UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ
QUALIDADE DAS ÁGUAS
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DISCIPLINA: Qualidade das Águas
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Prof. Dr. Itabaraci Nazareno Cavalcante Departa...
APRESENTAÇÃO
Já foi visto em disciplinas anteriores o papel importantíssimo que a água desempenha na vida das pessoas, que...
1 Introdução

05

2 Água: propriedades e características

06

3 O Ciclo Hidrológico
4 Fontes Potenciais de Poluição
5 Qual...
1- Introdução
Um dos aspectos mais interessante pertinente à Hidrologia é o estudo qualitativo das águas. Tentar entender ...
natural, diferenciando-a em cada ambiente e para cada finalidade de uso.
Os itens constantes nessa disciplina permitirão q...
a 4°C)
A dilatação da água quando passa de 4°C para 0°C é considerada uma anomalia entre os líquidos, mas
é extremamente i...
ATIVIDADE
01

No parágrafo anterior, você observou que apareceu um termo novo denominado
“constante dielétrica”. Faça uma ...
Com todas estas propriedades e associando-a com a Terra, começamos a entender
melhor
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Figura 02 – Águas superficiais azuis que descem dos Andes. Argentina.
As águas subterrâneas da Formação Barreiras, que oco...
A temperatura da água, em geral, é um reflexo do clima. Portanto, os corpos d’água podem apresentar
variações sazonais e d...
Faça um resumo sobre a aplicação prática da dessalinização por osmose reversa
(Máximo de 2 páginas). Remeta o resultado ao...
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mente na zona do solo propriamente dito, onde está presente a matéria orgânica, que produz amônia, e existe
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O lançamento de esgotos de origem humana em corpos de água pode resultar na introdução desses microorganismos, tendo como ...
3- O Ciclo Hidrológico
No geral conhecemos a água que vemos nos lagos, rios, oceanos e da chuva. E a que existe no
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– processo de escoamento superficial -, lagos, açudes ou qualquer outra forma de armazenamento superficial.
Teremos, també...
4- Fontes Potenciais de Poluição
A percepção de que os processos de degradação da qualidade das águas dos rios e lagos tam...
uma solução alternativa de abastecimento, e não somente a solução corretiva ou de eliminação da fonte de poluição.
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5- Qualidade das Águas
Antes de entrar nas discussões sobre qualidade das águas, gostaria de contar a vocês uma história.
...
várias substâncias em solução, causadas pela erosão das rochas calcárias. Essas águas são utilizadas em tratamento médico ...
de lagos no mundo que não têm saídas para o oceano (como o Mar Morto e o Mar Cáspio), a maioria têm alto
teor de sais. Hal...
recomendações, provocadas por influências naturais, como é o caso de rios de cores intensas, em decorrência
da presença de...
d) Oxigênio Dissolvido
A concentração de oxigênio dissolvido (OD) é reconhecidamente o parâmetro mais importante para
expr...
CONDUTIVIDADE ELÉTRICA (µS/cm a 250C): é a capacidade da água de conduzir eletricidade,
estando diretamente relacionada ao seu conteúdo iônico.
NITRITO, NITRATO e AMÔNIA (mg/L N): o nitrogênio ocorre principalm...
A qualidade da água é uma conseqüência do seu estado natural, físico e químico, bem como de
qualquer alteração que possa t...
6- Análises, Erro Analítico e Classificação Iônica das Águas.
Vocês sabiam que nem sempre uma análise química de amostras ...
Em caderneta de campo, apropriada para as anotações técnicas, devem ser anotadas as observações sobre o ponto de coleta, t...
Figura 05 – Espectômetro (propriedade do Laboratório de Hidrogeoquímica Analítica e Ambiental/DEGEO/
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A determinação d...
A classificação geoquímica é fundamental para a interpretação dos processos que controlam o quimismo da água. Alguns dos d...
parâmetros deverão ser definidos pelos padrões legais de uso para consumo.
Quando se trata do uso da água para abastecimen...
7- Padrões de Qualidade Das Águas
O que são os Padrões de Qualidade das águas?
São limites legais estabelecidos pela legis...
8- Uso Das Águas
Como saber se uma determinada água está em condições de ser utilizada para consumo humano?
Para que tipo ...
8.2- Indústria
Em função das diversas necessidades da água na indústria, os requisitos de qualidade das águas
utiliza- das...
9- Estudo de Casos
Deixa-se de apresentar, nesse texto, alguns casos de estudos sobre qualidade das águas. Esses estudos
p...
APGAR, M. A.& LANGMUIR, D – 1971 – Groundwater Pollution Potential of a
Landfill Above the Water Table. In: Groundwater. V...
1:1.000.000. Nota Explicativa. DAAE/IG/IPT/CPRM. 119p. Il. SABADIA, J. A B. –
2001
– Impacto Del Vertedouro de Jangurussu ...
taleza (Estado de Ceará, Brasil). Tese de Doutorado. Universitat de Barcelona. 292p.
SANTIAGO, M. M. F. – 2000 – Hidroquím...
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  1. 1. UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ QUALIDADE DAS ÁGUAS
  2. 2. UNI VER SID ADE FED ERA L DISCIPLINA: Qualidade das Águas DO PA RÁ ASS ESS Prof. Dr. Itabaraci Nazareno Cavalcante Departamento de Geologia/Centro de Ciências/UFC ORI A Prof. Dr. Milton Antonio da Silva Matta Departamento de Geologia/CG/UFPA DE EDU CAÇ AEDI - UFPA 2012
  3. 3. APRESENTAÇÃO Já foi visto em disciplinas anteriores o papel importantíssimo que a água desempenha na vida das pessoas, quer no suprimento alimentar, fornecendo as bases em que se sustenta toda a nossa alimentação, proveniente de animais ou de vegetais, quer nas funções vitais do organismo humano. Porém, assim como existem as pessoas boas e as pessoas más, temos também as águas boas e as águas más. As águas boas são aquelas puras, que nos matam a sede, que nos alimentam e nos trazem benefícios vitais. Essas águas estão em todo lugar e precisam apenas que as reconheçamos nos seus locais de ocorrência. As águas más, por sua vez, são aquelas contaminadas ou poluídas, que podem nos prejudicar a saúde e, as vezes, nos levar até a morte. Nossa preocupação aqui, neste estudo, é mostrar um conjunto de fundamentos que permita estabelecer critérios para separar as águas boas das águas más. A qualidade das águas existentes para utilização pela população é de fundamental importância para a saúde pública, para os planejamentos municipais, para os planos diretores dos municípios e para os processos de gestão dos recursos hídricos, principal objeto desse curso de especialização. A P o controle da qualidade da água tem um espectro muito amplo, e além de Assim, determinar a viabilidade de uso para fins de abastecimento doméstico, industrial ou agriR cultural, pode também fornecer informações sobre a natureza dos solos e das rochas com E os quais as águas têm contato ou indicar os processos de alteração química e intensidade de erosão física atuantes em determinada bacia hidrográfica. S Essa disciplina mostrará, por meio de suas várias unidades, como se determina a E qualidade das águas, quais as principais diferenças entre as águas das regiões oceânicas e as dosN con- tinentes e os problemas ambientais associados às alterações dessas qualidades. Bons estudos! Q U A L I D A D E D A
  4. 4. 1 Introdução 05 2 Água: propriedades e características 06 3 O Ciclo Hidrológico 4 Fontes Potenciais de Poluição 5 Qualidade das Águas 5.1 Água dos Mares 5.2 Águas superficiais continentais 5.3 Águas subterrâneas 6 Análises, erro analítico e classificação iônica das águas 39 6.1 Classificação das Águas 31 6.1.1 Princípios de classificação das Águas 32 6.1.2 Seleção de parâmetros indicadores de qualidade 32 7 Padrões de qualidade das águas 34 7.1 Padrões de qualidade das águas para consumo humano 34 8 Uso das águas 8.1 Abastecimento Humano 8.2 Indústria 8.3 Agricultura S U Bilbiografia M Á 9 Estudo de Caso Q U A L I D A D E D A
  5. 5. 1- Introdução Um dos aspectos mais interessante pertinente à Hidrologia é o estudo qualitativo das águas. Tentar entender como a água está distribuída espacialmente no Planeta Terra e sob que forma (vapor, líquida ou sólida) é, no mínimo, um exercício de curiosidade científica. Quando entendemos, começamos a perceber as diferenças existentes entre regiões, formas de vida e, seguramente, de qualidade de vida. Distinguimos, então, água no estado sólido, líquido e vapor e, ainda mais, ocorrendo sob a forma de chuvas, armazenadas em lagos e/ou açudes (espelhos d`água), correndo nos rios e, acreditem, armazenadas em reservatórios rochosos em sub-superfície que constituem os denominados “aqüífe- ros”, responsáveis pelo abastecimento de milhões de habitantes e hectares irrigados. Mas, até então estamos falando de volume e forma de ocorrência. Isso é o bastante? Não. Dentro de uma sociedade em expansão na qual o preço da evolução humana inúmeras vezes acarreta o uso e ocupação imprópria da natureza, quando o homem destina todo o rejeito do que produz para o berço natural, e cobra sempre do meio ambiente o que ele tem de melhor, a qualidade das águas é fator decisivo para a sobrevivência das espécies terrestres. Na Conferência das Nações Unidas para o Meio Ambiente e Desenvolvimento -Rio 92 foi ressaltado o paradigma global do desenvolvimento econômico com sustentabilidade ambiental e melhoria da qualidade de vida da população em geral. Por sua vez, o Capítulo 18 da Agenda 21 ressalta a necessidade de proteção da água doce – concentração de Sólidos Totais Dissolvidos (STD) igual ou inferior a 1000 mg/L -para abastecimento das demandas atuais e futuras, por meio da aplicação de critérios integrados de planejamento e gerenciamento das águas de superfície e subterrâneas, aspectos quantitativos e qualitativos. A Assembléia Geral das Nações Unidas declarou a década 2005 – 2015 como sendo a Década Internacional para Ações da Água para a Vida, reflexo do conhecimento de que inúmeros fatos mostram que o ser humano é dependente deste bem mineral e que a ausência da água reduz drasticamente a qualidade da vida, particularmente relativo aos aspectos da saúde. Desde os primórdios do tempo que a água representa o mais importante dos vetores de manutenção da vida. Atualmente, associada a este fato, representa, ainda, qualidade de vida vinculada ao desenvolvimento político, social e econômico que para toda a humanidade representa a preocupação com as gerações presentes e futuras, embora, como comentada na mídia mundial, o homem ainda não consegue entender, ou mesmo prati- car, o conceito de “desenvolvimento sustentável”. No seu livro “Saber Cuidar: ética do humano – compaixão pela terra”, Leonardo Boff (2002) coloca com mestria o relacionamento do homem com o planeta Terra, mostrando em seus vários capítulos que, a despeito do que prega em suas promessas, falta o “saber cuidar”, e a falta de cuidado passa a ser o estigma do nosso tempo. Q Desta forma, mesmo sabendo que a água constitui um dos principais elementos para a sobrevivência dasUespécies, inclusive a do ser humano, o homem não a valoriza na prática do dia-a-dia, esquecendo que ainda não existe nenhum outro elemento que possa substituí-la e, assim, a poluí cada vez mais em menor A tempo, re- vertendo o quadro natural e sem o conhecimento, ou pela própria ignorância, poluindo aquela que L lheImantém vivo. D A Assim sendo, no decorrer dessa disciplina iremos conhecer um pouco mais sobre o líquido natural D responsável pela manutenção do ambiente natural e da vida na Terra, dentro de uma visão simplificada da sua E composição físico-química, propriedades e dos fatores que modificam e/ou podem modificar sua composição D A
