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PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO PARANÁ CÂMPUS CURITIBA CURSO DE ENGENHARIA JOÃO LUÍS CHIARELOTTO CREMA JOÃO LUCAS MOTA NOGUEIRA DA COSTA PAULA SCHÄFER NOGUEIRA LUCAS LOPES SIMULAÇÃO DA ANÁLISE DA QUALIDADE DA ÁGUA DE UM RIO E SEUS AFLUENTES CURITIBA 2020 JOÃO LUÍS CHIARELOTTO CREMA JOÃO LUCAS MOTA NOGUEIRA DA COSTA PAULA SCHÄFER NOGUEIRA LUCAS LOPES SIMULAÇÃO DA ANÁLISE DA QUALIDADE DA ÁGUA DE UM RIO E SEUS AFLUENTES Relatório de Pesquisa apresentado ao Curso de Engenharia no Mundo Biologico da Pontifícia Universidade Católica do Paraná. Orientador: Prof. Camila Fukuda CURITIBA 2020 Equipe técnica Coordenador: Colaboradores: Dados da Catalogação na Publicação Pontifícia Universidade Católica do Paraná Sistema Integrado de Bibliotecas – SIBI/PUCPR Biblioteca Central Esta ficha catalográfica pode ser substituida pelo formulário de identificação ao final do relatório. A ficha deve ser elaborada por um bibliotecário. O SIBI (Sistema Integrado de Bibliotecas) da PUCPR disponibiliza esse trabalho gratuitamente, basta enviar o relatório para: biblioteca.processamento@pucpr.br Elemento impresso no verso da folha de rosto. mailto:biblioteca.processamento@pucpr.br RESUMO A água é uma substância finita e de vital importância para a vida no Planeta, portanto, sua disponibilidade deve ser garantida em quantidade e qualidade compatíveis para satisfazer as necessidades de todos os seres vivos. Nesse sentido, o monitoramento da qualidade das águas é essencial para o diagnóstico dos mananciais e para promoção de ações de preservação. Por esta relevância, objetivou- se avaliar a qualidade da amostra coletada de um efluente industrial. A coleta foi submetida a análises, como turbidez, DBO e plaqueamento, no laboratório da PUCPR. Os resultados indicaram que os índices de turbidez se apresentaram acima dos padrões da Portaria 518/04 do Ministério da Saúde. Alem disso o teste de DBO indicou que há uma concentração muito baixa para ser considerado um efluente industrial. Por fim ficou claro a necessidade de uma fiscalização nas indústrias para que os danos sejam minimizados. Palavras-chave: Qualidade. Amostra.Turbidez. LISTA DE ILUSTRAÇÕES Figura 1 – Ponto de coleta da amostra........................ Erro! Indicador não definido. Nenhuma entrada de índice de ilustrações foi encontrada. LISTA DE TABELAS Tabela 1 – Turbidez recomendada ............................................................................ 14 SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO ........................................................................................ 7 2. OBJETIVOS ............................................................................................ 7 2.1 Objetivo Geral ............................................................................................... 7 2.2 Objetivos Específicos .................................................................................. 8 3. REFERENCIAL TEÓRICO ...................................................................... 8 3.1 HABITAT......................................................................................................... 8 3.2 EFLUENTE INDUSTRIAL .............................................................................. 8 4. METODOLOGIA .................................................................................... 12 5. RESULTADOS ...................................................................................... 14 6. CONCLUSÃO OU CONSIDERAÇÕES FINAIS .................................... 17 7 1. INTRODUÇÃO A água é essencial para todas as formas de vida e para o desenvolvimento dos ecossistemas, por isso sua qualidade deve ser preservada, ao passo que pode ser considerada um indicador de qualidade ambiental em uma bacia hidrográfica (OLIVEIRA et al., 2017). A água é uma substância vital para a vida no Planeta, logo sua disponibilidade deve ser garantida em quantidade e qualidade para satisfazer as necessidades de todos os seres em seus ecossistemas e habitats (FERREIRA et. al., 2017). Realizar o controle dos efluentes industriais é uma tarefa dificil, é necessário que eles sejam caracterizados, quantificados e tratados de maneira