Metais Pesados e Química das Águas Naturais

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ENGENHARIA AMBIENTAL E SANITÁRIA 
Atividade 2 – Referente às aulas 5, 6, 7 e 8
Disciplina: QUÍMICA AMBIENTAL
Profa. MSc. Danielle Cristine Pedruzzi
AULA 05- METAIS PESADOS TÓXICOS
1- Quais são as fontes de emissão dos metais pesados no ambiente?
As fontes de emissão dos metais pesados no ambiente podem ser por atividade naturais e antropogênicas. As atividades naturais são resultantes de processos físico-químicos naturais como o intemperismo dos solos, atividade vulcânica, carreamento de solo e de rochas, etc. enquanto que as atividades antropogênicas são resultantes das emissões efetuadas por atividade humanas, como descartes de efluentes urbanos e industriais, agropecuária, praguicidas, queima de combustíveis, etc. 
2- Cite 4 metais pesados tóxicos e como os mesmos podem ser dispostos na natureza. 
Mercúrio (Hg): é o único metal encontrado na forma líquida à temperatura ambiente, é inodoro, bom condutor de eletricidade, insolúvel em água e solúvel em ácido nítrico. No ambiente é possível encontrar como componente-traço de muitos minerais e em rochas continentais, combustíveis fósseis (carvão/petróleo) e erupções vulcânicas. Pode ser usado e/ou lançado pela combustão de combustíveis fósseis, fabricação de lâmpadas fluorescentes, descarte de produtos químicos de laboratório, baterias, termômetros quebrados, preenchimento de dentes com amálgama, antigos fungicidas e produtos farmacêuticos (antisséptico). Além disso, é possível encontrar concentrações elevadas de mercúrio nas águas superficiais, principalmente em regiões de garimpo.
Chumbo (Pb): se encontra no estado sólido e é um mau condutor de eletricidade. É encontrado com abundância na crosta terrestre, a partir do minério galena (PbS), que possui 86% de Pb em sua composição. Além disso, o chumbo é distribuído na forma elementar, inorgânico e orgânico, sendo que em níveis de toxicologia, a forma inorgânica é a mais tóxica. As principais atividades humanas consideradas fontes de emissão do chumbo são: indústrias de construção de chapas para telhados, pigmentos de tintas, combinados ao estanho em soldas usadas na eletrônica, em munição (balas de chumbo), pesticida conhecido como arseniato de chumbo, produção de cristais, entre outras. 
Cádmio (Cd): é um metal pesado, encontrado geralmente na natureza, associado a minas de zinco. À temperatura ambiente, encontra-se no estado sólido, que ocorre naturalmente na crosta terrestre, podendo ser encontrado em minerais, em combinação com outros elementos, atividade vulcânica, erosão de rochas sedimentares e fosfáticas, e nos incêndios florestais. São possíveis fontes de poluição por Cd, resultantes de atividades humanas: combustão de carvão, incineração de lixo, e em áreas adjacentes, a fundição de Pb, Zn e Cu., atividades de mineração, produção, consumo e disposição de produtos que utilizam cádmio, as baterias Niquel–Cádmio (contêm cerca de 5 g desse elemento). Pode-se acrescentar ainda as fontes consideradas “inadvertidas”, em que o cádmio é constituinte natural do material que está sendo processado ou consumido: metais não ferrosos, ligas de zinco, chumbo e cobre, emissões de indústrias de ferro e aço, combustíveis fósseis, cimento e fertilizantes fosfatados.
Arsênio (As): O arsênio é um metaloide, que assim como seus compostos, é potencialmente tóxico. As principais fontes naturais de arsênio são: mineração de ouro, chumbo e cobre níquel (o arsênio ocorre nesses minerais). Antropicamente, temos o uso continuado desses compostos em pesticidas (mesmo que a sua suspensão já tenha sido determinada) e água, principalmente subterrânea. É empregado também como conservante de couro e madeira, em inseticidas, herbicidas, como pigmento, em pirotécnica e descolorantes, e na fabricação de vidros. 
AULA 06- QUÍMICA DAS ÁGUAS NATURAIS
1- Explique sobre o que é uma água dura. 
A dureza que consiste em medir certos cátions importantes presentes em amostras de águas naturais. Representa a concentração total de sais de cálcio e de magnésio expressa como carbonato de cálcio (mg.L-1). Uma água é classificada como dura quando apresenta a concentração desses sais alta, e água mole, quando a concentração é baixa. Por exemplo, em Bonito/MS, as águas são cristalinas e isso deve-se a grande quantidade de carbonato de cálcio que calcifica os sólidos e estes decantam no fundo dos rios. Devido a essa grande quantidade sal as águas desse município são consideradas águas naturais duras. 
2- O que são as reações de oxidação-redução?
