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Dr. Carlos Germano F. Costa
Doutor em Desenvolvimento e Meio Ambiente – Especialista em Gestão de Riscos de Desastres
The Inter-American Institute for Cooperation on Agriculture (IICA) – Brazil
UEMS
Dourados, MS. Brasil
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MATO GROSSO DO SUL
ÁREA DE CONHECIMENTO: GESTÃO AMBIENTAL / ENGENHARIA AMBIENTAL / ENGENHARIA
SANITÁRIA / ENGENHARIA AGRONÔMICA / QUÍMICA / ENGENHARIA QUÍMICA
PARÂMETROS FÍSICO-QUÍMICOS E
BIOLÓGICOS DE ÁGUAS RESIDUÁRIAS
Introdução
Objetivos de aprendizagem: Ao final deste módulo,
você terá:
•Informações sobre a qualidade da água de
acordo com parâmetros físico-químicos e
biológicos;
•Compreensão do Marco Legal;
•Compreensão de temas relacionados com
Saneamento Ambiental, e;
•O entendimento destas interações;
Roteiro da apresentação
I - Introdução
• As caracterizações físico-químicas e biológicas da
água e de soluções aquosas têm como objetivo
identificar e quantificar os elementos e espécies
iônicas presentes nesses compostos e associar os
efeitos e suas propriedades às questões
ambientais, permitindo a compreensão dos
processos naturais ou alterações no meio
ambiente.
• O conhecimento das propriedades físicas e
químicas de átomos e moléculas, e de suas
interações, permitem responder a questões como,
quais e em que níveis eles podem ser adversos ao
ecossistemas e à saúde humana.
• Os teores determinados nas amostras analisadas
são comparados em portarias e resoluções legais,
que dão subsídios aos laboratórios na expedição
de seus laudos.
• Para que essas determinações sejam realizadas, há
uma série de técnicas analíticas que são capazes
de identificar os componentes presentes em
determinada amostra e quantificar suas
concentrações com grande sensibilidade.
A Água na Natureza e o Ciclo
Hidrológico
O Ciclo Hidrológico
Ciclo do Uso da Água
Constituintes Naturais da Água: Há uma grande
variedade de elementos e substâncias químicas
dissolvidas na água e a sua fonte predominante é
o imtemperismo natural das rocahs, resultante do
fluxo de água que dissolve os minerais e
transporta os íons dissolvidos para os rios e
oceanos, onde eventualmente, são incorporados
aos sedimentos.
Contribuições humanas aos corpos d´água
incluem íons e substâncias solúveis de atvidades
industriais,de mineração, despejos de esgostos e
outros resíduos.
Menores quantidades podem vire da precipitação
de partículas atmosféricas como ácido nítrico
(HNO3) e ácido sulfídrico (H2SO4), da emissão de
gases, cloreto de sódio (NaCl) dos oceanos e
concentrações minimas de outras substâncias.
Água para Consumo Humano –
Parâmetros
• A qualidade da água pode ser representada através
de diversos parâmetros, que traduzem suas principais
características físicas, químicas e biológicas.
• Esses parâmetros são utilizados na definição de
distintos Padrões, que fixam diferentes valores para,
por exemplo, águas de abastecimento, águas para
balneabilidade, águas residuárias, entre outras.
• No caso de água para o consumo humano, os
parâmetros físicos, químicos e biológicos devem
seguir um padrão predeterminado chamado de
Padrão de Potabilidade, definido pela Portaria
518/2004 do Ministério da Saúde.
Padrões de Qualidade de
Água
• Alguns constituintes da água como cálcio, magnésio, ferro e iodo
são nutrientes fundamentais na constituição dos seres vivos.
• Por outro lado, elementos e compostos como ferro, manganês e
sulfato podem dar um sabor desagradável à água.
• Sódio em combinação com cloro resultará em sabor salgado. Cálcio
e magnésio em combinação com carbonato, bicarbonato e sulfato
formam precipitados que interferem com certos usos da água.
• Flúor, nitrato e sódio são os contaminantes mais importantes em
termos de efeitos negativos à saúde humana. Concentrações de
flúor ente 0,6 e 0,8 mg L-1 conferem proteção aos dentes mas em
níveis maiores que 1,5 mg L-1 passa a ser tóxico (BRASIL, 2004).
• Concentrações de sódio maiores que 20 mg L-1 podem ser
prejudiciais à saúde de hipertensos. Excesso de nitrato (> 10 mg L-1)
e nitrito (> 1,0 mg L-1) na água pode causar metahemoglobinemia
em crianças.
