O documento discute a amostragem e análise química de água, abordando tópicos como planejamento de amostragem, coleta e preservação de amostras, técnicas analíticas e indicadores de qualidade da água.

1. Aula 4 – Hidrosfera
Prof. Julio C. J. Silva
Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
Instituto de Ciências Exatas
Depto. de Química
Juiz de Fora, 2o semestre, 2019
QUI 163 – Química do Meio Ambiente

2. • Definição do problema
– Estudo ambiental (pesquisa)
– Monitoramento ambiental
• Dados x legislação/parâmetros de qualidade
• FEAM
• IGAM
• CETESB
– Estudos ambientais  Métodos/Informações 
Normas  Monitoramento
Análise Química

3. Análise Química (Monitoramento)

4. Análise Química (Monitoramento)

5. Análise Química (Monitoramento)

7. • Escolha do método
– Ensaios em campo (ideal)  Espaço curto para a
análise

8. Análise Química

9. • Medida em laboratório (ex situ)
– Filtração
– Amostragem
– Pré-tratamento da amostra
– Medida
• Avaliação
• Ação
Análise Química

10. AMOSTRAGEM

11. AMOSTRAGEM
• Representatividade da amostra

12. AMOSTRAGEM
Outros
39%
Amostragem
61%
TEMPO
ERROS
Outros
70%
Amostragem
30%

13. Incerteza de medição
3 - Gráfico de contribuição da Incerteza
Calibração da Balança (F)
Resolução da Balança (F)
Calibração da Pipeta
Variação de Temperatura
Calibração da Balança (F + R)
Resolução da Balança (F)
Amostragem
Reprodutibilidade
0,00% 5,00% 10,00% 15,00% 20,00% 25,00% 30,00% 35,00% 40,00% 45,00%

14. Ensaio de Proficiência
• Determinação de Metais em matriz de Água por ICP-MS - PEP
002/2007 (SENAI-CETIND-BA)
• Resultados – Arsênio (z-scores)
Lab/ICP-MS

15. AMOSTRAGEM
Planejamento:

16. Questões para uma boa
amostragem
• Estudo prévio do problema (literatura)
• Local de amostragem
• Frequência de amostragem
• Quantidade de amostra para análise
• Tipo de amostrador (coleta)
• Preservação da amostra (antes/depois)
• Estabilidade

17. Questões para uma boa
amostragem

18. PRESERVAÇÃO DE AMOSTRAS DE ÁGUA PARA ANÁLISE

19. PREPARAÇÃO DE AMOSTRAS DE ÁGUA PARA ANÁLISE

20. Questões para uma boa
amostragem
• Estabilidade

21. • Emissões de poluentes
• Coleta de fumaça
• Protocolos:
– ABNT
– Literatura
• A: Background
• B: Fontes difusas
• C: Lançamento
• D: Jusante (lateral)
• E: Tributário
• F: Jusante tributário

24. • Evitar contaminação de três fontes primárias:
• Aparelhos (Branco instrumental)
• Reagentes (Branco de calibração)
• Laboratório (Branco da amostra)
• Principais erros sistemáticos no preparo das amostras:
• Contaminação
• Ambiente de trabalho (ar)
• Impurezas nos reagentes
• Materiais
• Perdas de elementos
• Volatilização
• Adsorção
• Decomposição incompleta da amostra
• Amostragem
Branco analítico

25. • Ambiente de trabalho (ar)
• Teores de alguns elementos no ambiente de trabalho
Fontes de contaminação

26. • Ambiente de trabalho (ar)
• Teores de alguns elementos no ambiente de trabalho
Fontes de contaminação
Richter, R. Clean Chemistry. Techniques for Modern Laboratories. Monroe, Milestone Press, 2003.

27. • Impurezas em materiais
Fontes de contaminação
Tolg r Tschopel. Anal. Sci., 3 (1987)199-208
[ ] = µg Kg-1

28. Nobrega, J.A. I Escola de Química UFAM, 2013.

29. Nobrega, J.A. I Escola de Química UFAM, 2013.

31. Capela convencional e de Fluxo laminar

32. Amostras de água
• Amostragem de Soluções Homogêneas de Líquidos e Gases
– A coleta de amostra representativa de água é bastante
simples. O maior problema é a estocagem sem riscos de
contaminação e a preservação. É recomendável manter as
amostras congeladas ou em meio ácido no caso de
amostras filtradas para determinação de elementos-
traço. Em alguns casos usa-se dicromato de potássio para
complexação de íons garantindo boas condições para
análise posterior.
– A estocagem das amostras de água exige cuidados,
especialmente com os problemas relacionados com as
possíveis perdas pela adsorção de íons nas paredes do
frasco ou a contaminação por íons presentes no frasco.
– O frasco deve ser lavado várias vezes com a amostra a
ser coletada.
– Aparelhos específicos para coleta de água são bastante
conhecidos. O amostrador de VAN DORN é o mais
comum.

