvido
CICLO DO NITROGÊNIO
 O nitrogênio é indispensável à vida, uma vez que entra na constituição das proteínas e ácidos nucléicos. Admite-se que, no corpo humano, 16% é constituídos de proteínas
 A mais importante fonte de nitrogênio é a atmosfera. Cerca de 78% do ar é formado por nitrogênio livre (N2)
 Os únicos seres que fixam o nitrogênio são bactérias, cianobactérias e fungos por apresentarem enzimas apropriadas para essa função 
Ciclo do Nitrogênio
CICLO DO NITROGÊNIO
 O nitrogênio molecular, N2 ingressa no mundo vivo graças à atividade dos microrganismos fixadores, as algas azuis e algumas bactérias, que o transformam em amônia
 No processo de nitrificação, outras bactérias transformam a amônia em nitritos e nitratos
CICLO DO NITROGÊNIO
 Utilização por parte dos vegetais dessas 3 substâncias, ocorrendo a formação de compostos nitrogenados, utilizados pelos animais
 O ciclo fecha-se a partir da atividade de certas espécies de bactérias, que efetuam a desnitrificação e devolvem o nitrogênio molecular, N2 para a atmosfera 
CICLO DO NITROGÊNIO
CICLO DO FÓSFORO
O fósforo é o material genético constituinte das moléculas dos ácidos ribonucléico (RNA) e desoxirribonucléico (DNA) e componente dos ossos e dentes
Não existem muitos compostos gasosos de fósforo e, portanto, não há passagem de fósforo pela atmosfera
Composto de fósforo realmente importante para os seres vivos: o íon fosfato 
CICLO DO FÓSFORO
 A decomposição devolve o fósforo que fazia parte da matéria orgânica ao solo ou à água
 As plantas obtêm fósforo do ambiente absorvendo os fosfatos dissolvidos na água e no solo. Os animais obtêm fosfatos na água e no alimento, onde este retorna ao ambiente através das excretas
O fosfato retido no solo, é reciclado pela plantas, consumidores e decompositores
O fosfato arrastado para a água incorpora-se as rochas, e além disso, são utilizados pelos vegetais
CICLO DO FÓSFORO
CICLO DO ENXOFRE
 É um componente essencial das proteínas e fator determinante na acidez da chuva, das águas superficiais e do solo
 A maioria do enxofre da Terra está combinado em rochas e minerais subterrâneos, tais como disulfeto de ferro (pirita) o sulfato de cálcio (gesso). Este enxofre inorgânico é liberado para a atmosfera e para as águas pelo intemperismo, erupções vulcânicas e emissões de vulcões marinhos
CICLO DO ENXOFRE
 O ciclo do enxofre é complicado pelo grande número de estados de oxidação que este elemento pode assumir, incluindo o sulfeto de hidrogênio (H2S), dióxido de enxofre (SO2), sulfato (SO42–) e ácido sulfúrico (H2SO4), entre outros
 Os processos inorgânicos são responsáveis por muitas destas transformações
 Bactérias, que seqüestram o enxofre e/ou o liberam para o meio ambiente
 As atividades humanas também liberam grandes quantidades de enxofre, principalmente através da queima de combustíveis fósseis
Apresenta um ciclocom dois reservatórios: um maior, nos sedimentos da crosta terrestre outro, menor, na atmosfera. 
CICLO DO ENXOFRE
CICLO DA ÁGUA
 A água ocupa 70% da superfície da Terra. A maior parte, 97%, é salgada. Apenas 3% do total é água doce, onde 77% está congelada, 22% compõem-se de água subterrânea, o restante esta na atmosfera, animais, plantas. Apenas 0,01% vai para os rios, ficando disponível para uso
 A água é uma das matérias-primas da fotossíntese: seus átomos de hidrogênio irão fazer parte da glicose fabricada, e seus átomos de oxigênio se unem para formar o O2 (gás oxigênio) liberado para a atmosfera
Ciclo da Água
Ciclo da Água
Ecossistemas de Água Doce
Ecossistemas límnicos: São os ecossistemas de água doce. 
Lóticos: Águas correntes;
Lênticos: Águas paradas.