  6. 6. natural, diferenciando-a em cada ambiente e para cada finalidade de uso. Os itens constantes nessa disciplina permitirão que o alunado adquira uma base mínima para que possa alçar vôos mais altos no campo do estudo dos recursos hídricos em geral e possa embasar propostas de gestão integrada das águas. 2- Água: Propriedades e Características A parte das geociências que se responsabiliza pelo estudo dos aspectos químicos da água é a GEOQUÍMICA. O estudo geoquímico das águas é uma matéria relativamente nova e tem sido utilizada como instrumento de apoio em diversas áreas, sobretudo ao estudo das águas subterrâneas. O conhecimento dos processos geoquímicos naturais, associados aos processos físicos e biológicos, referidos como processos físicos-químicos-biogeoquímicos, frequentemente conduzem a uma melhor avaliação da qualidade da água, ao controle da contaminação, da correlação água -rocha ou mineralogia das zonas saturada e não saturada, na elaboração de mapas hidroquímicos e em outras predições. Nesta unidade será dado um enfoque ao estudo dos aspectos básicos da química da água natural e da sua interação com o meio, assunto de fundamental importância para a interpretação e solução dos problemas relacionados à utilização das águas subterrâneas. No geral discute-se sobre a qualidade das águas e seus múltiplos aspectos vinculados a propriedades, em geral, e seus usos. É extremamente comum o usuário solicitar, ou receber, uma análise química da água sem ter a mínima idéia do que ali está escrito e, ainda mais, sem conhecer sobre a veracidade dos dados, aceitando- os e utilizando-os para quaisquer finalidades. Mas, o que é a qualidade das águas? Vocês sabem?...Vamos ler sobre isto. Quando escrevemos o termo “qualidade da água” estamos tecnicamente nos referindo aos constituintes químicos, sejam colóides e/ou em dissolução, componentes da água e, conseqüentemente, que influenciam, de um modo direto ou não, em seus usos e aplicações. Porquê isto? Simples. A água tem uma composição básica definida, mas cada água pode ter uma composição maior, função direta dos elementos que participam do sistema e que fornecem constituintes para ela. Cada uso requer, dentro de seus padrões, certos constituintes em concentrações bem definidas a fim de não alterarem o meio na qual estão sendo empregadas. Conhecemos, desde nossos estudos fundamentais, algumas propriedades e características da água. Vamos enumerá-las e dar uma avançada no conhecimento sobre cada uma delas. Becker (2006) faz uma abordagem interessante sobre o assunto. Dentre as propriedades, destacam-se: ° Água não tem gosto, cheiro ou cor: Realmente, a água quando pura é insípida, inodora e incolor. Qual a constituição básica da água? Ela é composta somente por moléculas de H2O (H+ , OH-), não Q possuindo cheiro e nem sabor. Por ser incolor, ela não é visível dentro dos espectros de cores e grande parte U do A feixe ultravioleta (acima da cor violeta), tornando possível que ocorra o processo de fotossíntese em maiores profundidades. L I ° A água ocorre nos estados líquido, gasoso e sólido: As substâncias covalentes mantêm a coesão entre D seus átomos graças a pares de elétrons apenas compartilhados entre si, sendo que as forças de união são mais A fracas do que as atrações entre íons e, assim sendo, os compostos covalentes podem se apresentar nos estados D sólido, líquido e gasoso nas condições normais de temperatura e pressão. Deve-se observar que: E D A Ponto de fusão = 0°C (P = 1 atm) Ponto de ebulição = 100°C (P = 1 atm) Densidade = 1g/cm³ (máxima
  7. 7. a 4°C) A dilatação da água quando passa de 4°C para 0°C é considerada uma anomalia entre os líquidos, mas é extremamente importante. A explicação reside no fato da compreensão da estrutura cristalina da água no estado sólido. Cada molécula de água se liga a outras quatro moléculas através de ligações denominadas de “pontes de hidrogênio”. Na estrutura espacial há canais hexagonais e, assim, o gelo tem um volume maior, explicado pelos espaços vazios. Posteriormente, ao fundirem-se, estes anéis hexagonais são quebrados porque se quebram as “pontes de hidrogênio” e os espaços vazios são reduzidos, ocupando um menor volume (sólido para o líquido). O aquecimento de uma determinada massa de água de 0 a 4°C leva a uma diminuição de volume que pode ser explicada pelas sucessivas quebras de anéis hexagonais da estrutura do gelo. A 4°C observa-se o menor volume da água, observando-se que d=m/V (d = densidade; m = massa; V = volume) e, a partir dos 4°C, o volume da água irá aumentar como resultado da maior energia cinética das moléculas (Becker, 2006). Quais as conseqüências? Entre elas: -o congelamento superficial das águas de rios, lagos e mares das zonas temperadas, no inverno. Caso contrário, a superfície terrestre se tornaria congelada e só teríamos água no estado sólido porque as radiações caloríficas solares são pouco penetrantes, aquecendo somente as zonas superficiais; outra, a queima dos cafezais pelas geadas devido ao rompimento do tubo celular por causa da modificação do estado da água da seiva; ainda, ao observarmos a estrutura terrestre, e associarmos aos processos de intem- perismo, podemos verificar que a dilatação da água, no congelamento, contribui para o intemperismo físico ao provocar fraturas nas rochas e dilatações diversas nos solos. ° A água é quimicamente neutra a 25°C: A água é um eletrólito fraco que quase não se dissocia, devendo ser ressaltado que Kohlrausk & Heidweiler,1884 (in Becker, 2006), através de medidas de condutância da água pura, observaram a reação de dissociação. ° A água é um solvente universal: A água é um solvente polar podendo dissolver compostos iônicos e polares orgânicos e inorgânicos, sais, ácidos e mesmo algumas substâncias de baixa polaridade com as quais pode formar interações específicas. Não dissolve substâncias apolares (ex. iodo, enxofre e a maior parte das substâncias orgânicas (clorofórmio, gasolina, borracha, etc) (Becker, op. Cit.). O alto poder de ionização e dissociação iônica está associada a grande polarização das moléculas da água, isto é, devido à estrutura molecular, formação das pontes de hidrogênio e alta constante dielétrica. Desta forma, a composição da água pode refletir, no geral, uma mistura de quase todos os elementos encontrados na terra. Uma das razões para explicar o poder de dissolução das substâncias iônicas é a sua capacidade para estabilizar os íons em solução, mantendo-os separados uns dos outros, devido particularmente à alta constante dielétrica da água. Q U A L I D A D E D A
  8. 8. ATIVIDADE 01 No parágrafo anterior, você observou que apareceu um termo novo denominado “constante dielétrica”. Faça uma pesquisa em livros, internet, entre outras fontes sobre o significado de “constante dielétrica” de uma substância e exemplifique com valores para a água, ar e vácuo à temperatura ambiente (Máximo de 15 linhas). Remeta o resultado ao(a) seu(sua) tutor(a). Não esqueça de citar as fontes consultadas. ° A água possui calor específico de 1 cal/g °C: Devido a sua alta capacidade calorífica – quantidade de calor necessário para aumentar a temperatura de uma substância de 1°K – a água possui grande estabilidade térmica e grande capacidade de armazenar calor, resistindo a variações bruscas de temperatura. A variação de temperatura das águas oceânicas no decorrer do dia e noite, por exemplo, faz com que haja uma estabilização da temperatura dos organismos e das regiões geográficas. ° A tensão superficial da água é de 0,07275 Joles m-2 a 20°C: O arranjo das moléculas da água na camada em contato com o ar forma uma película muito delgada que possui determinada tensão, denominada de tensão superficial. Ela ocorre em função da força de coesão existente entre as moléculas vizinhas no interior da água, fazendo com que as moléculas superficiais sejam atraídas para o interior do líquido, criando um filme superficial mais compacto capaz de suportar pequenos esforços sem se romper. A água é um dos líquidos com maior tensão superficial que se conhece. Q U A L I D A D E D A
  9. 9. Com todas estas propriedades e associando-a com a Terra, começamos a entender melhor os processos que ocorrem neste organismo vivo (Terra) quando o sangue (Água) circula Compreendendo um pouco mais sobre a em seu corpo! Com todas estas propriedades e associando-a com a Terra, começamos a água, suas proprie- entender melhor os processos que ocorrem neste organismo vivo (Terra) quando o sangue circula em seu corpo! (Água) dades, podemos explicar algumas coisas Além das propriedades, a água possui características, muitas das quais podem a mais sobre o meio meradas, sejam elas físicas, químicas, biológicas ou radioativas. A bibliografiaser enucontida em que vivemos. Ah! neste tópico ressalta, em muitos artigos, essas características e, portanto, não convém Agora já sabemos, repeti-las. Porém, algumas delas fazem parte da leitura cotidiana quanto aos aspectos por das exemplo, porque águas e, outras, vinculadas à composição química e a poluição e/ou contaminação um inseto anda sobre ral ou antrópica. Assim sendo, listamos a seguir algumas que consideramos natuaágua... interessante sem afundar! conhecer desde já. TENSÃO SUPERFICIAL a) Características Físicas Cor Aparente: a cor da água deriva da presença de íons metálicos, a exemplo do Fe (“água com capa rosa” – cor vermelha; presença de Mn -cor escura), materiais húmicos, turfas e plânctons. Quando a turbidez de uma amostra é removida por centrifugação ou filtração, a cor é dita “verdadeira”, a cor aparente é determinada na amostra original sem filtração ou centrifugação. A cor devida a substâncias orgânicas pode indicar a presença de precursores de formação de trihalometanos, um subproduto tóxico da cloração. Cor elevada no sistema de distribuição pode ainda contribuir para o consumo do cloro residual (Becker, 2006)). Um exemplo clássico e visível é o que ocorre na região Amazônica, norte do Brasil, onde se observa o “encontro das águas” entre os rios Negro e Solimões (Fig. 01), diferenciando-se os cursos d’água como sendo de “água preta” e “água branca”, onde as águas escuras são ricas em material em suspensão intensamente colo- ridas por ácidos húmicos, ao contrário das águas claras, comparativamente bastantes pobres desses materiais. Outro exemplo, são as águas azuis que descem dos Andes (Fig. 02). Figura 01 -Diferença de cores entre as águas dos rios Negro e Solimões – Província Amazonas Q U A L I D A D E D A