33. PREPARAÇÃO DE AMOSTRAS DE ÁGUA PARA ANÁLISE

34. Ambiente de Estudo

35. Coleta e preservação (especiação)
2Fe3+
+ H3AsO3 + H2O  2Fe2+
+ H3AsO4 + H+
h
McCleskey et al., Applied
Geochemistry 19 (2004) 995–1009
(dias)
As(III) - Filtrado
As(V) - Filtrado
As(III) – Filtrado+H3PO4
As(V) – Filtrado+H3PO4
Daus et. al., Talanta 69 (2006)430-434.
As(III) - Filtrado
As(V) - Filtrado
As(III) – Filtrado+H3PO4
As(V) – Filtrado+H3PO4
Daus et. al., Talanta 69 (2006)430-434.

36. Amostragem ambiental
• Borossilicato ou vidro ?
Pandey et al., Current Science, 86, 2004, 1426-1432
Cheam e Agemian, Analyst, 105, 1980, 737-743

37. • Preservação e armazenamento:
– Preservantes: usados para manter a integridade das amostras
do momento em que elas foram coletadas até o momento em
que elas serão analisadas.
– Preservantes de amostras pode envolver a adição de compostos
químicos como ácidos ou a simples filtragem e refrigeração da
amostra.
– Para cada tipo ou grupo de analito (composto ou elemento
químico que se tem o interesse de determinar a sua
concentração) é necessário se determinar, caso necessário, o
tipo de preservação que este determinado analito requer
Preservação e armazenamento:

38. Amostragem ambiental
Concentração em termos de elemento ou composto DISSOLVIDO e TOTAL
0,45 m

39.  Amostragem de água subterrânea:
Amostra de água subterrânea é definida como sendo a amostra
de água obtida de um aquífero, comumente através de poços
artesianos, onde o volume do poço tenha sido retirado pelo
menos de uma a duas vezes antes de se efetuar a amostragem.
Esta amostra deve ser representativa dos espaços intersticiais
da fase sólida (minerais, matéria orgânica, etc.) do aquífero.
 Amostra de água superficial:
Amostra de água superficial é definida como sendo como a
amostra de água obtida de um corpo de água superficial para
análise química e sendo esta representativa de uma secção de um
lago, drenagem ou rio a ser amostrado.
Amostragem ambiental
• Preservação e armazenamento – Aspectos importantes

40. • Técnicas de Amostragem:
 A técnica de amostragem a ser utilizada para a coleta da
amostra depende do objetivo da amostragem, do tipo de
elemento ou composto químico a ser determinado, entre outros
aspectos. Contudo, independentemente do objetivo do plano de
amostragem, os seguintes cuidados devem ser tomados:
 As amostras não devem incluir partículas grandes, detritos,
folhas ou outro tipo de material acidental salvo quando se
tratar de amostra de sedimento; além de serem filtradas em
alguns casos como no caso dos metais dissolvidos.
 Para minimizar a contaminação da amostra, convém recolhê-la
com a boca do frasco de coleta contra a corrente.
 Coletar volume suficiente de amostra para eventual
necessidade de se repetir alguma análise no laboratório.

41.  Fazer todas as determinações de campo de pH, condutividade
entre outros, em alíquotas de amostras separadas das que
serão enviadas ao laboratório evitando assim o risco de
contaminação.
 Verificar a devida limpeza dos frascos e demais materiais de
coleta. Importante lembrar que em grande parte dos casos a
contaminação dos frascos não é visível nem mesmo ao
microscópio.
 A parte interna dos frascos não podem ser tocadas com a
mão ou ficarem expostos a pó, fumaça e outras impurezas
• Técnicas de Amostragem:

42.  Os coletores devem manter as mãos limpas e fazerem o uso de luvas
plásticas (látex).
 Imediatamente após a coleta as amostras devem ser mantidas ao
abrigo da luz solar.
 As amostras que exigem refrigeração para sua preservação devem
ser acondicionadas em caixas de isopor com gelo imediatamente
após a coleta.
• Técnicas de Amostragem:
 Manter registros de todas as informações de campo, preenchendo
uma ficha de coleta por amostra, ou conjunto de amostras da
mesma característica (formulário).
 Seguir critérios para preservação, armazenamento e transporte
definidos prioritariamente no plano de amostragem

43. Coleta de águas superficiais e subterrâneas:
Rios, lagos e barragens:
A amostragem em pequenos cursos de água deve ser feita
a montante e a jusante das fontes poluidoras, com a
inclusão opcional de pontos adicionais para avaliar o grau
de poluição ou assimilação de carga orgânica ao longo do
trecho em estudo (gradiente).
• Técnicas de Amostragem:

44. Amostrador de Profundidade

45. Água subterrânea:
As águas subterrâneas apresentam características
relacionadas com as estruturas geológicas por onde circulam.
• Técnicas de Amostragem:

46. INDICADORES DE QUALIDADE DAS ÁGUAS
 Devido às diferentes espécies aportadas, torna-se praticamente
impossível a determinação sistemática de todos os poluentes que possam
estar presentes nas águas superficiais, em tempo relativamente curto.
Selecionaram parâmetros físicos, químicos e bioensaios ecotoxicológicos de
qualidade de água, levando em conta os mais representativos
CETESB – Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental
IGAM – Instituto Mineiro de Gestão das Águas
(Resolução CONAMA nº 357, de 17 de março de 2005)
 Parâmetros Físicos: temperatura, condutividade elétrica, sólidos totais,
sólidos dissolvidos, sólidos em suspensão, cor, turbidez, alcalinidade total,
alcalinidade bicarbonato, dureza de cálcio, dureza de magnésio.

47. INDICADORES DE QUALIDADE DAS ÁGUAS
•Parâmetros Químicos: pH, oxigênio dissolvido, demanda bioquímica
de oxigênio (DBO), demanda química de oxigênio (DQO), série de
nitrogênio (orgânico, amoniacal, nitrato e nitrito), fósforo total,
surfactantes aniônicos, óleos e graxas, cianetos, fenóis, cloretos,
ferro, potássio, sódio, sulfetos, magnésio, manganês, alumínio, zinco,
bário, cádmio, boro, arsênio, níquel, chumbo, cobre, cromo (III),
cromo (VI), selênio, mercúrio.
•Parâmetros microbiológicos: coliformes fecais, coliformes totais e
estreptococos totais.
•Bioensaios Ecotoxicológicos: ensaios de toxicidade aguda (0 a
96horas – efeito morte é o mais observado) e crônica (1/10 do ciclo
vital até a totalidade da vida do organismo) com Ceriodaphnia dubia,
visando a aprimorar as informações referentes à toxicidade
causada pelos lançamentos de substâncias tóxicas nos cursos de
água.

48. INDICADORES DE QUALIDADE DAS ÁGUAS
 Para facilitar a interpretação das informações sobre a qualidade da água
de forma abrangente e útil, para especialistas ou não.
A partir de um estudos feito em 1970 pela “National Sanitation Foundation”
dos Estados Unidos, a CETEB e o IGAM, adaptaram e desenvolveram o
Índice de Qualidade das Águas - IQA
Tal índice incorpora nove parâmetros considerados relevantes para a
avaliação da qualidade das águas
Tem como determinante principal a utilização das mesmas para
abastecimento público
IQA = Produto ponderado das Qualidades da Água, variando de 0 a 100

49. INDICADORES DE QUALIDADE DAS ÁGUAS
Parâmetro Peso - wi
Oxigênio Dissolvido – OD (%OD Sat) 0,17
Coliformes fecais (NMP/100mL) 0,15
pH 0,12
Demanda Bioquímica de Oxigênio – DBO (mg/L) 0,10
Nitratos (mg/L NO3) 0,10
Fosfatos (mg/L PO4) 0,10
Variação na temperatura (0C) 0,10
Turbidez (NTU) 0,08
Resíduos Totais (mg/L) 0,08
qi = qualidade do parâmetro i obtido através obtido através da curva média
específica de qualidade
wi = peso atribuído ao parâmetro, em função de sua importância na qualidade, entre 0
e 1

50. INDICADORES DE QUALIDADE DAS ÁGUAS
Nível de
Qualidade
Faixa
Excelente 90 < IQA  100
Bom 70 < IQA  90
Médio 50 < IQA  70
Ruim 25 < IQA  50
Muito Ruim 0 < IQA  25
O IQA reflete a interferência por esgotos sanitários e outros materiais
orgânicos, nutrientes e sólidos

53. QUALIDADE DAS ÁGUAS

54. Legislação Ambiental – Aspectos Gerais
 A “QUÍMICA” DAS ÁGUAS NATURAIS é complexa e pode ser estudada
sobre diferentes aspectos
- DOCES  pelo teor de sólidos
CLASSIFICAÇÃO - SALOBRAS
 pela salinidade
- SALGADAS
(mundial)
(CONAMA)

55. Legislação Ambiental – Aspectos Gerais
Legislação do CONAMA
 Conselho Nacional do Meio Ambiente
Criou a resolução sobre a qualidade dos recursos hídricos
- Data de 1986 (Conama 20)
- Alterado pela Resolução 357* de 2005 (vigente)
- Classificação para águas superficiais (critérios de qualidade)
- Ambas tinham os limites máximos para lançamentos de
efluentes em mananciais, originalmente  AGORA: Resolução
CONAMA no 430 de 2011
(*) http://www.mma.gov.br/port/conama/res/res05/res35705 , acessado 12-04-16