adequada, visando remover o máximo da sua carga poluidora antes de serem lançados em seu destino. Quando o tratamento não é realizado, o volume de efluentes descartados nos rios e no solo se torna altamente nocivo à composição química da água e ao lençol freático, que aos poucos vão sendo contaminados. Gerando diversas consequencias como a transmissão de doenças aos humanos, redução do oxigênio debaixo da água ocasionando a morte de peixes, a inutilização da água para banho ou atividades recreativas etc. (RAZZOLINI, 2008). O tratamento de alguns efluentes industriais permite a sua reutilização em lavagens de pátios e irrigação de jardins por exemplo. Dessa forma esse recurso torna-se uma fonte alternativa que beneficia o meio ambiente e reduz os gastos da empresa. Alem disso a legislação brasileira designou as indústrias a responsabilidade pelo tratamento da água e seua afluentes. Sendo assim, as empresas que não respeitam as leis são multadas e penalizadas pelos orgaos amientais que fiscalizam o tratamento dos efluentes (RAZZOLINI, 2008). 2. OBJETIVOS 2.1 Objetivo Geral Coletar e analisar a qualidade microbiológicas de amostras de água do ponto de coleta determinado. 8 2.2 Objetivos Específicos Os objetivos específicos do trabalho são: a) Determinar o DBO e a turbidez da amostra. b) Realizar pesquisas para verificar a presença de microorganismos na amostra. 3. REFERENCIAL TEÓRICO 3.1 HABITAT Cada espécie possui seu próprio microhabitat, assim como sua dieta, área de vida, comportamento e estratégias bionômicas (MORRISON et al. , 1992). Habitat foi definido por WIDTTAKER et al. (1973) como sendo um conjunto de fatores intercomunidades, isto é, independente da densidade populacional. Baseando-se nesta definição, considera-se habitat como um conjunto de fatores independentes de densidade que fornece à espécie condições para manter sua população viável. Desta forma, assume-se uma relação espécie-específica, ou seja, cada espécie ocupa seu próprio habitat (CERQUEIRA, 1 995). Quando o habitat muda, alguns animais morrem, algumas espécies se extingüem, outras se deslocam, migram para um outro local que tenha o habitat adequado para sua sobrevivência (SUTHERLAND, 1996). 3.2 EFLUENTE INDUSTRIAL Uma indústria pode gerar diversos tipos de efluentes como o esgoto sanitário e o efluente industrial. O primeiro caracteriza-se de dejetos provenientes principalmente de banheiros e cozinhas, dispostos em tanques de acúmulo ou fossas. São compostos basicamente de hábitos higiênicos e necessidades fisiológicas, como urina, fezes, lavagens em áreas comuns e restos de comida. Já o efluente industrial possui características próprias, inerentes aos processos fabris. Suas características químicas, físicas e biológicas variam de acordo com o ramo de atividade da indústria, operação, matérias-primas utilizadas etc. Para que sejam avaliados os parâmetros para tratamento, é necessário que uma amostra do resíduo líquido seja coletada e enviada para caracterização em um laboratório credenciado.(COSTA, 2009) https://www.teraambiental.com.br/tratamento-de-efluentes-industriais-e-chorume https://www.teraambiental.com.br/tratamento-de-efluentes-de-fossa-e-caixa-de-gordura 9 3.3 DEMANDA BIOQUÍMICA DE OXIGÊNIO (DBO) A adição de matéria orgânica nos cursos d’água consome oxigênio deles, através da oxidação química e principalmente da bioquímica, via respiração dos microorganismos, depurando assim a matéria orgânica. Quando a quantidade de esgotos lançados excede a capacidade de autodepuração (busca pelo estagio inicial encontrado antes do lançamento de efluentes, é realizada por mecanismos naturais) do corpo de água, o rio fica sem oxigênio, provocando problemas como a liberação de odor e a morte de peixes, os peixes morrem não por toxicidade, mas por asfixia. Todos os organismos vivos dependem do oxigênio para manter os processos metabólicos de produção de energia e de reprodução. A poluição orgânica de um curso d’água pode ser avaliada pelo decréscimo da concentração de oxigênio dissolvido e pela concentração de matéria orgânica em termos de concentração de oxigênio necessário para oxidá-la. Um dos principais indicador de poluição orgânica é Demanda bioquímica de oxigênio (DBO). Determina indiretamente a concentração de matéria orgânica biodegradável através da demanda de oxigênio exercida por microrganismos através da respiração. Ou seja, é a quantidade de oxigênio molecular necessária para estabilizar matéria orgânica carbonada decomposta aerobicamente por via biológica. A DBO é um excelente índice para indicar a eficiência de uma ETE (estação de tratamento de esgotos), quando se compara a DBO do esgoto bruto e do efluente final (VALENTE et al, 1997). 