São reações que controlam os teores de matéria orgânica e oxigênio presentes nas águas naturais, sendo que o agente oxidante mais importante é o oxigênio molecular (O2) dissolvido, que extrai elétrons. A oxidação ocorre quando a espécie química perde elétrons para outra, ficando com a carga mais positiva, enquanto que a redução é o ganho de elétrons de uma espécie química.
3- Explique o que são as reações ácido-base.
As reações ácido-base são reações que ocorrem entre elementos ácidos e alcalinos, neutralizando a reação. As águas naturais, mesmo sem a adição de qualquer substância, em seu estado natural, apresentam quantidades significativas de dióxido de carbono dissolvido e íons, que são por ele produzidos, bem como cátions de cálcio e magnésio. Os processos naturais que envolvem essas substâncias em águas naturais se resumem em fenômenos ácido-base e solubilidade, sendo estes os responsáveis em controlar as concentrações dos íons inorgânicos dissolvidos na água.
AULA 07- CONTAMINAÇÃO E PURIFICAÇÃO DE ÁGUAS
1- Explique a diferença de descarte de efluente de forma pontual e difusa.
As fontes pontuais são de fácil identificação e podem ser facilmente monitoradas e regulamentadas, sendo possível responsabilizar o poluidor. Como exemplo, temos: descarga de efluentes a partir de indústrias e estações de tratamento de esgoto, derramamentos acidentais de petróleo, atividades de mineração, etc. Enquanto que as fontes difusas não possuem um ponto de descarga, são de difícil identificação e determinação, se espalham por inúmeros locais, podem ter caráter temporário ou intermitente. Exemplo: escoamento superficial urbano, escoamento superficial das áreas agrícolas (na enxurrada, presença de poluentes como pesticidas e fertilizantes).
2- O que é um poluente? Cite os principais poluentes encontrados em ambientes aquáticos. 
Poluente é qualquer substância que causar qualquer tipo e nível de poluição é denominada de poluente. Como principais contaminantes das águas tem-se: micro-organismos patogênicos, Fósforo e Nitrogênio, compostos orgânicos sintéticos e metais pesados. 
3- Descreva os seguintes métodos de desinfecção de águas:
a) Desinfecção por Cloro: esse método consiste em adicionar produtos químicos a base de cloro na água, pois o cloro é um poderoso oxidante e assim reage com grande número de substâncias orgânicas e inorgânicas presentes na água. Por esse motivo, previne o desenvolvimento de algas e controla o desenvolvimento de biofilmes em tubulações. No mínimo é preciso de um período de reação de 20 minutos para uma desinfecção efetiva. 
b) Desinfecção por Ozônio: O Ozônio é o mais forte desinfetante e oxidante indicado para o tratamento da água, no entanto ele não pode ser armazenado ou transportado devido a características como tempo de vida muito curto, ele é gerado no local mediante um processo relativamente caro, que envolve descargas elétricas (20.000 volts) em ar seco. A sua principal vantagem é que não há desenvolvimento de subprodutos, além de se autodecompor em oxigênio. Além disso, o ozônio é mais destrutivo para os vírus do que o cloro. Suas desvantagens são justamente sua curta meia-vida e a baixa solubilidade na água, o que limita o seu poder desinfetante. O que diferencia o ozônio dos demais agentes desinfetantes é a maneira como ocorre a destruição dos micro-organismos, já que ele trabalha diretamente na parede celular, levando à neutralização da célula em poucos milésimos de segundo. 
c) Desinfecção por raios ultravioleta (UV): esse tipo de desinfeção consiste na utilizaçãode lâmpadas potentes a vapor de mercúrio, imersas no fluxo de água. O fundamento da técnica é que os átomos excitados emitem luz UV-C, a 254nm. Cerca de dez segundos de irradiação são sufi cientes para eliminar os microrganismos tóxicos. A ação germicida da luz se deve à decomposição severa do DNA dos microrganismos, o que impossibilita sua replicação, deixando as células inativas. Como todo método, esse não é diferente e também apresenta algumas desvantagens. Aplicar a luz ultravioleta na presença de ferro dissolvido e de substâncias húmicas interfere na quantidade de luz disponível para desinfecção, já que tais substâncias absorvem a luz. Além disso, as partículas pequenas de sólidos em suspensão na água também inibem a ação da luz UV, já que podem esconder ou absorver as bactérias, além de espalhar ou absorver a radiação.
d) Desinfecção por tecnologia de membranas: Osmose Reversa: nessa tecnologia não são necessários nem compostos químicos e nem luz. O funcionamento desse sistema é o seguinte: a água é bombeada sob pressão através de finas membranas com poros de apenas cerca de 1 nanômetro de diâmetro, com poder de remoção de bactérias, vírus e todo material de origem orgânica capaz de dar suporte à reprodução das bactérias. São “nanofiltros” que permitem a passagem de moléculas de água através do filtro, já que seu tamanho é de apenas alguns décimos de nanômetro, mas impedem a passagem de outras moléculas orgânicas e bioinorgânicas grandes, cujo diâmetro é muito maior que um nanômetro. A osmose reversa é a última tendência em filtração por membranas. Nessa tecnologia, a água passa sob alta pressão por uma membrana semipermeável composta de um material polimérico orgânico, podendo ser acetato de celulose ou triacetato. Como só a água passará pela membrana, o líquido que a ultrapassa é água pura. 