• Nas tabelas a seguir são apresentados os padrões de potabilidade e
de aceitação para consumo humano (aparência, sabor e cheiro)
definidos pela Resolução Conama no 357/2005 (BRASIL, 2005), para
as principais substâncias químicas inorgânicas.
Padrões de Qualidade de
Água
Resolução Conama no 357/2005 (BRASIL, 2005).
Parâmetros de Avaliação
• Seleção dos parâmetros de avaliação:
Em seguida serão apresentados definições e a
importância de cada um dos parâmetros mais
comumente utilizados na determinação de
elementos e compostos orgânicos e inorgânicos
presentes em águas naturais e residuais. Os
métodos para determinação desses parâmetros
são apresentados brevemente.
Parâmetros Físico-Químicos e
Bacteriológicos
• As análises realizadas na água
bruta visam a determinação das
características físicas, químicas e
biológicas da mesma, monitorando
sua qualidade.
• As análises realizadas na
água tratada visam a avaliação
da eficiência do tratamento e os
parâmetros de potabilidade
exigidos.
Parâmetros Físicos
Turbidez:
A turbidez da água se deve à existência de
partículas em suspensão, de diferentes
tamanhos e natureza química. Ex.: argila,
compostos de origem vegetal,
microrganismos.
É uma expressão da propriedade óptica
que faz com que a luz seja espalhada e
absorvida, e não transmitida em linha reta
através da amostra. A turbidez na água é
causada por materiais em suspensão, tais
como: argila, silte, M.O. e M,.I.,
compostos orgânicos solúveis coloridos,
plâncton e outros organismo
microscópicos.
A turbidez é medida em equipamentos
chamados turbidímetros, e a unidade de
medida é o UNT (unidade nefelométrica
de turbidez). A turbidez das águas brutas
varia bastante, desde valores menores que
dez, em lagos, até milhares de unidades
em rios bastante poluídos. A água tratada
deve apresentar turbidez menor que 1,0
UNT, para que o processo de desinfecção
seja eficiente e para atendimento do
padrão de potabilidade vigente.
Cor:
Na água bruta, a cor
normalmente é causada por
compostos orgânicos de origem
vegetal. Alguns destes
compostos podem originar,
quando submetidos à cloração,
os chamados trihalometanos,
suspeitos de serem agentes
cancerígenos. Por isto, a água
tratada deve apresentar valores
de cor inferiores a 15 unidades.
A cor pode ser dividida em cor
real e cor aparente. Nas
estações de tratamento
normalmente mede-se a cor
aparente, em equipamentos
chamados colorímetros.
Sabor e Odor:
Este parâmetro é de difícil
avaliação, visto que a análise de
sabor e odor é bastante subjetiva e
depende das habilidades e
treinamento dos analistas.
Na água bruta, a presença de sabor
e odor se deve,predominantemente,
a compostos orgânicos originados
pela atividade metabólica de
algumas espécies de algas. O
tratamento convencional não
remove completamente estas
substâncias, sendo necessário,
muitas vezes, a utilização de
carvão ativado para remoção das
mesmas.
Temperatura:
A temperatura tem
influência em todas
as etapas do
tratamento, e,
também, na
determinação de
alguns parâmetros
químicos, tais como
pH e solubilidade
de gases. Daí a
importância do
monitoramento da
mesma nas águas
bruta e tratada.
Parâmetros Químicos
pH (Potencial Hidrogeniônico):
A medida do pH indica a acidez ou
basicidade de uma solução. A escala de pH é
de 0 a 14. Assim, soluções com pH abaixo de
7 são ditas ácidas e soluções com pH acima
de 7 são ditas básicas.
Os valores de pH nas águas bruta e tratada
sofrem influência da temperatura e da
presença de gases e sólidos dissolvidos. O
controle do pH nas águas bruta e tratada é
importante, pois o mesmo influencia todas as
fases do tratamento de água e efluentes –
processos de neutralização, precipitação,
coagulação, desinfecção e controle de
corrosão dependem do valor do pH. O pH
geralmente é medido em equipamentos
específicos para este fim, através do método
potenciométrico.
Alcalinidade Total:
A alcalinidade é definida como a
capacidade da água em neutralizar
ácidos. – é a soma de todas as bases
tituláveis que atuam como tampão. Pode
ser atribuída à presença de bases fortes,
bases fracas e de sais de ácidos fracos,
carbonatos e bicarbonatos provenientes
da ação erosiva da água sobre os solos e
rochas.