56. Legislação Ambiental – Aspectos Gerais

57. Legislação Ambiental – Aspectos Gerais

58. Legislação Ambiental – Aspectos Gerais
 Classificação da água em função dos seus usos – CONAMA 357
 Classes estabelecidas de acordo com os níveis de
CONSTITUINTES E CONTAMINANTES nos corpos de água

59. REFERÊNCIAS
1 – BAIRD, C., Química Ambiental, Bookman, 2002, p. 483-524.
2 - http://www.mma.gov.br/port/conama/res/res05/res35705.pdf (Resolução CONAMA nº 357, de 17 de
março de 2005). Consultada em 04/12/12
3 - http://www.igam.mg.gov.br (Qualidade das Águas Superficiais do Estado de Minas Gerais em 2004:
Superficiais na Bacia do Rio Jequitinhonha em 2004. Belo Horizonte: IGAM Monitoramento das Águas,
2004, 116p).
4 - http://www.adna.com.pt/educacao-ambiental/tratamento-de-agua. Consultada em 03/12/12
5 - http://agua-molhada.blogspot.com.br/2010_06_01_archive.html. Consultada em 03/12/12
6 - Nascentes, C. C; Costa, L. M. Química Ambiental, Universidade Federal de Minas Gerais, 2011
7 - Rachel V. R. A. Rios, Lilian L. da Rocha, Tales G. Vieira, Rochel M. Lago and Rodinei Augusti,
On-line monitoring by membrane introduction mass spectrometry of chlorination of organics in water.
Mechanistic and kinetic aspects of chloroform formation, J. Mass Spectrom. 35, 618–624 (2000)
8 - http://www.mma.gov.br/port/conama/res/res05/res35705 , acessado 12-04-16
9 - Von Sperling, M. Introdução à qualidade das águas e ao tratamento de esgotos. Editora UFMG,
Belo Horizonte, 1996.
10 - http://site.sabesp.com.br/site/interna/Default.aspx?secaoId=47

60. Referências
• 1 - Baird, C. Química Ambiental; Tradução Maria Angeles Lobo Recio e
Liz Carlos M. Carrera, 2 ed, Porto Alegre, Bookman, 2002.
• 2 - Rocha, J. C; Rosa, A. H. e Cardoso, A. A, Introdução à Química
Ambiental, Porto Alegre Bookman, 2004.
• 3 - Sâmia, M. T., Gobbi, N., Fowler, H., G. Análise Ambiental: Uma visão
multidisciplinar, 2ª edição, São Paulo, Editora da UNESP, 1995
• 4 - Branco, S. M. O meio Ambiente em Debate, Coleção Polêmica, 22ª
edição, São Paulo, Editora Moderna, 1998
• 5 - http://qnesc.sbq.org.br/online/cadernos/01/introd.pdf. Acessado
em 13/11/2012.
• 6 - GIRARD, J.E., Princípios de Química Ambiental. 2ª Ed., LTC/GEN,
2013.
• 5 – Artigos

61. Referências
-Cadore, S. Notas de aula. IQ, UNICAMP, 2004.
-Santos, M., Notas de aula. Depto Química, UFJF. 2009
-D. A. SKOOG, D. M. WEST, F. J. HOLLER e S. R. CROUCH –
Fundamentos de Química Analitica, 1a ed., Thomson, 2006.
- Baccan, N., Química Analítica Quantitativa Elementar. 3a Ed.
Edgard Blucher LTDA
- James N. Miller & Jane C. Miller. Statistics and Chemometrics for
Analytical Chemistry, fourth edition. Person Education.
- ANVISA - Guia para Qualidade em Química Analítica: Uma
Assistência a Acreditação – ANVISA, 1.ed. – Brasília, 2004.
- Lowinsohn, D., Notas de aula. Depto. de Química, UFJF. 2009.

62. Referências
• Geraldo Boaventura. Notas de Aula. UnB
• Otto Alcides Ohlweiler. Química Analítica Quantitativa. Volume 2.
livros Técncos e Científicos S.A.
• Edenir R. P. Filhos. Notas de Aula. UFSCar
(http://erpf.sites.uol.com.br)
• Harris, D.C. Análise Química Quantitativa, Editora LTC, 5a Ed., 2001
• Skoog, West, Holler, Crouch. Fundamentos de Química Analítica,
Editora Thomson, 8a Ed., 2006
• Bicudo, C.E.M., Bicudo, D.C. Amostragem em Limnologia, Edito Rima,
2004.
• Stoeppler, M. Sampling and Sample Preparation, Editora Springer,
1997
• Nobrega, J.A. http://www.escolaquimicaufam.com/minicursos.html