AULA 08- RESÍDUOS E SOLOS CONTAMINADOS
1- Classifique os resíduos quanto:
a) A Composição química: são classificados em: resíduos orgânicos que são aqueles que possuem origem animal ou vegetal, como os restos de alimentos; e os resíduos inorgânicos que é todo material que não possui origem biológica ou que foi transformado pelo homem, como o plástico, vidro, metal, etc.
b) Ao Aproveitamento: são classificados em recicláveis que são aqueles resíduos que constituem interesse de transformação, que tem mercado ou operação que viabilize sua transformação industrial como resíduos de papel, alumínio, vidro; e os não recicláveis que são resíduos que, depois de esgotadas todas as possibilidades de tratamento e recuperação por processos tecnológicos acessíveis e disponíveis seguem a sua disposição final.
c) A NBR 10.004:2004: são classificados em resíduos Classe I - Perigosos: aqueles que, em razão de suas características de inflamabilidade, corrosividade, reatividade, toxicidade, patogenicidade, carcinogenicidade, teratogenicidade e mutagenicidade, apresentam significativo risco à saúde pública ou à qualidade ambiental, de acordo com a lei, regulamento ou norma técnica e os resíduos Classe II Não Perigosos que se subdividem em resíduos Classe IIA (Não Inertes) - aqueles que, em contato com a água, tiverem algum de seus constituintes solubilizados a concentrações superiores aos padrões de potabilidade da água, excetuando-se os aspectos, cor, turbidez, dureza e sabor (exemplo: restos de alimentos, papel, etc.) e em Classe IIB (Inertes) - aqueles que, em contato com a água, não tiverem nenhum de seus constituintes solubilizados a concentrações superiores aos padrões de potabilidade da água, excetuando-se os aspectos, cor, turbidez, dureza e sabor (exemplo: resíduos de construção civil, vidros, produtos têxteis, etc.).
d) A origem: se classificam em seis grupos: Resíduos domiciliares: gerados a partir das atividades diárias nas residências; Resíduos de limpeza urbana: resíduos provenientes dos serviços de varrição e limpeza de vias públicas, galerias, córregos e terrenos, restos de podas de árvores e limpeza de feiras livres; Resíduos de estabelecimentos comerciais e de serviços: variam de acordo com a atividade dos estabelecimentos. Por exemplo, no caso de restaurantes, bares e hotéis predominam os resíduos orgânicos, já em escritórios e bancos predominam os resíduos de papel e plástico; Resíduos industriais: resíduos gerados pelas atividades industriais, tais como metalúrgica, química, petroquímica, papelaria, alimentícia, entre outras. São resíduos muito variados que apresentam características diversificadas; Resíduos de saúde: resíduos gerados por qualquer atividade de natureza médico-assistencial humana ou animal – clínicas odontológicas, veterinárias, farmácias, centros de pesquisa, necrotérios, funerárias, medicina legal e barreiras sanitárias e; Resíduos de construção civil: gerados a partir das atividades de construção, reformas, reparos, demolições, preparação e escavação de terrenos.
2- Cite formas de tratamento e disposição de resíduos sólidos no solo. 
Dentre as formas de tratamento tem-se a reutilização, reciclagem e compostagem e as formas de disposição de resíduos sólidos destaca-se o aterro sanitário, aterro industrial e a incineração dos resíduos sólidos.
3- Como a composição e formação do solo podem afetar na ação de poluentes?
A acumulação de poluentes depende da composição e das características físico-químicas (cor, pH, textura, CTC, soma de bases e alumínio) do solo. Além disso, a fração mineral do solo pode interagir com os contaminantes por atração eletrostática e por adsorção, enquanto que a fração orgânica é capaz de imobilizá-los por complexação. Devido a cada tipo de solo ter suas peculiaridades que a contaminação se torna tão complexa, pois inúmeras reações podem acontecer, e são totalmente intrínsecas a cada propriedade do solo afetado. Um exemplo é a capacidade de troca de cátions (CTC) que possui a função de retenção de substâncias contaminantes, ou ainda de nutrientes, pois o CTC tem um elevado poder de filtro, o qual “puxa” os contaminantes que ali estão presentes. Assim, solos saturados com água possuem uma carga quase nula de CTC, consequentemente uma capacidade filtrante baixa. Desta forma, solos que não tiverem características e propriedades filtrantes, a qualidade da água poderia estar ainda mais comprometida.