Comportamento da temperatura da água em lagos
CICLO DA ÁGUA
86% da umidade atmosférica provem da evaporação dos oceanos
CICLO HIDROLÓGICO
CICLO DA ÁGUA
CICLO DA ÁGUA
CICLO DA ÁGUA
ALTERAÇÕES NO CICLO
 O desmatamento e a retirada da cobertura vegetal deixa o solo desprotegido, facilitando a erosão e o assoreamento dos rios, lagos e lagoas
  A erosão do solo deixa-o impróprio para a agricultura e atividades pastoris e o assoreamento dos rios pode provocar enchentes catastróficas
Massa específica com mistura
A presença de substâncias dissolvidas ou em suspensão na água pode alterar a sua massa específica. 
Assim, a água salgada é mais densa do que a água doce, e a água com alta concentração de sedimentos de alguns rios pode ter densidade significativamente diferente da água limpa a mesma temperatura. 
Propriedades da água
Na natureza a água pode ser encontrada em todas as fases de agregação: sólida, líquida e gasosa.
Substância
CH4
NH3
H2O
HF
H2S
Ponto de fusão/°C
Ponto de ebulição/°C
-182
-78
0
-83
-86
-164
-33
100
+19
-61
Sua capacidade de conduzir calor (condutividade térmica) e de estocar calor (capacidade calorífica) também é única.
É necessário 1 caloria para elevar de 1 °C a temperatura de 1 g de água líquida.
São necessários 540 calorias para evaporar 1 g de água.
Propriedades da água
gelo
gelo
4 °C
A mistura de águas e recirculação de nutrientes só ocorre porque a água tem densidade máxima em 4 °C, ou seja, na fase líquida.
A densidade da água na fase líquida é maior que na fase sólida.
A água é um solvente universal.
É o destino final de todo poluente que tenha sido lançado, não apenas diretamente na água, mas também no ar e no solo
Água salgada
Calor específico da água
A estrutura molecular da água (H2O) é responsável por uma característica fundamental da água que é a sua grande inércia térmica, isto é, a temperatura da água varia de forma lenta. 
O sol aquece as superfícies de terra e de água do planeta com a mesma energia, entretanto as variações de temperatura são muito menores na água. 
Em função deste aquecimento diferenciado e do papel regularizador dos oceanos, o clima da Terra tem as características que conhecemos. 
Calor específico da água
Cada grama de água precisa receber cerca de uma caloria para aumentar sua temperatura em 1 oC. 
Em unidades do SI o calor específico da água (cp) é de 4216 J.Kg-1.K-1. 
Isto significa que é necessário fornecer 4216 Joules de energia para cada Kg de água ter sua temperatura aumentada em 1 grau Kelvin.
Calor latente de fusão
A quantidade de energia recebida pela água congelada a 0oC durante o processo de fusão é denominada calor latente de fusão. 
O valor do calor latente de fusão da água é de, aproximadamente, 334 KJ.Kg-1. 
Calor latente de vaporização
A quantidade de energia absorvida pela água na passagem da fase líquida para a gasosa (vapor) é o calor latente de vaporização. 
A temperaturas abaixo de 100 oC algumas moléculas de água na superfície podem romper as ligações inter-moleculares com as moléculas vizinhas e escapar do meio líquido, vaporizando-se. 
Assim, a vaporização pode ocorrer a temperaturas inferiores à do ponto de ebulição. 
A 100 oC o calor latente de vaporização é de 2,261 MJ.Kg-1, o que corresponde a cinco vezes mais energia do que a necessária para aquecer a água de 0 a 100 oC. 
Calor latente de vaporização
O calor latente de vaporização decresce com o aumento da temperatura. Esta relação pode ser aproximada pela equação abaixo: 
Calor latente de vaporização
O calor latente de vaporização decresce com o aumento da temperatura. Esta relação pode ser aproximada pela equação abaixo: 
CICLO DA ÁGUA
ALTERAÇÕES NO CICLO
CICLO DA ÁGUA
ALTERAÇÕES NO CICLO
EUTROFIZAÇÃO
 Eutrofização: palavra que deriva do grego, bem nutrido. Processo de adição de nutrientes aos corpos d’água: 
Natural ou artificial.
BLOOM DE ALGAS
Bloom: Fenômeno associado a um crescimento desordenado e explosivo decorrente do desequilíbrio entre as populações envolvidas no processo da eutrofização.