  10. 10. Figura 02 – Águas superficiais azuis que descem dos Andes. Argentina. As águas subterrâneas da Formação Barreiras, que ocorre do Amapá ao Rio de Janeiro, possuem concentrações de ferro que chegam a 12 mg/L, com a coloração típica do ferro, gerando a designação de “capa rosa”. Outros exemplos para águas com o mesmo elemento, são aquelas captadas das aluviões do Rio Jaguaribe próximas a cidade de Iguatu, Ceará, onde a concentração alcança valores próximos a 15 mg/L. Porém, a mercê de um tratamento hidroquímico simples o ferro é retirado e a concentração desse elemento fica a menos de 0,3 mg/L, dentro dos padrões de potabilidade, permitindo o uso dessas águas para consumo humano. Odor e Sabor: a maioria dos compostos orgânicos e inorgânicos contribui para dar odor e gosto a água, geralmente procedentes de descargas de efluentes, na grande maioria das vezes, ou fontes naturais, tais como a decomposição de vegetais e a atividade microbiológica associada a esta decomposição. Representam fatores qualitativos que afetam a água de diversas maneiras, afetando diretamente seus usos, a exemplo da aceitabilidade da água para o consumo e preparação de alimentos; como fator estético, nas águas de recreação (aliás, aceita como poluição estética), e; envenenamento de peixes e outros organismos aquáticos. No geral, as águas subterrâneas estão protegidas dos elementos causadores de gosto e odor; porém, em áreas próximas a mangues, ou que já foram mangues, é comum se encontrar água com cheiro de “ovo podre”, resultante da presença de gás sulfÍdrico. Ao serem bombeadas e em contato com o ar, o gás é liberado e a água volta a ser inodora. Temperatura: A temperatura da água é um parâmetro quase sempre necessário nos estudos qualitativos. Esses valores são utilizados nos cálculos das várias formas de alcalinidade, nos estudos da saturação e esta- bilidade com respeito ao CaCO3, nos cálculos de condutividade elétrica, etc. Em limnologia, os estudos da variação da temperatura com a coluna d’água são necessários, a exemplo de que as altas temperaturas resultam da descarga de água quente e podem ter um impacto ecológico significante. Plantas industriais necessitam dos dados da temperatura da água para os cálculos de transmissão de calor. A presença de gases na água, ou mais exatamente, a solubilidade dos gases nos líquidos, é inversamente proporcional à temperatura. Quando há um aumento de temperatura, diminui a possibilidade do líquido de reter gás. Um aumento na temperatura provoca danos indiretos na flora e fauna aquática, pois os seres movimentam- se mais em água quente logo, existe o aumento do consumo de oxigênio dissolvido, o qual já está em pequena quantidade. Q U A L I D A D E D A
  11. 11. A temperatura da água, em geral, é um reflexo do clima. Portanto, os corpos d’água podem apresentar variações sazonais e diárias. Normalmente, no Brasil as águas subterrâneas tendem a apresentar uma temperatura oscilando entre 25 a 33°C, à exceção de águas encontradas com temperaturas entre 40 a 70°C, a exemplo do que ocorre em setores das Bacias Hidrogeológicas do Paraná (São Paulo, Paraná, etc) e Potiguar (Rio Grande do Norte/Ceará). A variação de temperatura irá influenciar, também, na classificação pertinente as águas minerais. ATIVIDADE 02 Faça uma pesquisa sobre a variação da temperatura das águas e correlacione com as suas aplicações práticas. Procure exemplificar com aplicações utilizando águas com temperaturas de fonte natural (ex. Poço tubular) (Máximo de 2 páginas). Remeta o resultado ao seu Tutor. Salinidade: por definição, a salinidade representa os sólidos totais na água após todos os carbonatos terem sido convertidos em óxidos, todos os brometos e iodetos terem substituídos pelos cloretos e toda a matéria orgânica ter sido oxidada. Os Sólidos Totais Dissolvidos (STD) na água consistem de sais inorgânicos e materiais dissolvidos que, geralmente, compõem 95% ou mais do peso de sólidos totais na água. Em águas naturais, os sais são compostos químicos compreendidos entre íons, tais como os carbonatos, cloretos, sulfatos e nitratos, e cátions, tais como o sódio, o potássio, o cálcio e o magnésio. No ambiente, estes compostos estão presentes em proporções que criam uma solução balanceada (Becker, 2006). Se existirem entradas adicionais de sólidos dissolvidos em um sistema, este balanço é alterado e produz efeitos nocivos. Estas entradas tanto podem ser naturais como antropogênicas. A concentração natural de sais é fortemente influenciada pela formação geológica armazenadora d’água. Baixas salinidades são esperadas nas águas armazenadas em rochas cristalinas (ígneas e metamórficas) onde existam as mínimas condições de interação água/rocha. São esperadas altas concentrações de sais em áreas áridas ou semiáridas, onde as evaporações normalmente são maiores do que as precipitações.Altas concentrações de sólidos dissolvidos geralmente ocorrem em águas armazenadas em sedimentos marinhos antigos. Com o passar do tempo, os sais são removidos das rochas sedimentares pela ação erosiva, lixiviados e ficam dissolvidos nas águas (Becker, op.cit.). Q U A L I D A D E D A
  12. 12. Faça um resumo sobre a aplicação prática da dessalinização por osmose reversa (Máximo de 2 páginas). Remeta o resultado ao seu Tutor. ATIVIDADE 03 b) Características Químicas Dentre as características químicas, procuraremos enumerar aqui somente as mais comuns, ou que mereçam destaque relativo ao problema de contaminação das águas. Resultante de efluentes líquidos despejados nos vários tipos de reservatórios hídricos (rios, lagos, açudes, etc), a presença de metais sob a forma de substâncias orgânicas ou inorgânicas, afeta, quase sempre, o sistema com o qual se relaciona. Apresenta-se na tabela 01 um resumo de alguns elementos e características gerais pertinentes aos mesmos. Elemento Alumínio Arsênio Cádmio Q Cálcio Q U U A A L L I I D D A A D D E E Elemento D D A A
  13. 13. Nitrato Xileno Benzeno Elemento Cromo Magnésio Q Mercúrio U A L I D A D E D A
  14. 14. Tabela 01 – Exemplo de elementos químicos constantes em análise de águas. Tabela 01 – Exemplo de elemen- tos químicos constantes em análise de águas (cont...) Tabela 01 – Exemplo de elementos químicos constantes em análise de águas (conclusão). Para citar os diversos componentes químicos da água precisa-se, fundamen- talmente, do conhecimento sobre o meio percolado pelo fluido, tempo de contato, fontes efetivas de liberação de determinados elementos, dentre outros fatores. Portanto, antes de qualquer análise química da água, convém o interessado saber para que se destina e quais os elementos que o interessam na análise e, se possível, associar com as fontes produtoras, se for o caso, para posterior interpretação analítica. Assim, é sempre possível que em uma análise de água voltada para o consumo humano, somente estejam analisados os elementos maiores, deixando de lado qualquer, as vezes todos, os elementos impactantes que requeiram uma análise mais acurada, por exemplo, em nível de ppb (partes por bilhão) ou ppt (partes por trilhão)t. É o caso de quando se está analisando as águas próximas a campos cultivados, onde se empregam no cotidiano os diversos produtos agrotóxicos, ou em grandes centros urbanos, em áreas vulneráveis próximas a postos de serviços (postos de combustíveis). As bactérias constituem o principal grupo de organismos da microbiologia, devido ao grande número de espécies e de suas múltiplas atividades. São importantes pelas múltiplas atividades desenvolvidas, aumentando a fertilidade dos solos pela conversão do nitrogênio atmosférico em compostos nitrogenados utilizados pelas plantas, produzindo enzimas, deteriorando alimentos e causando doenças ao homem e animais, etc. Estas varia- das atividades constituem uma parte da imensa gama de processos úteis (maiores) e nocivos (minoria) realiza- dos por estes seres (Parente, 2001). Quanto ao tipo de alimento que consomem, as bactérias são denominadas autótrofas quando consomem compostos inorgânicos simples, ou heterótrofas quando necessitam de alimentos orgânicos complexos. As chamadas bactérias nitrificantes são organismos autótrofos e as bactérias saprófitas, que se alimentam de teci- dos de animais e vegetais mortos, são heterótrofas. Patogênicas são as que causam doenças nos seres vivos. Bactérias Autótrofas: A grande maioria das bactérias presentes na água é originária do solo e uma proporção considerável é constituída pelas espécies nitrificantes e fixadoras de nitrogênio envolvidas no ciclo de decom- posição da matéria orgânica na natureza. Os resíduos orgânicos oriundos da morte de animais ou de vegetais, ou da excreção, sofrem sua primeira transformação através do processo de decomposição pelas bactérias saprófitas, liberando o íon amônia (NH +4) de acordo com a reação (1) Neste ponto termina a função das bactérias saprófitas que são substituídas pelas autótrofas. CH 2O(NH3) + O2 NH +4 + HCO¯ 3 (1) O composto liberado, a amônia, tanto pode ser adsorvido pelo solo e usado pelas plantas como nutrien- tes, como também pode ser oxidado biologicamente por bactérias para formar nitritos (NO¯ 2) e posteriormente nitratos (NO¯ 3) que chegam às águas subterrâneas. O fenômeno é conhecido como Q nitrificação e processa-se mediante as seguintes reações: U A +4 + 3O2 -Bactérias Nitrosomonas -2NO¯ 2 + 2H+ + 2H 2O (2) 2NO¯ 2 + O2 -Nitrobactérias -2NO¯ 3 (3) 2NH L I Portanto, a oxidação da amônia para formação de nitritos (2) é medida pelas bactérias do gênero nitroD somonas e a oxidação do nitrito para a formação de nitratos (3) requer a participação de bactérias do gênero A nitrobactérias . D E A amonificação e a nitrificação são processos que normalmente ocorrem na zona insaturada, principalD A
  15. 15. mente na zona do solo propriamente dito, onde está presente a matéria orgânica, que produz amônia, e existe abundância do oxigênio, necessário para as reações de oxidação. Os nitritos, tanto aqueles de contaminação direta como os oriundos das transformações bioquímicas, sob condições anaeróbicas e com presença de matéria orgânica, podem ser reduzidos a amônio (NH¯ 4) e nitrogênio (N2) através do processo de desnitrificação, sem- pre com a participação de bactérias características de cada processo. A reação química que produz o nitrogênio mediante este processo é a seguinte (4): 4NO¯ 3 + 5CH 2O 2N2(g) + 5HCO¯ 3 + 2H 2O (4) O gás amônia predomina para pH igual ou maior que 7. Neste caso, tem-se (5): NH3+202 NO¯ 3+H++H 2O (5) Segundo HEM (1985), nitrito é indicador de poluição, mas embora nitrato e amônia indiquem poluição, ela ocorreu longe do local de amostragem ou muito antes da amostragem. Isto acontece porque o ciclo do nitrogênio, a partir da degradação da matéria orgânica, obedece a seguinte seqüência: NH3 (amônia), NO¯ 2 (nitrito) e NO¯ 3 (nitrato). Desse modo, a distância provável do ponto de poluição a ponto de coleta da amostra cresce segundo a mesma ordem de ocorrência. A presença de nitrogênio na forma de nitratos corresponde, assim, à poluição mais remota e, portanto, menos perigosa, porque os organismos patogênicos de transmissão hídrica, prováveis participantes da matéria orgânica poluidora, praticamente são só os de ordem intestinal e perecem em poucos dias, quando excretados para fora do seu habitat natural. Bactérias Patogênicas: Segundo Von Sperling, 1995 (in Parente, 2001), a detecção dos agentes patogênicos, principalmente bactérias, protozoários e vírus, em uma amostra de água é extremamente difícil, em razão das suas baixas concentrações, o que demandaria o exame de grandes volumes da amostra para que fosse detectado um único ser patogênico. Este obstáculo é superado através do estudo dos chamados organismos indicadores de contaminação fecal. Tais organismos não são patogênicos, mas dão uma satisfatória indicação de quando uma água apresenta contaminação por fezes humanas ou de animais e, por conseguinte, a sua potencialidade para transmitir doenças. Este grupo de bactérias é composto por espécies dos gêneros Escherichia, Enterobacter, Klebsiella e Citrobacter. O grupo dos coliformes apresenta uma série de vantagens como indicadores de poluição fecal da água, a saber: constância e alto número nas fezes; facilidades de isolar e identificar; proporcionalidade entre a concen- tração de coliformes na água e a das bactérias patogênicas intestinais (Soares, 1997). Os principais indicadores de contaminação fecal comumente utilizados são os coliformes totais, os coliformes fecais e os estreptococos fecais. Q U O grupo de coliformes totais constitui-se em um grande grupo de bactérias que têm sido isoladas de A amostras de água e solos poluídos, bem como de fezes de seres humanos e outros animais de sangue quente. L Os coliformes fecais são um grupo de bactérias indicadoras de organismos originários do trato intestinal I humano e de outros animais. O teste é feito a uma temperatura, na qual o crescimento de bactérias de origem D não fecal é suprimido. A Escherichia coli é uma bactéria pertencente a este grupo. Os estreptococos fecais A incluem várias espécies ou variedades de estreptococos, tendo no intestino de seres humanos e outros animais D o seu habitat usual. E D A