3.4 TURBIDEZ A turbidez é a medida da dificuldade de um feixe de luz atravessar certa quantidade de água, que pode ser causada por matérias sólidas em suspensão (matéria orgânica etc.). Ela é medida através do turbidímetro, comparando-se o espalhamento de um feixe de luz ao passar pela amostra com o espalhamento de um feixe de igual intensidade ao passar por uma suspensão padrão. Quanto maior o espalhamento maior será a turbidez. Os valores são expressos em Unidade Nefelométrica de Turbidez (UNT). A cor da água interfere negativamente na medida 10 da turbidez devido à sua propriedade de absorver luz. Segundo a Organização Mundial da Saúde, o limite máximo de turbidez em água potável deve ser 5 UNT (CORREIA et al, 2008). 3.5 PLAQUEAMENTO Os microrganismos necessitam obter os nutrientes apropriados do seu meio ambiente. Assim para os cultivar e mantelos vivos em laboratório, é nececessario os colocar em meios de cultura, contendo os nutrientes apropriados para o seu crescimento. Alem disso as condições de oxigénio (presença ou ausência), pH e pressão osmótica precisam estar adequadas ao crescimento desses microrganismos. Os meios de cultura dividem-se primeiramente em meios sólidos, aqueles que contêm agar, e meios liquidos, sem agar. Nos meios sólidos o crescimento pára por exaustão de nutrientes, devendo realizar-se a transferência de colónias para novo meio. No entanto estes meios permitem a individualização das colónias (SEELEY, 1991). 3.6 COLIFORMES Grupo de bactérias de diferentes famílias e que são Gran negativos, bastonetes não esporulados, anaeróbios facultativos ou aeróbios. Possuem a capacidade de fermentar a lactose de 33⁰C a 36⁰C, os coliformes são encontrados, a maior parte deles, no gastrointestinal de animais de sangue quente, outro grupo de coliformes, os termo tolerantes, possui a capacidade de fermentar a lactose a 45⁰, e são encontrados principalmente em fezes de animais, por isso anteriormente eram denominados coliformes fecais, mas hoje foram encontrados muitos outros coliformes capazes da fermentação a 45⁰, agora são denominados coliformes termo tolerantes (SOUZA, 1983). 3.7 MICROSCOPIA O microscópio ótico permite a ampliação da imagem de um objeto pequeno. Como essa imagem é gerada por transparência, o material observado deve ser suficientemente fino para permitir a passagem da luz. Até o século XIX, era comum as imagens obtidas apresentarem distorções que, atualmente, foram corrigidas pela 11 associação de lentes fabricadas com matérias especiais, como as acromáticas. Este avanço na produção das lentes permite que as imagens atuais obtidas no microscópio optico sejam mais nítidas e pormenorizadas. A ampliação do material é obtida através da associação das lentes oculares e objetivas, suportadas por uma série de peças mecânicas que facilitam a focagem (LEAL , 2000). 3.8 LEGISLAÇAO Os ecossistemas são sensíveis ao lançamento de efluentes industriais que não foram tratados, o que gera a necessidade de desenvolvimento de leis para que assim as indústrias ruduzam as cargas poluidoras a níveis aceitáveis pela legislação ambiental. Destacando-se o Artigo 2º da Lei 6.938/81, parágrafos V, VI e VII: Art 2º - A Política Nacional do Meio Ambiente tem por objetivo a preservação, melhoria e recuperação da qualidade ambiental propícia à vida, visando assegurar, no País, condições ao desenvolvimento socioeconômico, aos interesses da segurança nacional e à proteção da dignidade da vida humana, atendidos os seguintes princípios: V - Controle e zoneamento das atividades potencial ou efetivamente poluidoras; VI - Incentivos ao estudo e à pesquisa de tecnologias orientadas para o uso racional e a proteção dos recursos ambientais; VII - acompanhamento do estado da qualidade ambiental; A Resolução CONAMA 430/2011, determina em seus