Lagoa Rodrigo de Freitas/ 2001
Diluição
Sedimentação
Estabilização bioquímica
AUTODEPURAÇÃO DAS ÁGUAS
Características das zonas de autodepuração
Zona de Degradação:
Início  ponto de lançamento dos despejos;
Água turva (cor acinzentada);
Precipitação de partículas  lodo no leito do corpo d’água;
Proliferação de bactérias (consumo de matéria orgânica);
Redução da concentração de oxigênio dissolvido;
Limite da 1ª zona  concentração de oxigênio atinge 40% da concentração inicial;
Não há odor;
Presença de oxigênio não permita a decomposição aneróbia.
Zona de Decomposição Ativa:
Início  oxigênio atinge valores inferiores a 40% da concentração de saturação;
Água  cor cinza-escura, quase negra;
Bancos de lodos no fundo em ativa decomposição anaeróbia;
Desprendimento de gases mal cheirosos (amônia, gás sulfídrico, etc);
Oxigênio dissolvido  pode zerar ou “ficar negativo”;
Biota aeróbia é substituída por outra anaeróbia;
Ambiente fétido e escuro;
Oxigênio passa a ser reposto  ar atmosférico ou fotossíntese;
População de bactérias  decresce;
Água começa a ficar mais clara (ainda impróprio p/ os peixes);
Fim da 2ª zona  oxigênio elevar-se a 40% da conc. de saturação.
Zona de Recuperação:
Início  40% de oxigênio de saturação;
Término  água saturada de oxigênio;
Água  mais clara e límpida;
Proliferação de algas que reoxigenam o meio;
Amônia  oxidada a nitritos e nitratos (+ fosfatos fertilizam o meio, favorecendo a proliferação de algas);
Cor esverdeada intensa (alimento p/ crustáceos, larvas de insetos, vermes, etc., que servem de alimentos p/ os peixes);
Diversificação da biocenose.
Zona de Águas Limpas:
Água  características diferentes das águas poluídas;
Água encontra-se “eutrófica”;
Não é limpa, devido a presença das algas (cor verde);
Água  recuperou-se, melhorou suas capacidade de produzir alimento protéico (piorou no quesito de potabilidade);
Péssimo aspecto estético;
Grande assoreamento nas margens;
Invasão de plantas aquáticas indesejáveis.
Lançamento (esgoto sem tratamento)
Rio
Lançamento (esgoto tratado – 70% remoção)
Efeito do Lançamento de Matéria Orgânica nos Cursos d´água
Impurezas encontradas na Água
As características das impurezas podem ser traduzidas na forma de parâmetros de qualidade da água:
 Características físicas: sólidos em suspensão, coloidais ou dissolvidos;
Características químicas: matéria orgânica ou inorgânica;
Características biológicas: seres vivos ou mortos.
Parâmetros de Qualidade da Água
 Parâmetros físicos
	Cor
 	Sabor e odor
 	Temperatura
 Parâmetros químicos
 	pH
 	Alcalinidade
 	Acidez
 	Dureza
 	Ferro e manganês
Parâmetros de Qualidade da Água
Parâmetros químicos
 	Cloretos
 	Nitrogênio
 	Fósforo
 	Oxigênio dissolvido
 	Matéria orgânica
 	Micropoluentes inorgânicos
 	Micropoluentes orgânicos
Parâmetros de Qualidade da Água
Parâmetros biológicos
	Microorganismosinteresse da engenharia ambiental
 	Coliformes
Determinação da Matéria Orgânica
DBO – Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO5 – digestão por microorganismos que oxidam a matéria orgânica por 5 dias a 20ºC). Quando os efluentes contém substâncias tóxicas ao microorganismos (por ex. CN-) este teste não é apropriado.
DQO – Demanda Química de Oxigênio (usa um agente oxidante forte em meio ácido, como o K 2Cr2O7).
DQO > DBO (oxidação total)
É possível relacionar a DBO com a DQO, facilitando a determinação da matéria orgânica.
Carbono Orgânico Total = COT – consiste na queima completa do efluente. Esta determinação é mais simples que a DQO.
POLUIÇÃO DA ÁGUA
Resulta na introdução de resíduos na mesma (matéria ou energia) de modo a torná-la prejudicial às formas de vida, ou impróprias para um determinado uso estabelecido para ela
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Poluição das Águas
Caracterização da poluição
Alteração indesejável nas características físicas, químicas ou biológicas da atmosfera, litosfera ou hidrosfera.