  16. 16. O lançamento de esgotos de origem humana em corpos de água pode resultar na introdução desses microorganismos, tendo como conseqüência a transmissão de doenças às pessoas, através da ingestão ou contato. Como norma preventiva foram estabelecidos padrões de qualidade para as águas, em função dos fins a que se destinam. Uma água destinada ao abastecimento humano, por exemplo, deve atender a requisitos diferentes dos estabelecidos para as águas usadas em recreação. Bom, por aqui ficamos com as características gerais das águas, suas propriedades mais significativas para o homem e seus significados. Acreditamos que agora todos estejamos prontos para continuar o entendimento sobre a qualidade das águas. Vamos em frente? Ou, se você ainda tem dúvidas, antes de começar a nova unidade faça uma releitura do material anterior e contacte seu(sua) tutor(a). O importante é que não haja acúmulo de dúvidas. Q U A L I D A D E D A
  17. 17. 3- O Ciclo Hidrológico No geral conhecemos a água que vemos nos lagos, rios, oceanos e da chuva. E a que existe no subsolo? Existe comunicação entre elas? Vamos conhecer mais um pouco desse assunto com o Ciclo das Águas !! Entendermos como a água influencia a vida de todos os seres vivos na Terra é algo que deveria ser tema básico desde as primeiras lições de vida, passando pelas escolas e sendo lição cotidiana na vida do homem. Sabendo que, ela além de influenciar neste ponto, também é responsável direta por inúmeros processos formadores de relevos na crosta terrestre e de solos, ambientes utilizados pelo homem para moradia e/ou para obtenção do sus- tento, nós reconheceremos, ainda mais, a importância da água no planeta. A cada passo do conhecimento sobre o meio hídrico, nos dobramos as evidências da importância fundamental que a água exerce no planeta Terra. E os caminhos da água? Como ela aparece, desaparece e reaparece? Isto pode ser explicado.... vamos ver! Os caminhos da água são muitos. Inúmeras vezes, ao descer sob a forma de chuva, forma espelhos d`água para saciar a sede dos vivos, ou meramente para o lazer e sustentabilidade do meio ambiente, ou corre ligeira sobre o solo para depois sumir nas profundezas da mãe Terra e, nem assim, deixando de ser mais impor- tante. Este conjunto de processos onde a água evapora, evapotranspira, condensa, precipita, participa da vida comum do planeta e reinicia toda a jornada inicial é denominadoCiclo Hidrológico ou Ciclo das Águas. Esse assunto já foi estudado em detalhes em disciplinas do Bloco I. O entendimento das várias fases do Ciclo Hidrológico nos permite entender, à medida que conhecemos os caminhos realizados pela água, a composição natural da mesma. Ao associarmos com os fatores antrópicos, entendendo cada interferência e sua influência, podemos acompanhar a evolução da composição da água e predizermos as conseqüências para o homem e para a natureza. Na figura 03 têm-se os principais processos do ciclo hidrológico que alimentam as águas superficiais e subterrâneas. Estes processos estão intimamente ligados com os constituintes ambientais, tais como cobertura vegetal, declividade e características geológicas (Leal, 1998 in Pastana, 2002). Observe como a figura 03 mostra o Ciclo das Águas e este, em suas diversas etapas, apresenta os processos envolvidos no surgimento das águas. Entendermos a evolução do ciclo é visualizarmos o caminho das águas sob todas as formas. Figura 03 – Ciclo hidrológico esquematizado Veja como existe a interdependência em todas as fases. Para termos chuvas é necessário termos água para evaporar e depois as condições ideais para ocorrer a precipitação. Existindo a precipitação teremos, conseqüentemente, água para os rios Q U A L I D A D E D A
  18. 18. – processo de escoamento superficial -, lagos, açudes ou qualquer outra forma de armazenamento superficial. Teremos, também, as condições de recargas (lembras do que foi mostrado na disciplina Hidrogeologia?) – através do processo de infiltração -para os reservatórios de águas subterrâneas. As águas superficiais podem, também, contribuir para a recarga subterrânea e, estas, para alimentar diretamente as drenagens superficiais. Caso uma drenagem possua um comportamento influente, ela tem a capacidade de recarregar o aqüífero e, ou seja, fornecer água para o reservatório subterrâneo e, caso ela seja efluente, então receberá água do aqüífero. É, basicamente, a força das águas subterrâneas que consegue manter a interface água doce/água salgada estabi- lizada ao longo das faixas costeiras do mundo todo. Caso contrário, existirá o avanço da “cunha” salinha para o continente, salinizando as águas doces subterrâneas mais próximas da costa. Mas, na medida em que entendemos este processo de caminhar das águas, compreendemos, também, como elas podem mudar sua composição físico-química natural. A água da chuva pode mudar sua composição? Sim. Todos nós já ouvimos falar das chuvas ácidas. Imaginem, então, a composição química do material ex- pelido pelas fábricas, ou qualquer outro processo, que entra na atmosfera. À medida que ocorre a precipitação, muito deste material virá carreado pelas águas da chuva. É por isso que os problemas causados pelas chuvas ácidas são de grandes proporções, particularmente na Europa, com a destruição de monumentos históricos e a poluição dos solos e das águas. Q U A L I D A D E D A
  19. 19. 4- Fontes Potenciais de Poluição A percepção de que os processos de degradação da qualidade das águas dos rios e lagos também podem atingir o manancial subterrâneo, é relativamente recente ¬década de 70 nos Estados Unidos e Canadá e década de 80 na Comunidade Econômica Européia. Isto tem contribuído sensivelmente para que os estudos técnicos tenham capítulos, ou mesmo objetivos, direcionados para uma hidrogeologia ambiental, procurando caracteri- zar qualitativamente as águas e, dentro do possível, correlacioná-las às doenças de veiculação hídrica. Várias são as atividades que podem gerar uma carga contaminante para as águas, estejam elas em superfície ou no subsolo. Grandes partes das atividades desenvolvidas pelo homem geram resíduos que são, geralmente, depositados no solo, lançados nos rios, lagos ou no ar. A poluição das águas tem a característica de atuar mais rapidamente que a poluição no ar, pois o número de poluentes lançados nas águas é bem maior que os encontrados no ar. Nós continuamos a produzir muita coisa necessária à humanidade, porém despejamos um monte de coi- sas que não necessitamos na natureza. Porém, muito pior, é que despejamos sem o tratamento adequado tudo aquilo que rejeitamos. E a natureza? E os nossos conceitos de sustentabilidade e preocupação com as gerações futuras? Dentre os agentes antrópicos -elementos ou compostos químicos inorgânicos e orgânicos sintéticos perigosos -mais comumente detectados no solo, subsolo e/ou águas subterrâneas, destacam-se: ° contaminantes inorgânicos não metálicos (ex. arsênio, fósforo, selênio, nitrogênio, enxofre, flúor); ° metais tóxicos (ex. mercúrio, cromo, cádmio, chumbo, zinco); ° contaminantes inorgânicos não metálicos (ex. arsênio, fósforo, selênio, nitrogênio, enxofre, flúor); ° metais tóxicos (ex. mercúrio, cromo, cádmio, chumbo, zinco); ° compostos orgânicos sintéticos do grupo BTEX -Benzeno, Tolueno, Etilbenzeno e Xileno -, compostos aromáticos, fenóis, organo-clorados diversos, voláteis, mais densos ou menos densos do que a água, formando soluções multifásicas, tais como DNAPL’s -Dense Non Aqueous Phase Liquids, LNAPL’s -Light Non Aqueous Phase Liquids -, hidrocarbonetos, dentre outros. Estes contaminantes tem origem industrial e afetam a saúde pública em teores muito baixos, isto é, da ordem de partes por bilhão (ppb) até partes por trilhão (ppt), com efeitos tóxicos, mutagênicos ou carcinogênicos (Fetter, 1993). Calma, não se assustem tanto assim! Não tenham medo desses palavrões! Q Atualmente, os fatores e contaminantes que podem afetar a qualidade das águas já começam a ser U trata- dos nas suas devidas dimensões, na medida em que aumentamos o conhecimento dos processos que A regulam os seus impactos nas águas, no solo/subsolo e águas subterrâneas. L I D Como resultado disto, desenvolve-se, como tendência, a avaliação de risco à saúde pública e não mais só de degradação do ambiente, numa posição proativa, isto é, que se antecipa aos problemas. Desta forma, a A presença de uma fonte de poluição não significa que a água estará, necessariamente, contaminada. D E Ademais, avalia-se o risco em termos de saúde pública e os custos financeiros, políticos e sociais de D A