Os compostos responsáveis pela
alcalinidade total são sais que contém
carbonatos (CO3
-2), Bicarbonatos
(HCO3
-), hidróxidos (OH-), e
secundariamente aos íons hidróxidos
como cálcio,e magnésio, silicatos,
boratos, fosfatos e amônia.
A alcalinidade influi no processo de
coagulação, pois o sulfato de alumínio
utilizado como agente coagulante reage
com estes compostos originando o
hidróxido de alumínio. A alcalinidade é
medida através de titulação da amostra
com ácido padronizado (concentração
conhecida) e volumetria, sendo expressa
em mg L-1 de CaCO3. Em águas
residuárias, essa medida é utilizada na
interpretação e no controle dos
processos de tratamento.
Dureza:
A dureza normalmente é devida à
presença dos cátions bivalentes Ca+2,
Mg+2, sob a forma de bicarbonatos e
carbonatos, expressos em termos da
quantidade de equivalente de CaCO3.
Os principais íons metálicos que
garantem dureza à água são alcalino-
terrosos, como cálcio e manganês, que
quase sempre estão associados a íon
sulfato. Outros cátions como ferro,
manganês, estrôncio, zinco e alumínio
também podem conferir dureza à água.
Em menor frequência, os cátions estão
associados a nitritos e a cloretos.
A dureza da água pode ser obtida pela
soma das durezas de carbonatos (dureza
temporária) e de não-carbonatos (dureza
permanente).
Águas com elevada dureza não produzem
espuma e incrustam tubulações de água
quente e caldeiras.
As águas subterrâneas costumam
apresentar maior dureza que as águas
superficiais. A dureza é determinada
através de titulação da amostra com
EDTA.
Parâmetros Químicos
Cloretos:
O íon cloreto presente em águas
superficiais pouco poluídas e distantes do
litoral, normalmente é originário da
dissolução de minerais.
Concentrações elevadas de cloretos
interferem na coagulação e conferem
sabor salino à água.
No caso da água tratada, altas
concentrações de cloretos aceleram os
processos de corrosão em tubos metálicos.
A determinação dos cloretos se dá por
titulação da amostra com nitrato de prata.
Altas concentrações são mais comuns em
águas residuárias, por ser um sal comum
na dieta humana e que passa inalterado
pelo sistema digestivo.
Ferro e Manganês:
O ferro e o manganês são encontrados
mais comumente em águas subterrâneas.
Contudo, podem ocorrer em águas
superficiais (represas), associados a
bicarbonatos e matéria orgânica.
A presença de ferro e manganês na água
tratada pode ocasionar o surgimento de
manchas em roupas e louças e, em
concentrações altas, conferir à água um
sabor amargo adstringente.
O organismo humana necessita de até 9
mg Fe dia; poré, teores de potabilidade
giram em torno de 0,3 mg L-1 (limitado
por fatores estéticos)
Maganês ocorre em concentrações
abaixo de 0,2 mg L-1 (óxido de
manganês bivalente – se oxida na
presença do ar dando origem a
precipitados negros
Estes metais normalmente são
determinados por colorimetria ou por
espectrofotometria de absorção atômica.
Para controle ou remoção desses
materiais da água são utilizados
processos de aeração, sedimentação e
filtração conjugados com oxidantes.
Alumínio:
O alumínio é um dos elementos mais
abundantes na natureza; está presente na
constituição da crosta terrestre, nos solos,
nas plantas e nos tecidos animais. Além
disto, compostos de alumínio também
são bastante utilizados na indústria e no
tratamento da água (sulfato de alumínio).
A análise do alumínio na água tratada
tem como objetivos o controle da
eficiência do tratamento e o
monitoramento dos níveis deste metal na
água, pois o alumínio, em concentrações
acima do limite estabelecido (0,2 mg/l),
pode causar danos à saúde (neurotóxico).
Fósforo Total (Ptotal) e Fosfatos (P-
PO4-):
O fósforo é essencial para o crescimento
dos organismo, podendo ser o nutriente
que limita a produtividade de um corpo
d´água.
A presença dos fósforos na água pode
estar relacionada a processos naturais
como dissolução de rochas, carreamento
de solo, decomposição de M.O. mas
também, relacionado à processos
antropogênicos, como lançamentos de
esgotos, detergentes, fertilizantes e
pesticidas.