artigos 3º e 27: Art. 3º Os efluentes de qualquer fonte poluidora somente poderão ser lançados diretamente nos corpos receptores após o devido tratamento e desde que obedeçam às condições, padrões e exigências dispostos nesta Resolução e em outras normas aplicáveis. Parágrafo único. O órgão ambiental competente poderá, a qualquer momento, mediante fundamentação técnica: I - Acrescentar outras condições e padrões para o lançamento de efluentes, ou torná-los mais restritivos, tendo em vista as condições do corpo receptor; ou II - Exigir tecnologia ambientalmente adequada e economicamente viável para o tratamento dos efluentes, compatível com as condições do respectivo corpo receptor. Art. 27. As fontes potencial ou efetivamente poluidoras dos recursos hídricos deverão buscar práticas de gestão de efluentes com vistas ao uso eficiente da água, à aplicação de técnicas para redução da geração e melhoria da qualidade de efluentes gerados e, sempre que possível e adequado, proceder à reutilização. 12 A Lei 9.605/98, em seu artigo 54, estabelece penas de reclusão, de um a cinco anos, e multa, de acordo com o grau de poluição causado por pessoa física ou jurídica, neste último caso, seu representante legal (BRASIL, 1998). 4. METODOLOGIA A coleta da amostra de água bruta foi realizada no segundo período de 2020, em Curitiba, para avaliar a qualidade da água. A figura abaixo ilustra o posicionamento do rio principal e seu afluente, e o ponto de coleta da amostra. Figura 1 – Ponto de coleta da amostra Fonte: os autores, 2020 Algumas análises foram realizadas para identificar a qualidade da água, a seguir cada análise sera detalhada. 4.1 TURBIDEZ Para a leitura da turbidez o turbidímetro é ligado para estabilizar e é pedido a amostra. É importante que o vidro onde estará a amostra esteja bem limpo por fora, pois isso pode afetar o resultado, por isso é importante usar luvas para manejá-lo. Coloca-se 200 ml de amostra no frasco de vidro. Visualmente percebesse que a amostra apresenta alguma turbidez, já que ela impede um pouco a passagem da luz. Agitamos o frasco por inversão para dispersar os sólidos e adicionamos no compartimento do turbidímetro. Apertase a tecla deleitura e assim que estabilizar é apresentado a turbidez em NTU (CORREIA, 2008). 4.2 TECNICA DO NÚMERO MAIS PROVAVEL (NMP) ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE EFLUENTES AMOSTRA COLETADA AFLUENTE 1 13 Teste Presuntivo: em tubos de Duran que possuem certa quantidade de caldo LST, são colocadas amostras com diferentes diluições e são deixadas para descansar de 24 a 48 horas Teste Confirmatório: nos tubos do teste anterior que apresentarem formação de gás no tubo de Duran, uma amostra é retirada com a ajuda de uma alça e colocada em outro tubo de Duran com um composto que inibe a ação de bactérias Gran positivas, logo, apenas irão se desenvolver bactérias fermentadoras de lactose, Gran positivas e que, por sua vez, são classificadas no grupo de coliformes. Por fim, os dados são anotados em uma tabela e comparados para se estimar o número mais provável de coliformes na amostra. 4.3 DBO Uma amostra líquida, de volume estimado em função do que se espera de uma DBO aceitável, é colocada no equipamento de leitura de DBO que será mantida em uma incubadora com temperatura controlada constante de aproximadamente 20⁰ por 5 dias, a amostra devera permanecer em agitação constante, com a ajuda de um misturador magnético, durante toda a incubação para fornecer oxigênio para que as bactérias presentes na amostra possam se manter em atividade, então haverá um consumo de oxigênio durante esse período. 4.4 PLAQUEAMENTO Primeiramente, são retirados 100 microlitros da amostra homogeneizada que são passados para placa, o conteúdo é espalhado pela placa com a devida ferramenta para que haja o crescimento por todo a área do recipiente. Após este processo a amostra é levada para a estufa à 36°C e lá é deixada por 24 horas. Com este tempo os micro organismos presentes na amostra crescem por toda a placa, assim possibilitando a contagem de unidades formadoras de colônias até mesmo a olho nu. Para finalizar, é feita uma conversão direta da unidade utilizada da amostra para a unidade no S.I. e assim se obtém o resultado. Este método é apresentado na figura 2. 