  20. 20. uma solução alternativa de abastecimento, e não somente a solução corretiva ou de eliminação da fonte de poluição. Em uma análise de atividades é importante reconhecer as fontes de emissão pontuais, normalmente mais fáceis de identificar, comparativamente àquelas de fontes dispersas. Da mesma forma, devem ser distinguidas atividades onde a geração de carga é parte integral do sistema, daquelas onde estão envolvidos componentes acidentais e incidentais, sobretudo considerando-se a prevenção e controle de contaminação. Nesse sentido, é interessante notar que vazamentos de postos de gasolina são a origem mais freqüente, em número de casos, de contaminação das águas subterrâneas em cidades, devido principalmente a grande distribuição em área e a elevada toxicidade dos produtos manipulados. Em grandes cidades, a principal preocupação está nas áreas urbanizadas sem rede de esgoto, onde o lançamento de águas servidas se dá pela infiltração através de fossas e tanques sépticos ou negros. As instalações sépticas, quando bem construídas, manejadas e dispostas em locais adequados, são alternativas eficientes e de baixo custo. Quando carecendo de tais preceitos, esta prática poderá contaminar as águas subterrâneas com bactérias e vírus patogênicos, nitratos, elevadas concentrações de sais e algumas vezes solventes organosintéticos. Compostos de nitrogênio presentes nas excretas não representam, de imediato, perigo à qualidade das águas subterrâneas, mas podem causar problemas persistentes e de ocorrência ampla. Uma indicação desta situação é observada no seguinte exemplo: um núcleo urbano, com densidade populacional de 20hab/ha, repre- senta uma descarga de 100 kg/ha/a que, se oxidado e lixiviado por uma infiltração de 100 mm/a, pode resultar em uma recarga ao aqüífero de concentrações da ordem de 100mg NO3-N/L, quando as normas para água potável não devem exceder a 10mg/L. Pesquisas analisando o uso de pesticidas e nutrientes, manejo do solo e culturas, além de características mínimas naturais do solo agrícola, definiram perigos potenciais de geração de cargas que podem contaminar o subsolo. Estes trabalhos identificaram os inseticidas organofosforados sistêmicos (metamidofós, monocrotofós, vamidotion e acetato) associados às culturas anuais (algodão, soja, feijão e hortaliças), além do aldicarb nas plantações de banana, café e batata, como os de maior perigo. Entre os herbicidas, foram identificados o dala- pon, simazina, bentazon e 2,4 D aplicados nas culturas de cana, café, fruticultura (citros) e anuais. O fosetil caracterizou-se como o produto de maior perigo entre os fungicidas (Rodrigues et al. 1992; Hirata & Bastos, 1992). Dadas às altas concentrações de produtos químicos nas diversas atividades industriais que manuseiam e algumas práticas de disposição de efluentes e produtos que empregam, estas atividades são as que apresentam maior complexidade para a detecção de problemas ambientais. Da mesma forma, devido à extrema diversidade de processos de manufatura, há maior dificuldade em se estimar a carga contaminante de forma simples e con- fiável (Hirata & Ferreira, 1992 in Hirata, 1997). Q U Embora essa unidade seja relevante, foi abordada de maneira sintética, visto que ele será objeto de esA tudo em detalhes na próxima disciplina do Curso! L I D A D E D A
  21. 21. 5- Qualidade das Águas Antes de entrar nas discussões sobre qualidade das águas, gostaria de contar a vocês uma história. Numa recente reunião com a comunidade da Bacia Hidrográfica do Mata Fome, na região de Belém/PA, estavam sendo discutidas as bases de um projeto multidisciplinar que estudaria, entre outras coisas, as doenças de veiculação hídrica existentes no âmbito da população da área. Um dos residentes da área ofereceu um copo com água, dizendo: -pode beber doutor porque essa água é boa, é do meu poço, chega é alvinha! Como saber se aquela água era realmente boa para beber? Basta que ela esteja branquinha e alvinha? Como se caracteriza a qualidade de uma água? Essa a principal pergunta que tentaremos responder nesse item da disciplina.! Na avaliação da qualidade de uma água, as impurezas presentes são retratadas por suas características físicas, químicas e biológicas, as quais são traduzidas em termos de parâmetros que permitem classificar a água por seu conteúdo mineral, caracterizar a sua potabilidade e apontar anomalias de substâncias tóxicas. Essa dis- cussão será retomada mais adiante! A água naturalmente existente na natureza dificilmente é encontrada pura, devido a sua grande capacidade de dissolver outras substâncias, especialmente minerais, gases e matéria orgânica, sendo, por isso, conhe- cida como solvente universal. Uma primeira e mais geral classificação das águas é aquela que as divide em água doce, água salobra e água salgada. Vamos ver algumas características dessas águas: a) Água doce Esse tipo de água é exclusivamente continental e representa menos de 1% da água líquida existente no planeta Terra. Normalmente é considerada como doce, a água que apresenta menos de 0,5 gramas de sais em cada litro de água. Essa água está à disposição do homem para seu uso corrente, principalmente para o preparo da alimentação, por apresentar ausência de sabor e sais. Esse tipo de água pode ser encontrado em rios, lagos e córregos. b) Água salobra É a água que apresenta leve gosto de sal, em função de apresentar entre 0,5 e 4 gramas de sal por cada litro de água. É encontrada em regiões onde ocorrem fortes influências marítimas criando um ecossistema muito específico, que normalmente permite o desenvolvimento de uma só espécie vegetal ou uma associação de Q poucas espécies adaptadas a esse ambiente, por exemplo, os manguezais. Esse tipo de água pode ser U encon- trado em regiões onde ocorre excesso de sais como cálcio e magnésio dissolvidos no lençol freático. A L I c) Água salgada D São as águas dos oceanos e apresentam grandes quantidades de sais. No caso do Brasil, na região Nordeste, existem grandes indústrias que retiram sal da água do mar. Esse é obtido mediante a evaporação da A água. Além desses tipos de água, pode-se encontrar ainda: águas sulfurosas: são as que contêm em solução D E substân- cias á base de enxofre; águas ferruginosas: são águas ricas em ferro; águas calcárias: são águas que apresentam D A
  22. 22. várias substâncias em solução, causadas pela erosão das rochas calcárias. Essas águas são utilizadas em tratamento médico para controlar diversas deficiências orgânicas. Encontram-se ainda na natureza águas radioativas que emanam radiações por estarem em contato com elementos radioativos. Podem ser utilizados para consumo como água mineral, quando atendem a certos limites de radiação, podendo, nesses casos, fazer bem à saúde humana. 5.1- Águas dos Mares As águas dos mares e dos oceanos são os termostatos do Planeta, e a maior fonte de oxigênio pela fabri- cação intensa de sua rica flora, via fotossíntese. A sua degradação, por processos oriundos da atividade humana, implica no desequilíbrio na biota, prejudicando o fornecimento do oxigênio, bem como de alimentos em geral, pode-se afirmar que o futuro próximo já depende da manutenção da qualidade da água doce, que é rara, e que o futuro, não muito longínquo, da qualidade da água salgada. Mas, qual seria a composição química média das águas dos mares e oceanos? A ciência que estuda a composição química dos oceanos e as concentrações dos compostos na água do mar se chama oceanografia química. A água do mar tem composição química quase constante. Há um pouco mais de 70 elementos dissolvidos na água do mar, mas apenas seis desses constituem mais de 90% dos sais dissolvidos; todos ocorrem como íons. Os cientistas estudam principalmente os macronutrientess na água do mar (nitrogênio, fósforo e enxofre), já que são os mais importantes para a vida marinha, principalmente para as plantas, que são a base da produção primária. Mas os micronutrientes também são largamente estudados, uma vez que, devido às suas baixas concentrações, podem tornar-se limitantes para vários tipos de organismos marinhos. Os principais íons salinos da água do mar são, na ordem decrescente de abundância: ° Cloreto (Cl-) ° Sódio (Na+) 2-) ° Sulfato (SO4 ° Magnésio (Mg2+) ° Cálcio (Ca2+) ° Potássio (K+) A água do mar também contém pequenas quantidades de gases dissolvidos, principalmente nitrogênio, oxigênio e dióxido de carbono. A água a uma dada temperatura e salinidade está saturada com gás quando a quantidade de gás que se dissolve na água é igual à quantidade que sai ao mesmo tempo. A água do mar está geralmente saturada com gases atmosféricos, como oxigênio e nitrogênio. A quantidade de gás que pode se dissolver na água do mar é determinada pela temperatura e salinidade da água. Aumentando-se a temperatura ou a salinidade reduz-se a quantidade de gás que pode ser dissolvido. Q Uma das perguntas mais comuns entre os iniciantes no estudo da qualidade das águas dos oceanos e mares: porque essas águas são salgadas? Qual a causa da salinidade das águas dos mares? Discutiremos esse U A assunto brevemente. L I As teorias científicas para explicar as origens do sal marinho começaram com Edmond Halley, em D 1715, que propôs que os sais e outros minerais foram transportados para o mar pelos rios, tendo sugado da A terra por queda da chuva, lavando as rochas. Ao alcançar os oceanos estes sais seriam retidos e concentrados D pelo processo de evaporação (veja Ciclo hidrológico) que removem a água. Halley notou que do pequeno E número D A
  23. 23. de lagos no mundo que não têm saídas para o oceano (como o Mar Morto e o Mar Cáspio), a maioria têm alto teor de sais. Halley denominou este processo de “intemperismo continental”. A teoria de Halley estava correta em parte. Em adição, o sódio foi sugado do fundo do oceano quando os oceanos se formaram. A presença dos outros elementos dominantes como cloreto, resultaram do escape de gases do interior da terra (na forma de ácido clorídrico), por vulcões e fontes hidrotermais. O sódio e o cloreto então se combinaram para formar o constituinte mais abundante da água do mar. A salinidade do oceano tem ficado estável por milhões de anos, provavelmente como uma conseqüência de um sistema tectônico/químico que recicla o sal. Desde o surgimento do oceano, o sódio não é mais trazido do fundo do oceano, mais é capturado de camadas sedimentares que cobrem o leito do oceano. Uma teoria diz que a tectônica de placas faz com que o sal seja forçado para baixo das massas continentais, onde é lentamente sugado de volta à superfície. Outra fonte importante é o que chamamos de Água Juvenil, este material é proveniente do interior da Terra e sai por meio de fenômenos como o vulcanismo. Esta água nunca esteve na superfície da Terra, por isso leva o nome de água juvenil. Vamos deixar as águas salgadas dos oceanos, que não servem pra abastecimento humano, o que é uma pena, pois, conforme já discutido, perfazem cerca de 97,5% da água do planeta! Vamos estudar um pouco da água doce. Lembrando que representam menos de 1% da água da terra! Prontos? 5.2- Águas Superficiais Continentais Enquanto as águas dos oceanos mostram uma grande estabilidade em sua composição química, a composição das águas doces dos mananciais de superfície é muito variável, em virtude da quantidade e qualidade de sais minerais ou substâncias orgânicas ou químicas que vai dissolvendo à medida que corre sobre a superfí- cie, debaixo da terra ou mesmo na atmosfera. Alguns padrões de qualidade química dessas águas podem ser expressos. Apresentaremos aqui somente aqueles de maior importância, frente aos padrões de potabilidade: a) pH O pH reflete a concentração do hidrogênio na água ou solução, sendo controlado pelas reações químicas e pelo equilíbrio entre os íons presentes, ou seja, o potencial hidrogeniônico (pH) representa a intensidade das condições ácidas ou alcalinas do meio liquido através da medição da presença de íons hidrogênio (H+) expressa em moles de íons de hidrogênio por litro de solução. É calculado em escala antilogarítimica e para temperaturas de 25°C são considerados os valores de 1 a 14, onde aqueles inferiores a 7 são denominados de ácidos, superi- ores a 7 são básicos ou alcalinos, e 7 é considerado valor neutro. Q O valor do pH influi na distribuição das formas livre e ionizada de diversos compostos químicos, além U de A contribuir para um maior ou menor grau de solubilidade das substâncias e de definir o potencial de toxicidade de vários elementos. As alterações de pH podem ter origem natural (dissolução de rochas, fotossíntese) L ou I antropogênica (efluentes domésticos e industriais). D A Em águas de abastecimento, baixos valores de pH podem contribuir para a corrosividade e agressiviD dade, enquanto que os valores elevados aumentam a possibilidade de incrustações. Para a adequada E manutenção da vida aquática, o pH deve situar-se geralmente na faixa de 6 a 9. Existem, no entanto, várias exceções a estas D A