A principal fonte de fósforos em águas
residuais são os detergentes fosfatados
empregados no uso doméstico em larga
escala (15,5% de P2O5). A descarga de
fosfatos de esgoto bruto ou tratado,
drenagem agrícola, ou de determinados
resíduos industriais podem estimular o
crescimento de micro e macro organismos
aquáticos fotossintéticos em grandes
quantidades, desencadeando processo de
eutrofização.
Cálcio (Ca +2) e Magnésio (Mg +2):
A presença de cálcio se deve à presença de
depósitos de calcita (CaCO3), dolomita
(CaMg(CO3)2) e gipsita (CaSO42H20). A
solubilidade dos carbonatos é controlada
pelo pH e CO2 dissolvido. O cálcio pode
ser encontrado em corpos d´água em torno
de 15 mg L-1 e, em águas subterrâneas, em
concentrações que variam de 10 a >100
mg L-1.
Omagnésio ocorre geralmente nos
minerais magnesita (MgCO3) e solomita;
encontrado em águas superficiais ( 4 mg
L-1) e subterrâneas (5 mg L-1).
Avaliados por espectometria de emissão e
de massa.
Sódio (Na +) e Potássio (K +):
Concentrações de sódio em corpos d´água
variam consideravelmente, dependendo das
condições geológicas do local e das descargas
de efluentes.. Na água potável não ultrapassa
os 20 mg L-1, enquanto que o valor máximo
recomendável é de 200 mg L-1. Em águas
residuárias podem ocorrer concentrações em
torno de 50 mg L-1.
O potássio é essencial na nutrição de plantas,
prém diferente de outros íons como o sódio,
não permanece em solução, sendo
rapidamente assimilado. Concentrações de
potássio em águas superficiais variam de 1 a 3
mg L-1; águas subterrâneas apresentam
valores menores de 10 mg L-1.
Sulfato (SO4
-):
A fontes de enxofre para os ambientes
aquáticos são principalmente a
decomposição de rochas, chuvas (lavagem
da atmosfera) e agricultura (através da
aplicação de adubos contendo enxofre).
Pode ser representado em diversas formas,
tais como sulfato (SO4
-2), sulfito (SO3
-2),
sulfeto (S-2), sulfeto de hidrogênio (H2S),
dióxido de enxofre (SO2), ácido sulfúrico
(H2SO4
-2), enxofre molecular (So) e
associado a metais (FeS).
Os sulfatos podem ser dissolvidos dos
minerias gipsita (Ca SO42H2o), anidrita
(CaSO4), barita (BaSO4), entre outros.
Na atmosfera, gases e materiais particulados
contento enxofre reagem e formam ácidos
(sulfúrico e nítrico), precipitando-s em chuva
pacida; sendo a principal causa para o
aumento da concentração de enxofre em
corpos d´água.
Descargas diretas ou indiretas de águas
residuárias contendo sulfato tmabém podem
prejudicar a qualidade das águas e atrapalhar
o ciclo natural do enxofre.
Análise realizada por cromatografia iônica
(coluna iônica com módulo supressor).
Série Nitrogenada:
O ciclo de Nitrogênio conta com intensa participação de
bactérias no processo de nitrificação, oxidação de amônio a
nitrito e de nitrito a nitrato, e de denitrificação, redução de
nitrato a óxido nitroso (N2O) e nitrogênio molecular. No meio
aquático o nitrogênio pode ser encontrado sob diferentes
formas:
Nitrogênio Molecular (N2): gás biologicamente não-utilizável
pela maioria dos seres vivos. A transferência da atmosfera para
os organismos ocorre pela atividade de microrganismos
fixadores que transformam o íon amônio.
Nitrogênio Orgânico (Norg): Representado pela fração proteína
e suas combinações, que pode estar na forma dissolvida
(compostos nitrogenados orgânicos) ou particulada (biomassa
de microrganismos) A análise química do nitrogênio orgânico
é feita por combustão.
Nitrato (N-NO3
-): Ocorre geralmente em quantidades traços
em águas superficiais, mas pode atingir concentrações
elevadas em algumas águas subterrâneas (até 5 mg L-1). A
água potável não deve ter mais do que 10 mg L-1 de NO3
-. É
encontrado em esgotos domésticos em pequenas quantidades,
porém em efluentes de estações de tratamento biol[ogico
nitrificante, pode ser encontrado em concentrações acima de
30 mg NO3
-L-1.
O excesso de Nitrogênio acrescentado às culturas agrícolas via
fertilização também podem ser fonte de contaminação de água
superficial e subterrânea, resultado da perda de nitrato por
lixiviação em solos. A análise química do nitrato pode ser feita
por expectometria UV-visível ou comatrografia iônica.