Impactos sobre os meios bióticos e abióticos.
 Modificações provocadas em um ambiente, pela introdução de matéria ou energia, de maneira a torná-lo prejudicial aos seres vivos.
Poluição das Águas
Poluição nos corpos d´água
• O termo poluição vem do verbo latino polluere que significa sujar
• Indica a ocorrência de alterações prejudiciais no meio, seja ele
água, ar ou solo.
• A poluição das águas pode ocorrer de três formas:
– Introdução de substâncias artificiais e estranhas ao meio – agrotóxicos, produtos químicos
– Introdução de substâncias naturais e estranhas ao meio - assoreamento
– Alteração na proporção ou nas características dos elementos
constituintes do próprio meio – redução do teor de oxigênio - esgotos
Poluição das Águas
Principais agentes poluidores da água:
– Matéria orgânica biodegradável (esgotos)
– Sólidos em suspensão, levando a problemas estéticos, depósitos de lodo e outros prejuízos
– Nutrientes, principalmente nitrogênio e fósforo, conduzindo ao crescimento excessivo de plantas
– Patogênicos, provocando a ocorrência de doenças
– Matéria orgânica não biodegradável (pesticidas, detergentes) ocorrência
de maus odores e condições tóxicas
– Metais pesados, produzindo toxicidade e prejudicando o desenvolvimento da vida aquática
 Problemas estéticos e recreacionais. 
 Diminuição do uso da água para recreação, balneabilidade e redução geral na atração turística devido a:
 Freqüentes florações das águas
 Crescimento excessivo da vegetação
 Distúrbios com mosquitos e insetos
 Eventuais maus odores
 Eventuais mortandades de peixes
Recurso Água
 Elemento vital;
 As disponibilidades de água doce não são ilimitadas;
 Crescimento da população gera uma pressão cada vez maior sobre os recursos hídricos;
 Alterar a qualidade da água significa prejudicar a vida;
 A qualidade da água deve satisfazer as exigências das utilizações;
 A água não tem fronteira.
Fontes poluidoras
Águas superficiais:
Esgoto doméstico;
Efluentes industriais;
Águas pluviais, carreando impurezas do solo ou contendo esgotos lançados nas galerias;
Resíduos sólidos (lixo);
Pesticidas;
Fertilizantes;
Detergentes;
Precipitação de poluentes atmosféricos (sobre o solo ou a água);
Alteração nas margens dos mananciais, provocando carreamento do solo, como conseqüências da erosão.
Águas subterrâneas:
Infiltração de:
esgotos a partir de sumidouros ou valas de infiltração (fossas sépticas);
esgotos depositados em lagoas de estabilização ou em outros sistemas de tratamento usando disposição no solo;
esgotos aplicados no solo em sistemas de irrigação;
águas contendo pesticidas, fertilizantes, detergentes e poluentes atmosféricos depositados no solo;
outras impurezas presentes no solo;
águas superficiais poluídas;
Vazamento de tubulações ou depósitos subterrâneos;
Percolação do chorume resultante de depósitos de lixo no solo;
Resíduos de outras fontes: cemitérios, minas, depósitos de materiais radioativos.
Fontes poluidoras
ou
Pontual
Descarga de efluentes a partir
de indústrias e de estações
de tratamento de esgoto
São bem localizadas, fáceis
de identificar e de monitorar
Difusa
Escoamento superficial urbano,
escoamento superficial de áreas
agrícolas e deposição atmosférica
Espalham-se por toda a cidade,
são difíceis de identificar e tratar
	Poluente	Origem	Efeito	Indicador de Poluição	Método de Análise
	Matéria
Orgânica	Esgotos domésticos
E alguns efluentes industriais (alimentos, papel, têxtil, etc.)	Reduz oxigênio dissolvido. Causa mudanças na fauna e flora.	DBO, DQO
(mg O2/l)	Teste de DBO, OD e DQO.
	Óleos 	Vazamentos de tanques de estocagem, efluentes de postos e oficinas. 	Impede a absorção de oxigênio. É tóxico pra animais e plantas.	Óleos e graxas (mg/l)	Técnica do infravermelho.