  24. 24. recomendações, provocadas por influências naturais, como é o caso de rios de cores intensas, em decorrência da presença de ácidos húmicos provenientes da decomposição da vegetação. Nesta situação, o pH das águas é sempre ácido (valores de 4 a 6), como pode ser observado em alguns cursos d’água na planície amazônica (Becker, 2006). A acidificação das águas pode ser também um fenômeno derivado da poluição atmosférica, mediante complexação de gases poluentes com o vapor d’água, provocando o predomínio das precipitações ácidas. Podem também existir ambientes aquáticos naturalmente alcalinos em função da composição química de suas águas, como é o exemplo de alguns lagos africanos nos quais o pH chega a ultrapassar o valor de 10. O interva- lo de pH para águas de abastecimento é estabelecido pela Portaria n° 518/2000 entre 6,5 a 9,5. Este parâmetro possibilita minimizar os problemas de incrustações e corrosão das redes de distribuição. Em pesquisas feitas pela Universidade federal do Pará nas águas minerais atualmente comercializadas na região metropolitana de Belém/PA, percebeu-se uma variação de valores de pH de 4,03 a 4,40. Portanto totalmente dentro do campo das águas ácidas e sabe-se que a acidez das águas de consumo humano é altamente prejudicial à saúde, causando doenças estomacais como a gastrite, entre outras. Além disso, o pH é um parâmetro-chave de controle do processo de coagulação, fundamental para o bom desempenho de todo o processo de tratamento da água, sendo que a cada água corresponderá um pH ótimo de coagulação. O condicionamento final da água após o tratamento pode exigir também a correção do pH para evitar problemas de corrosão. Mais importante, o pH é um parâmetro fundamental de controle da desinfecção, sendo que em pH elevado a cloração perde eficiência (Becker, op. Cit.). O potencial hidrogeniônico consiste na concentração dos íons H+ nas águas e representa a intensidade das condições ácidas ou alcalinas do ambiente aquático. Talvez esse constitua o parâmetro que mais freqüente- mente aparece nos estudos e tabelas de qualidade das águas doces em geral e sofre grande influência dos pro- cessos e operações que interferem na potabilidade das águas doces em geral. b) Alcalinidade A alcalinidade nas águas doces naturais traduz a capacidade de neutralizar ácidos ou a capacidade de minimizar variações significativas de pH (tamponamentos). Na potabilidade das águas para consumo humano, a alcalinidade adquire função primordial no êxito do processo de coagulação minimizando a redução muito significativa do pH pós a dispersão do coagulante. A alcalinidade não tem significado sanitário, não aparecendo nas tabelas básicas dos padrões de potabilidade. Normalmente, porém, as águas doces superficiais apresentam alcalinidade comumente inferior a 100 mg/L de CacO3. c) Dureza A dureza indica a concentração de cátions multivalentes em solução nas águas, principalmente cálcio (Ca+2) e magnésio (Mg+2) e, em menor quantidade, alumínio (Al+3), ferro (Fe+2) e manganês (Mn+2). A Q dureza pode ser classificado como dureza carbonato ou dureza não carbonato, dependendo do ânion com o U qual está associada. A L A dureza é expressa em mg/L de equivalente e carbonato de cálcio (CaCO3) e, em função desse parâI metro, a água pode ser classificada em (Von Sperling, D 1995): A D E ° Mole ou branda: menos de 50 mg/L de CaCO3; ° Dureza moderada: entre 50 e 150 mg/L de CaCO3 ° Dura: entre 150 e 300 mg/L de CaCO3 ° Muito dura: acima de 300 mg/L de CaCO3 D A
  25. 25. d) Oxigênio Dissolvido A concentração de oxigênio dissolvido (OD) é reconhecidamente o parâmetro mais importante para expressar a qualidade de um ambiente aquático continental. Quando se pensa nas rotinas operacionais das estações de tratamento de água doce, o OD não se constitui parâmetro de controle, pois a própria escolha do manancial para abastecimento já deve ter levado isso em consideração, pelo menos teoricamente. A concentração de OD é diretamente proporcional à pressão atmosférica – ou inversamente à altitude – e indiretamente proporcional à temperatura. Dessa forma regiões ao nível do mar tenderiam a apresentar maiores valores de OD quando comparadas às regiões montanhosas. As variações nos teores de OD estão associadas aos processos físicos, químicos e biológicos que ocorrem nos corpos d´água. Para a manutenção da vida aquática aeróbica, são necessários teores mínimos de OD de 2 a 5 mg/L de acordo com diferentes tipos de organismos. e) Demandas química e bioquímica de oxigênio Os parâmetros Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) e Demanda Química de Oxigênio (DQO) ex- pressam a presença de matéria orgânica, constituindo-se em importante indicador de qualidade das águas nat- urais continentais. Ambos indicam o grau do consumo de oxigênio (em mg/L) pelas bactérias na estabilização da matéria orgânica. A DBO refere-se à matéria orgânica passível de ser estabilizada biologicamente, enquanto a DQO engloba, também, a parcela estabilizada quimicamente, tendo, portanto, valores sempre superiores. As águas utilizadas para abastecimento apresentam comumente DBO inferior a 5 mg/L. valores mais elevados são associados à corpos d´ água receptores de efluentes domésticos (DBO da ordem de 200 a 300 mg/l) e eflu- entes industriais. f) Turbidez A turbidez pode ser definida como uma medida do grau de interferência à passagem da luz através do líquido. A alteração à penetração da luz na água decorre da presença de material em suspensão, sendo expressa por meio de unidades de turbidez (UT, também denominadas de unidades de Jackson ou nefelométricas). A turbidez natural das águas está, geralmente, compreendida na faixa de 3 a 500 unidades. A transparên- cia da água é importante para a indústria que produz produtos destinados, dentre outros, ao consumo humano. Não podemos correlacionar a turbidez com o material em suspensão, porque o tamanho e forma das partículas e o índice de refração do material particulado são importantes propriedades óticas, mas que não estão diretamente relacionadas com o material em suspensão (Becker, 2006). As águas subterrâneas, pelas próprias condições de armazenamento, onde o corpo rochoso possui a função de filtro natural, não apresentam turbidez. g) Outros Parâmetros Q TEMPERATURA (0C): refere-se a temperatura da água no momento da coleta e é influente sobre a U determinação da condutividade elétrica. Este parâmetro é de grande relevância em qualquer análise de água, A já que a maioria das reações químicas e processos biológicos é afetada por ele. L I D COR APARENTE (APHA): é função do material em suspensão na água que pode ser resultado de con- stituintes orgânicos e/ou minerais. pH: é a medida da concentração do íon H+ em solução. A D E CLORETOS (mg/L): a quantidade de cloretos na água pode elevar a condutividade elétrica e estar relacionada à salinidade da água. D A
  26. 26. CONDUTIVIDADE ELÉTRICA (µS/cm a 250C): é a capacidade da água de conduzir eletricidade,
  27. 27. estando diretamente relacionada ao seu conteúdo iônico. NITRITO, NITRATO e AMÔNIA (mg/L N): o nitrogênio ocorre principalmente na atmosfera, nos so- los e em substâncias orgânicas. O nitrogênio inorgânico pode existir no estado livre como gás, nitrito, nitrato e amônia. A presença da série nitrogenada na água é indício de contaminação, principalmente antrópica. SULFATO (mg/L): as águas subterrâneas apresentam geralmente teores de sulfatos inferiores a 100 mg/L. FERRO TOTAL (mg/L): normalmente determinado por absorção atômica, é um elemento quase sempre presente em quase todas as águas subterrâneas, particularmente na área de trabalho. Ocorre sob diversas formas químicas e, freqüentemente, aparece associado ao manganês. MANGANÊS (mg/L): assemelha-se ao ferro quimicamente em termos de ocorrência nas águas subterrâneas. É menos abundante que o ferro nas rochas, conseqüentemente sua presença nas águas naturais é menos comum e a sua concentração, em geral, é muito menor que a do ferro. SÓDIO (mg/L): é um dos metais alcalinos mais importantes e abundantes nas águas subterrâneas. O sódio é o principal responsável pelo aumento constante da salinidade das águas naturais do ponto de vista catiônico. POTÁSSIO (mg/L): ocorre em pequenas quantidades ou está ausente em águas subterrâneas, pois é facilmente fixado pelas argilas e intensivamente consumido pelos vegetais. CÁLCIO (mg/L): é um dos elementos mais abundantes existentes na maioria das águas e rochas. O cál- cio ocorre nas águas na forma de bicarbonato e raramente como carbonato. É um dos principais responsáveis pela dureza. MAGNÉSIO (mg/L): é um elemento cujo comportamento geoquímico é muito similar ao do cálcio e, em linhas gerais, acompanha este elemento, sendo porém, mais solúvel do que o cálcio. STD (mg/L) Sólidos Totais Dissolvidos indica a concentração total dos minerais dissolvidos na água. Aqui nos preocu- São muitos componentes químicos não é mesmo? Mas lembremos que a qualidade de paremos com aquela nossas águas de beber merece todo esse cuidado! Vocês todos concordam? parcela das águas doces que está no As águas subterrâneas são todas as águas que ocorrem em subsuperfície, seja nos posubsolo, formando ros, fraturas ou outros espaços vazios das rochas. Elas têm três origens principais: meverdadeiros depósitos teórica (chuva), conata (aprisionadas durante o processo de gênese da rocha) e juvenil subterrâneos de água. Q Sabemos que suas (gerada pelos processos magmáticos da Terra). U qualidades são muito A melhores que suas A água que infiltra no subsolo lixívia os solos e as rochas e enriquece em sais minerais L seus minerais. Estas reações são favoreciirmãs superficiais. em solução provenientes da dissolução dos das águas subterrâneas, maiores pressões e das pelas baixas velocidades de circulação I Não é mesmo? Vamos temperaturas a que estão submetidas e pela facilidade de dissolver CO2 ao percolarem D estudá-las um pouco. A saturado. Por essas razões, as águas subterrâneas têm concentrações de sais Lembrando que elas o meio nãoàs águas continentais superficiais, em geral (PARENTE, 2001). D superiores foram objetos de disE ciplina específica no D Bloco I. A