14 Figura 2 – Metodo de plaqueamento Fonte: MADIGAN, 2003 5. RESULTADOS Após a análise da turbidez chegou-se em 120,1 NTU como resultado. De acordo com a Portaria 518/04 do Ministério da Saúde a água potável deve estar em conformidade com o padrão de aceitação para consumo humano. Esse estabelece valor máximo permitido para turbidez, um valor de no máximo 5 NTU. Dessa forma conclui-se que a água não é indicada para o consumo humano (BRASIL, 2004). Tabela 1 – Turbidez recomendada Fonte: Empresa Snatural Ambiente, 2008 A tabela 1 mostra que nem para psicultura ela é adequada. O resultado tambem coloca como inviável para o consumo animal esta água. Até mesmo a água destinada ao consumo animal, deve seguir as normas de segurança, pois se houver disseminação de micro-organismos patogênicos através desta água, poderá desencadear danos à saúde do animal e consequentemente interferir de forma negativa na produtividade, pois o consumo de água contaminada pode provocar diarreias e até mesmo abortamentos aos animais ( PINTO, 2011). 15 Alguns fatores podem estar contribuindo para este resultado, como a quantidade de esgotos clandestinos, deposição de lixo nas margens lançados pela população residente nas proximidades e até mesmo por moradores e o não tratamento do efluente industrial. De acordo com CONAMA 430/2011 , o máximo de DBO aceitável é 120 mg/L, sendo que este limite somente poderá ser ultrapassado no caso de efluente de sistema de tratamento com eficiência de remoção mínima de 60% de DBO, ou mediante estudo de autodepuração do corpo hídrico que comprove atendimento às metas do enquadramento do corpo receptor. As análises feitas a partir da amostra C relatam que há uma concentração de 0,6 mg/L, o que de acordo com o ministério do meio ambiente é uma concentração muito baixa para ser considerada uma efluente saudável Como método de remediação podemos citar, para menor impacto do ecossistema, o aumento da concentração de oxigênio dissolvido na água por oxigenação artificial o que deixaria mais propício as condições do corpo d'água para a incorporação de micro-organismos fotossintetizantes como as algas microscópicas, havendo assim a produção de oxigênio primário. Seguindo a forma descrita do processo de análise do NMP, são observados os resultados nos tubos com diferentes concentrações da amostra, para assim determinar o número mais provável, no caso da amostra C, coletada do afluente do rio principal, nas concentrações de 10^0 e 10^-1, houve a formação de gás, afirmando assim a presença dos coliformes fermentadores de lactose, porém na concentração 10^-2 não ocorreu o mesmo, após esta identificação é realizado um cálculo para obter o número mais provável de coliformes na amostra. Os testes positivados para coliformes coletados na amostra C, servem para indicar se o tratamento pelo qual o rio principal passou, antes de dar origem ao afluente, foi eficiente ou não, este resultado é determinado a partir dos valores máximos de coliformes totais e termotolerantes estabelecidos na Resolução CONAMA nº 20, de 18 de junho de 1981, dependendo da classe de corpo d’água em que o afluente se encaixa. Na figura 3 é possível observar a formação de colônias e na figura 4 observa- se a microscopia optica. 16 Figura 3 – Plaqueamento Fonte: os autores,2020 Figura 4 – Microscopia optica Fonte: os autores,2020 Percebe-se uma grande presença de bactérias que parecem as do tipo bacilo. O que é muito preocupante pois esta bactéria pode causar tuberculose, lepra, difteria entre outras doenças. 17 6. CONCLUSÃO OU CONSIDERAÇÕES FINAIS As análises realizadas evidenciam que a água esta completamente inapropriada para a ingestão humana, e ate mesmo para o consumo animal. Fica claro a necessidade de um planejamento por parte dos governantes e órgãos fiscalizadores do Municipio na tentativa de minimizar os danos que estão sendo ocasionados neste ambiente, necessitando de uma fiscalização intensificada e a adoção de punições. 18 REFERÊNCIAS OLIVEIRA, A. F. S.; SILVA, L. D. P.; SILVA, T. M.; SANTOS, L. P.; ROCHA, R. M.; FREITAS, H. G.; PEREIRA, S. F. P. 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Análise da Turbidez da Água em Diferentes Estados de Tratamento. Natal – RN, 2008.