	Sólidos 
(em
Suspensão e
Sedimentável)	Esgotos domésticos e alguns efluentes industriais (argila, carvão etc.)	Aumento da turbidez, diminuição da penetração da luz. Causam assoreamento.	SS – sólidos em suspensão.
RS – Resíduo sedimetável 	Método da turbidemétrico, gravimétrico (SS).
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Segundo nível
Terceiro nível
Quarto nível
Quinto nível
1. Elevação da temperatura
Conseqüências: 
aumento das reações químicas e biológicas
 redução do teor de oxigênio dissolvido
 diminuição da viscosidade da água
 aumento da ação tóxica de alguns compostos
CONSEQÜÊNCIAS DA POLUIÇÃO EM AMBIENTES AQUÁTICOS
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CLASSIFICAÇÃO DA POLUIÇÃO HÍDRICA
 Bacteriana -> Contato com dejetos humanos portadores de organismos patogênicos, por via direta e por esgotos sanitários.
 Orgânica -> Recebimento de grande quantidade de matéria orgânica, proveniente de esgotos domésticos ou industriais;
 Química -> Presença de substâncias provenientes de processos industriais, uso de pesticidas e de fertilizantes.
 Térmica -> Elevação da temperatura da água aos receber despejos com temperatura elevada provenientes de destilarias, usinas atômica, etc.
 Radioativa -> Recebimento de descargas radioisótopos de usinas nucleares.
 Os esgotos domésticos, muitos tipos de resíduos industriais, os dejetos agrícolas e especialmente os pecuários, são constituídos preponderantemente de matéria orgânica, elemento que serve de alimento aos seres aquáticos, sejam peixes, sejam bentos, plâncton, bactérias, etc.
 quanto maior o volume de matéria orgânica – esgotos – for lançado em um corpo d’água, maior será o consumo (demanda) de oxigênio usado na respiração dos seres aquáticos (em especial, das bactérias decompositoras). 
 Quando todo o oxigênio se extingue, as bactérias e outros seres que dependem do oxigênio para a respiração também são extintos e em seu lugar surgem outros seres microscópicos capazes de se alimentar e “respirar” na ausência do oxigênio. 
POLUIÇÃO ORGÂNICA
CARGA POLUIDORA
A carga poluidora de um efluente gasoso ou líquido é a expressão da quantidade de poluente lançada pela fonte. Para as águas, é freqüentemente expressa em DBO ou DQO; para o ar, em quantidade emitida por hora, ou por tonelada de produto fabricado" (Lemaire & Lemaire, 1975). 
DBO (DEMANDA BIOQUÍMICA DE OXIGÊNIO)
Refere-se à quantidade oxigênio necessária para estabilizar, por processos bioquímicos, a matéria orgânica carbonácea.
DBO520 (DBO5 ou DBO) 
Teste padrão  Medida a 5 dias (20º C)
Dia 0 
Dia 5 
OD = 7 mg/L 
OD = 3 mg/L 
DBO = 7 – 3 = 4 mg/L 
Finalidades do teste
Visualização da taxa de degradação do despejo ao longo do tempo
Visualização da taxa de consumo de oxigênio ao longo do tempo
Critério para dimensionamento da maioria dos sistemas de tratamento de esgotos e legislação ambiental são baseados nesse parâmetro 
DQO (DEMANDA QUÍMICA DE OXIGÊNIO)
Refere-se à quantidade oxigênio necessária para estabilizar, por meio de um oxidante em meio ácido (processo químico), a matéria orgânicacarbonácea 
Algumas vantagens do teste:
teste é realizado em 2 a 3 horas
teste não afetado pela nitrificação
Algumas limitações do teste:
refere-se a matéria orgânica biodegradável + inerte
não é possível visualizar a degradação do despejo ao longo do tempo
constituintes inorgânicos podem ser oxidados e interferir no resultado
RELAÇÃO ENTRE DQO E DBO
DQO/DBO  varia com o tipo de efluente e à medida que o esgoto passa pelas diversas unidades da ETE
DQO/ DBO 
elevada  fração inerte elevada 
baixa  fração biodegradável elevada
Esgotos domésticos brutos  DQO/DBO entre 1,7 a 2,4
EQUIVALENTE POPULACIONAL
 É de costume relacionar a poluição orgânica em função da quantidade média de detritos produzidos diariamente por uma pessoa;
 Essa ordem de grandeza é e chamada de EQUIVALENTE POPULACIONAL (EP)