  28. 28. A qualidade da água é uma conseqüência do seu estado natural, físico e químico, bem como de qualquer alteração que possa ter ocorrido devido à ação humana sobre a mesma. A alta capacidade de dissolução da água e sua elevada reatividade fazem com que as águas subterrâneas naturais contenham uma grande variedade de substâncias dissolvidas. As características físico-químicas dessas águas resultam de dissoluções e outras rea- ções químicas com sólidos, líquidos e gases, com os quais entram em contato durante as várias partes do ciclo hidrológico. Alguns destes constituintes iônicos estão presentes em quase todas as águas subterrâneas e a sua soma representa a quase totalidade dos íons presentes. No grupo dos cátions destacam-se o sódio (Na+), o potássio (K+), o cálcio (Ca++) e o magnésio (Mg++) e dentre os ânions, têm-se os cloretos (Cl¯ ), os sulfetos (SO 4 -) e os bicarbonatos (HCO¯ 3). Os constituintes iônicos secundários são inúmeros e em concentrações inferiores a 1 % em relação aos principais, porém alguns são freqüentemente encontrados nas águas subterrâneas, como ferro, manganês, alumínio, sílica etc., enquanto outros (os traços) são raros e estão presentes em quantidades dificilmente mensuráveis por meios químicos usuais, mas, nem por isso, deixam de ser importantes para a potabilidade da água. As águas subterrâneas conatas ou de “formação” representam um volume estimado em 53 milhões de km³, estocados, regra geral, a profundidades superiores aos 4000 metros. Estas são, em geral, salobras -STD entre 1.000 e 10.000 mg/L, salinas ¬STD superior a 10.000 mg/L, e são, geralmente, hipertermais. As águas subterrâneas conatas integram-se ao ciclo hidrológico, por meio dos mecanismos geológicos relacionados com a Tectônica de Placas (REBOUÇAS, 1997). Exemplo dos constituintes das águas subterrâneas está na tabela 02, da Unidade 6, que reflete análises de águas de poços tubulares na Bacia Sedimentar do Iguatu, Ceará – região semi-árida do Nordeste do Brasil. Q U A L I D A D E D A
  29. 29. 6- Análises, Erro Analítico e Classificação Iônica das Águas. Vocês sabiam que nem sempre uma análise química de amostras de água pode ser aceita tecnicamente? Como saber se podemos confiar no resultado de uma análise? Essas são algumas perguntas que tentaremos responder nesse item! C.E. µS/ cm a 25º C 02 33 40 45 58 75 94 110 114 1.714 476 3.097 390 989 1.457 802 731 558 Tabela 02 -Condutividade elétrica e concentração iônica de análises químicas (1998). Bacia de Iguatu/CE. CE – Condutividade Elétrica -Fonte: Parente, 2001 As coletas das amostras devem ser realizadas por alguém com um conhecimento mínimo do processo e obedecerem às orientações técnicas laboratoriais. Além dos frascos serem previamente desinfetados, a coleta só deverá ser realizada após a lavagem, por várias vezes, do recipiente com a própria água do ponto amostrado, seguindo-se do acondicionamento em recipiente contendo gelo para conservação e envio do material amostra- do para o referido laboratório, em prazo inferior a 24 horas da realização da coleta. Algumas vezes o laboratório aconselha o uso de determinados ácidos para conservação da amostra, a depender do elemento a ser analisado. Muitas vezes algumas medidas de alguns parâmetros e/ou elementos são realizadas in loco. Cada amostra deve conter a respectiva ficha de campo indicando local, data, município, interessado, pH, temperatura, condutividade elétrica. Q U A L I D A D E D A
  30. 30. Em caderneta de campo, apropriada para as anotações técnicas, devem ser anotadas as observações sobre o ponto de coleta, tais como houvera chovido nas últimas 24 e/ou 48 horas, interferência de fatores antrópi- cos, fontes de poluição, coleta (água superficial) realizada junto à margem, a que profundidade, etc. Caso seja água de poço, se este está em bombeamento, se é poço recém-construído, recém-limpo, se existe a colocação de produtos para limpeza da água (pastilhas de cloro), etc. Vamos ver alguns equipamentos de laboratório? Sem assustar ninguém! Em laboratório, as amostras de água são analisadas sob a utilização dos métodos padrões do “Standart Methods for Examination of Water and Wastewater” (APHA, 1998) para a realização das análises físicoquímicas, determinando-se a turbidez, cor, odor, pH, alcalinidade, dureza, cálcio, magnésio, condutividade, cloretos, cloro residual, sulfatos, ferro, manganês, O2 consumido, sódio, potássio, nitritos, nitratos, amônia, sólidos totais e alumínio, a exemplo de titrimétrico para Ca++, Mg++ e HCO-3; agentométrico para Cl-e espe- ctrofotometria de chama para K+ e Na+. A fotometria de chama é a técnica mais simples das analíticas baseadas em espectroscopia atômica (Fig. 04). Nesse caso, a amostra contendo cátions metálicos é inserida em uma chama e analisada pela quantidade de radiação emitida pelas espécies atômicas ou iônicas excitadas. Os elementos, ao receberem energia de uma chama, geram espécies excitadas que, ao retornarem para o estado fundamental, liberam parte da energia recebida na forma de radiação, em comprimentos de onda característicos para cada elemento químico (Freitas, 2007). Este método é utilizado para a determinação da concentração de Na+ e K+. Figura 04 – Fotômetro de Chama (propriedade do Laboratório de Hidrogeoquímica Analítica e Ambiental/ DEGEO/UFC) A espectrometria é um conjunto de recursos que identifica a estrutura das partículas que constituem as substâncias. O espectômetro (Fig. 05) funciona basicamente a partir da incidência de feixes de ondas eletromagnéticas sobre uma amostra do composto, que então, absorve energia em determinados comprimentos de onda, para isso deve-se ter o cuidado de calibrar o aparelho para captar o comprimento de onda do elemento desejado, a exemplo de análises para a determinação da concentração do nitrogênio amoniacal, nitrato, ferro e sílica. Q U A L I D A D E D A
  31. 31. Figura 05 – Espectômetro (propriedade do Laboratório de Hidrogeoquímica Analítica e Ambiental/DEGEO/ UFC) A determinação do pH pode ser realizada em campo ou em laboratório, assim como a de salinidade, condutividade, temperatura e sólidos totais dissolvidos. Utiliza-se um pHmetro de mesa (Fig. 06) ou de campo, sendo que em qualquer caso o aparelho precisa ser previamente calibrado utilizando-se uma solução tampão, a exemplo para pH, de pH 7,00 ± 0,02 a 25ºC. O medidor de condutividade elétrica, salinidade, temperatura e STD têm que ser calibrado antes das medidas de campo. Figura 06 – pHmetro de mesa (Analyser) (propriedade do Laboratório de Hidrogeoquímica Analítica e Ambiental/DEGEO/UFC) 6.1- Classificação das Águas A classificação da água pode ser feita utilizando-se vários parâmetros, a depender do objetivo a ser alcançado. Uma simples classificação, apesar de fornecer informações pouco específicas, pode ser suficiente para avaliar a qualidade da água para um determinado uso. Q U A L I D A D E D A
  32. 32. A classificação geoquímica é fundamental para a interpretação dos processos que controlam o quimismo da água. Alguns dos diversos critérios usados para classificar uma água são discutidos nos itens seguintes. 6.1.1- Princípios de classificação das águas Os dados de análise da água com relação a sua qualidade natural, podem ser interpretados com base em análises individuais ou num conjunto de dados de diferentes pontos amostrados em uma área de interesse. O passo inicial, segundo Mestrinho (1997), é o de se estimar a fonte, seguido de um balanço de massa dos minerais que podem ser dissolvidos ou precipitados, da especiação dos íons, saturação com respeito aos minerais ou fases individuais e o estado de redox da água. Estas determinações são baseadas em estudos termo- dinamicos de equilíbrio químico, auxiliados por programas de computação adequados (W ATEQ4F, MINTEQ e outros). Coletivamente, a análise da água pode ser comparada e interpretada, usando-se técnicas gráficas para descrever a concentração ou abundância relativa dos constituintes maiores e menores. São métodos úteis não somente para indicar a qualidade da água para determinado uso, mas também para ilustrar as variações na qualidade, enfatizar diferenças e similaridades, ou ainda para ajudar a detectar e identificar alguns dos processos químicos. Existem diversos diagramas propostos na literatura que podem ser utilizados para interpretar a qualidade das águas e classificá-la. A grande maioria é triangular, mas propostas de diagramas radiais e colunares também existem. A discussão das utilizações dos diferentes diagramas foge aos objetivos deste curso e podem ser facilmente encontrada na bibliografia aqui fornecida, a exemplo de Domenico & Schwartz, 1990, Mestrinho,1997 e Matta, 2002. O diagrama triangular de Pipper (Fig. 07), vem sendo bastante utilizado para a classificação iônica das águas subterrâneas e uma aplicação pra tica do mesmo para as águas do sistema hidrogeológico Barreiras na região de Belém pode ser encontrada em Matta (2002). Neste diagrama pode-se distinguir três campos com os dados plotados em % meq/L: o triângulo dos cátions, onde é plotada a abundância relativa dos cátions Na+ + K+, Ca2+ e Mg2+; o triângulo dos anions Cl-, SO42-e HCO3-+ CO32-e o losângulo onde os pontos encontrados nos triângulos anteriores são projetados. O cruzamento do prolongamento dos dois pontos define a posição do ponto na área do losângulo e classifica a amostra de acordo com seus fácies para cátions e anions. Para o exemplo da figura 07, as águas foram classificadas como predominantemente cloretadas sódicas a mistas, subordinadamente. Q U A 6.1.2- Seleção de parâmetros indicadores de qualidade L Uma pergunta bastante comum entre os iniciantes desse estudo: Que parâmetros eu devo examinar ou I investigar em minhas amostras de água para determinar sua qualidade? D A Os D parâmetros que deverão ser escolhidos para caracterizar a qualidade de uma água serão função direta dos E objetivos da investigação. O controle da potabilidade deverá depender do uso a que se destina a água e os D A
  33. 33. parâmetros deverão ser definidos pelos padrões legais de uso para consumo. Quando se trata do uso da água para abastecimento humano, é preferível se utilizar uma maior quantidade de parâmetros. Os parâmetros indicadores de contaminação deverão ser escolhidos em função da identificação e características das fontes de poluição existentes nas atividades desenvolvidas na área. Alguns dos principais parâ- metros podem ser agrupados no sentido de que os diversos tipos de fontes poluidoras possam ser, mais facil- mente, identificados. Figura 07 -Diagrama de Piper utilizado na classificação das águas do sistema Barreiras da região de Belém/PA. Fonte: Matta, 2002. Por exemplo, de acordo com Mestrinho (1997), as associações seguintes podem ser usadas: ° Poluição orgânica: DBO, DQO, cloretos, fenóis e OD (nitrogênio e fósforo no caso dos esgotos domésticos ° Poluição inorgânica: metais, praguicidas, outras substâncias tóxicas e testes de toxidade ° Contaminação bacteriana: coliformes totais e fecais ° Poluição em geral: pH, temperatura, resíduo total e turbidez. Q U A L I D A D E D A