	Tipo de Indústria	Quantidade produzida ou processada /dia	EP (hab)
	Cervejaria	1.000 litros de cerveja	1.500
	Curtume	1 Tonelada de peles	2.500
	Matadouro	1 Tonelada de peso em pé	300
	Celulose	1 Tonelada de Celulose	5.000
	Usina de Álcool	1 Tonelada de cana (65 litros de álcool)	400
	Granja de Galinhas	10 aves abatidas	2
	Laticínios	1000 litros de leite	200
	Lavanderia	1 Tonelada de roupas	700
EQUIVALENTE POPULACIONAL PARA VÁRIOS TIPOS DE INDÚSTRIAS
Fonte: Manual de Tratamento de Águas Residuárias
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DECOMPOSIÇÃO E BIODEGRADAÇÃO
A decomposição é, do ponto de vista químico, uma simplificação das estruturas moleculares de um composto complexo. Em geral, ocorre por oxidação, portanto com desprendimentos de energia. Se o desprendimento de energia for feito de forma de produção de calor, podemos falar em combustão e às vezes empregamos esse termo para nos referirmos a reações biológicas como a de respiração: decomposição ou oxidação de açúcar, a glicose, para geração de energia seja para aquecimento do corpo, seja para produção de trabalho mecânico.
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Efluentes Líquidos
O que é efluente?
Todo líquido utilizado e descartado de quaisquer atividades humanas
Possui: 
 	Elevada carga orgânica
 	Presença de substâncias tóxicas
 	Presença de metais pesados
 	Elevada carga de nutrientes
Determinação de cargas poluidoras
A quantificação de cargas poluidoras é de fundamental importância para estimar se um determinado corpo receptor de efluentes tem capacidade de suportar tal lançamento. 
As cargas poluidoras podem ser predominantemente domésticas, industriais, ou uma combinação das duas. Estimando a carga poluidora e a capacidade de assimilação do corpo receptor é possível determinar a eficiência mínima que a estação de tratamento de esgotos deverá ter para que o corpo aquático não seja seriamente impactado.As cargas poluidoras podem ser estimadas com base em cargas percaptas (esgoto doméstico) ou cargas referentes ao processo produtivo (esgoto industrial). 
Balanço de Massa
A massa não pode ser criada ou destruída, mas transformada. Este conceito é fundamental para a solução de problemas de engenharia ambiental e é denominado de balanço de massa.
Em sistemas ambientais podemos definir que:
Acumulação = Entrada – Saída
Onde: Acumulação, Entrada e Saída se referem a quantidade de massa acumulando no sistema, entrando e saindo, respectivamente.
Para resolução de problemas envolvendo balanço de massa é conveniente fazer um fluxograma do sistema, indicando todas as entradas e saídas bem como a acumulação. Vale salientar que todos os dados devem ser convertidos para as mesmas unidades de massa.
Determinação de cargas poluidoras
As cargas poluidoras podem ser estimadas com base em cargas percapitas (esgoto doméstico) ou cargas referentes ao processo produtivo (esgoto industrial). 
Co (g /m³) x Q (m³ /dia)
Quantidades fundamentais
Massa e Concentração
Em modelos de qualidade da água, o montante de poluentes em um sistema é representado pela sua massa. A utilidade da concentração dá-se ao fato que, como toda quantidade intensiva, ela representa a "intensidade" ao invés da "quantidade" de poluição.
	 
C = m/V 		Em que: 	m = massa (M) e
	V = volume (L³)
Equação da Concentração
110
Quantidades fundamentais
a) Carga
Os despejos de esgotos são tipicamente representados pela taxa de carga W. Se uma massa m de poluentes é determinada durante um período de tempo t , então a taxa da carga pode ser simplesmente calculada como:
W = m/t			Em que: 	m = massa (M) e
					t = tempo (T)
	 
111
T
×
-
=
002361
,
0
501
,
2
l
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0
2
4
6
8
10
12
Tempo (dias)
Oxigênio Dissolvido (mg/L)
OD mínimo (rio Classe 2)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0
2
4
6
8
10
12
Tempo (dias)
Oxigênio Dissolvido (mg/L)
OD mínimo (rio Classe 2)