  34. 34. 7- Padrões de Qualidade Das Águas O que são os Padrões de Qualidade das águas? São limites legais estabelecidos pela legislação vigente no país ou internacionalmente, que especificam as condições e concentrações de determinado conjunto de parâmetros para uma determinada classe de água ou pra a qualificação da água numa dada finalidade de uso. No caso das águas subterrâneas, os padrões de maior utilização são os que qualificam as águas como adequadas para o consumo humano, aplicação na indústria e na agricultura, uma vez que, hoje em dia, é cada vez maior a utilização dos mananciais subterrâneos para atender a estas finalidades. 7.1- Padrões de qualidade das Águas para Consumo Humano Quando se pensa em água de beber, surge o conceito de Potabilidade. Pois esse conceito é utilizado para definir o padrão de qualidade da água para o consumo humano. Os padrões de potabilidade ou de água potável estabelecem as quantidades limites para as características, físicas, químicas e organolépticas, componentes orgânicos e inorgânicos, que podem ser toleradas nas águas de abastecimento. No Brasil, as normas e padrões são instituídos pelo Ministério da Saúde, tomando por base os critérios adotados a nível nacional e internacional pelos seguintes órgãos: Organização Mundial da Saúde -OMS, Environmental Protection Agency ¬EPA, Associação Brasileira de Normas Técnicas -ABNT e United States Public Health Service -USPHS. Q U A L I D A D E D A
  35. 35. 8- Uso Das Águas Como saber se uma determinada água está em condições de ser utilizada para consumo humano? Para que tipo de uso uma determinada água pode ser utilizada? Pra uso em determinada indústria (cervejas, refrigeração, etc.) que propriedades determinada água tem que ter? Perguntas que tentaremos responder neste item: Para um controle da qualidade das águas para determinado uso, é necessário se conhecer as característi- cas do meio de onde a mesma provém. Se água subterrânea, quais os aspectos físicos dos aqüíferos e sua inte- ração com as águas superficiais, as condições de recarga, circulação e descarga, aliados as atividades humanas desenvolvidas na região. Na qualificação da água para uma certa finalidade, são considerados requisitos e critérios de qualidade embasados por um suporte legal, referidos como Padrões de Qualidade, que especificam as condições e concentrações limites dos parâmetros para uma determinada classe. No caso das águas subterrâneas, os padrões de maior interesse são os que qualificam as águas como adequadas para o consumo humano, aplicação industrial e agricultural, devido ao grande desenvolvimento da água subterrânea para atender a estas finalidades. No caso das águas superficiais costuma-se utilizar índices de qualidade das águas postulados pela legislação vigente e disponíveis nas diversas portarias dos órgãos oficiais. Sabe-se que as águas subterrâneas têm superiores qualidades sanitárias. Que as superficiais, conforme já discutido. Quando límpida e incolor, as águas subterrâneas possuem baixo conteúdo bacteriano e a sua com- posição físico-química é um reflexo de sua história de contato que manteve com os minerais formadores da sua rocha hospedeira. 8.1- Consumo Humano A água para ser consumida pelo homem precisa ser pura, costumamos dizer. Mas sabe-se que água totalmente pura não existe, como já mencionado. Normalmente o que se faz em termos de Brasil, é associar a água aos padrões de potabilidade existentes na legislação vigente que, atualmente, é gerida pela portaria 518/2004 do Ministério da Saúde. Normalmente o que se tem feito em termos de índices de potabilidade é utilizar esse índice nacional em conjunto com os índices da Organização Mundial da Saúde – OMS. Q Não apresentaremos aqui as tabelas de valores máximos de cada parâmetro para análise de qualidade de água para consumo humano. Essas tabelasUpodem ser baixadas da Internet ou serem consultadas na A bibliografia listadas ao final deste texto. L I Um exemplo de estudo da qualidade das águas subterrâneas da região de Belém e Ananindeua pode D ser encontrado em Matta, 2002. Naquele estudo encontram-se os dados coletados, as tabelas e mapas A construídos e todas as discussões e interpretações. A leitura desse exemplo é altamente recomendada a todos D os cursistas da vertente Hídrica. E D A
  36. 36. 8.2- Indústria Em função das diversas necessidades da água na indústria, os requisitos de qualidade das águas utiliza- das nos diferentes processos são extremamente variáveis e conseqüentemente, critérios específicos de classifi- cação da água são definidos para diferentes indústrias. Se uma água de qualidade inferior é usada, pode ocasionar problemas de corrosão, formação de incrustações, reduzir a transferência de calor nos trocadores e provocar contaminação. Em vários aspectos, a qualidade das águas para suprimento industrial é normalmente compatível com a do consumo humano. Percebe-se que a utilização das águas subterrâneas para as indústrias é regida por uma série de padrões que relacionam os tipos de indústrias com as concentrações dos diversos parâmetros físico-químicos das águas. No exemplo do estudo feito para a região de Belém por Matta (2002), notou-se que as análises realizadas mostram que os valores médios de dureza, por exemplo, qualificam as águas subterrâneas produzidas pelo sistema aqüífero Barreiras a serem utilizadas para a maioria das indústrias, com restrições, apenas, para a indústria de bebidas e sucos de frutas, que exige uma dureza inferior a 25 mg/L CaCO3. Os teores médios de cloretos das águas de Belém e Ananindeua ficaram abaixo de 30 mg/L Cl-, indicando que essas águas podem ser utilizadas para a industria de laticínios (teores inferiores a 30 mg/L Cl -), para cervejaria e industria têxtil (limite de 100 mg/L Cl -), para a fabricação de papel (limite de 90 mg/L Cl -) e para bebidas e sucos de frutas (limite de 250 mg/L Cl -). 8.3- Agricultura O uso da água para fins agriculturais, inclui principalmente o consumo por animais domésticos e a utilização para irrigação. No primeiro caso, a qualidade da água tem geralmente as mesmas limitações requeridas para o consumo humano. No segundo, os parâmetros de qualidade mais importantes são as concentrações de sais solúveis e de sódio em relação a outros cátions, que devem ser associadas a outros fatores como a com- posição do solo, estrutura e permeabilidade. Segundo Mestrinho (1997), de um modo geral, as principais características que determinam a qualidade da água para a agricultura são: pH, condutividade elétrica, sólidos dissolvidos, sólidos em suspensão, tempera- tura, cálcio, magnésio, cloretos, sódio, potássio, nitratos, boro, carbonatos e bicarbonatos e sulfatos. O sódio deslocaria o cálcio ou outros íons associados aos materiais adsorventes do solo (minerais de argila, substâncias orgânicas etc.), modificando as características do solo, principalmente a sua permeabilidade. Para avaliar o risco de sodificação do solo, provocado pela água de irrigação, comumente determina-se a rela- ção de adsorção de sódio (RAS), que é definida pela equação abaixo, onde: Na+, Ca2+, e Mg2+ representam respectivamente a concentração de sódio, cálcio e magnésio na água em meq/l. RAS = Q U Uma classificação das águas para agricultura em função do RAS e da condutividade é proposta pelo A United States Salinity Laboratory -U.S.S.L. na qual são estabelecidas 16 classes de água em função da conduL tividade elétrica e do RAS da água de irrigação. I D Quem se interessar pelo diagrama que identifica as 16 classes de água pode encontrar em Mestrinho A (1997). D E D A
  37. 37. 9- Estudo de Casos Deixa-se de apresentar, nesse texto, alguns casos de estudos sobre qualidade das águas. Esses estudos podem ser facilmente encontrados na bibliografia menciona a circunvizinha ao Lixão de Jangurussu, Fortaleza – Ceará. DEGEO/CC/UFC. Dissertação de Mestrado. Inédita. Fortaleza/CE. 106p. 2-MATTA, M.A.S. 2002. Fundamentos Hidrogeológicos para a Gestão Integrada dos Recursos Hídricos da Região de Belém/Ananindeua – Pará, Brasil. Belém, Universidade Federal do Pará. Centro de Geociências. 292p. (Tese de Doutorado). Faça um resumo de um desses estudos e envie a seu(sua) tutor(a). Não mais que duas páginas A4. ATIVIDADE 04 Q U A L I D A D E D A
  38. 38. APGAR, M. A.& LANGMUIR, D – 1971 – Groundwater Pollution Potential of a Landfill Above the Water Table. In: Groundwater. Vol. 9 (6) p. 76-96. BECKER, H. -2006 – Con- trole Analítico de Águas. Versão 3. UFC/CC/Departamento de Química Analítica e Físico- Química. Apostila. 119p. CA VALCANTE, I. N. – 1998 -Fundamentos hidrogeológicos para a gestão integrada de recursos hídricos na Região Metropolitana de Fortaleza, Estado do Ceará. São Paulo: USP. Instituto de Geociências, 1978. Tese (Doutorado) – Universi- dade de São Paulo. São Paulo – SP. 164p. CETESB – Legislação: água para o consumo humano – potabilidade – fluoração. São Paulo: s.d.,. (Séries Documentos). 67p CUSTÓ- DIO, E. & LLAMAS, M.R. – 1983 -Hidrogeologia subterrânea. Barcelona: Ediciones Omega, S.A., v. 1, sec. 4, cap. 4.4, p.174 a 213. HEM, J.D. -1985 -Study and interpreta- tion of the chemical caracteristics of natural water. 3 ed.. Washington: Geological Survey Water. (Paper 1473). 263p. LOGAN, J. Interpretação de análises químicas d’água. Recife: US. Agency for International Development, 1965. 67p. KIMMEL, G. E. & BRAIDS, O. C. -1974 -Leachate Plumes in a Highly Permeable Aqui- fer. In: Groundwater. Vol 12 n°6. MacFARLANE, J. A.; CHERRY, R.W.G.; SUDICKY, E. A. – 1983 – Migration of Con- taminants in Groundwater at a Landfill: a Case Study. 1. Groundwater Flow and Plume Delineation. In: Journal of Hydrogeology, 63: 1-29. B I B MAVIGNIER, A. L. – 1992 – Estudo físico, químico e bacteriológico do Rio Cocó. L Dis- sertação de Mestrado. Universidade Federal do Ceará, Fortaleza. Fortaleza – Ceará.108p. I O MENESES, M.A S, -1992 -Ferro-Bactérias em Águas Subterrâneas -Estudo de Casos no MATTA, M.A.S. 2002. Fundamentos Hidrogeológicos para a Gestão Integrada dos Recursos Hídricos da Região de Belém/Ananindeua – Pará, Brasil. Belém, Universidade Federal do Pará. Centro de Geociências. 292p. (Tese de Doutorado). Ceará. Instituto de Geociências. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo. São Paulo – SP. 82p. PARENTE, R.C. – 2001 – Qualidade das águas subterrâneas dos municípios de Iguatu e Quixelô – Ceará – Brasil. DEGEO/CC/UFC. Dissertação de Mestrado. Inédita. Fortaleza/ CE. 95p. Q U A L I D A D E D A PASTANA, A.K. – 2002 – Qualidade das águas subterrâneas na região circunvizinha ao Lixão de Jangurussu, Fortaleza – Ceará. DEGEO/CC/UFC. Dissertação de Mestrado. In- édita. Fortaleza/CE. 106p. PIPER, A.M. -1944 -A graphic procedure in the geochemical interpretation of water analyses. Trans. Amer. Geoph. Union. Washington. v. 25. p. 914923. SÃO PAULO -GOVERNO DO ESTADO DE SÃO PAULO/Conselho Estadual de Recursos Hídricos – 2005 – Mapa de águas subterrâneas do Estado de São Paulo. Escala
  39. 39. 1:1.000.000. Nota Explicativa. DAAE/IG/IPT/CPRM. 119p. Il. SABADIA, J. A B. – 2001 – Impacto Del Vertedouro de Jangurussu en los Recursos Hídricos de la Ciudad de For-
  40. 40. taleza (Estado de Ceará, Brasil). Tese de Doutorado. Universitat de Barcelona. 292p. SANTIAGO, M. M. F. – 2000 – Hidroquímica. Apostila, UFC. SANTOS, A C. – 1997 – Noções de Hidroquímica. Capitulo 05. In: FEITOSA, F. A C. & MANOEL FILHO, J. – Hidrogeologia. Conceitos e Aplicações. CPRM/LABHID/UFPE. Fortaleza. 412 p. VERÍSSIMO. L.S. – 1999 – A importância das águas subterrâneas para o desenvolvimento socioeconômico do eixo CRAJUBAR, Cariri Ocidental – Ceará. Dissertação de Mestrado. DEGEO/CC/UFC. Inédita. Fortaleza – Ceará. 128p. VOM SPERLING, E. Morfologia de lagos e represas. Belo Horizonte:DESA, 1999. B I B L I O Q U A L I D A D E D A

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