Nitrito (N-NO2
-) É um estágio intermediário de nitrogênio, e
ocorre tanto pela oxidação do amônio, como pela redução do
nitrato – ambos os processo ocorrem em estações de
tratamento de esgoto, em sistemas de distribuição de água e
em águas naturais.
O valor máximo permitido de nitrito em água potável é de 1,0
mg de NO2. A análise química do nitrito pode ser feita por
espectometria UV-Visível ou comatrografia iônica (coluna
catiônica).
Amônio (N-NH4
+) também conhecido como amônia ionizada,
devido à sua carga elétrica, é um cátion formado pela
protonação da amônia (NH3
-) e ocorre em baixos teores em
águas naturais, devido ao processo de degradação biológica da
M.O.
O processo pelo qual o N2 é convertido em amônio é
denominado fixação de nitrogênio. Concentrações mais altas
podem ser encontradas em esgotos e efluentes industriais.
Altas concentrações de amônio em águas superficiais podem
ser indicação de contaminação por esgoto bruto, efluentes
industriais, ou afluxo de fertilizantes. Em águas muito
alcalinas e com a presença de compostos amoniacais também
ocorre a formação de altos níveis de NH4
+. A determinação do
amônio pode ser feita por espectofotometria UV-Visível
(Método Nessler) ou cromatografia iônica.
Nitrogênio Total: combinação de íons amônio e do nitrogênio
orgânico. Método Kjeldahl (1883) consiste na digestão
completa das amostras em acido sulfúrico concentrado com
catalisadores sais de cobre e titânio em alta temperatura.
Parâmetros Químicos
Fluoretos:
Águas superficiais dificilmente contêm
flúor. Contudo, o mesmo é adicionado à
água tratada, em concentrações de 0,6 a
0,9 mg/l, por medida de saúde pública,
para auxiliar na prevenção da cárie
dentária. Em casos raros, a concentração
de fluoreto natural pode aproximar-se
dos 10 mg L-1, devendo essas águas
serem desfluoretadas.
Águas subterrâneas podem apresentar
teores variados de flúor, dependendo da
formação geológica do solo que as
rodeia.
A análise de flúor pode ser realizada
através dos métodos colorimétrico e
potenciométrico.
Oxigênio Dissolvido (OD):
O oxigênio presente na água provém,
principalmente, da atmosfera e da fotossíntese.
Em amostras provenientes de rios e represas,
valores baixos de oxigênio dissolvido podem
indicar contaminação por material orgânico,
visto que, para decomposição da matéria
orgânica, as bactérias aeróbias consomem
oxigênio – peixes, geralmente, não resistem a
concentrações de OD inferiores a 4 mg L-1.
Em temperatura ambiente, a água em contato
com o ar fica geralmente saturada com
oxigênio. O OD pode ser acrescido pelo 02
produzido pelas plantas aquáticas durante a
fotossíntese. Um decréscimo no OD da água
superficial pode ocorrer quando a temperatura
das águas se eleva ou quando ocorre
eutrofização do corpo hídrico.
A determinação de oxigênio dissolvido pode
ser realizada através de métodos volumétricos
ou potenciamétricos, a escolha depende de
fatores interferentes na água e/ou da precisão
desejada. O “método iodométrico de Winkler”
(e suas modificações) é um procedimento
volumétrico baseado na propriedade oxidante
do OD. Há equipamentos que fazem medição
direta de OD.
Cloro Residual:
Na maioria das estações de tratamento
de água existentes no Brasil, o cloro é
adicionado à água filtrada com o
objetivo de eliminar microorganismos
patogênicos que possam estar presentes
na mesma.
Desta forma, este composto deve estar
sempre presente em amostras de água
tratada provenientes da estação de
tratamento ou da rede distribuidora.
O cloro normalmente é analisado através
de método colorimétrico ou
titulométrico.
ParâmetrosBiológicos
Conforme já foi dito, a água pode ser o veículo
de transmissão de muitas doenças, seja através
da ingestão da mesma (cólera, febre tifóide,
disenterias), ou pelo simples contato
(escabiose, tracoma).
As principais doenças associadas à água são
causadas por bactérias e vírus. Estes
microrganismos não se encontram usualmente
no ambiente aquático e sua presença é devida à
contaminação do mesmo por fezes de humanos
contaminados.
Sendo assim, a possibilidade da existência
destes microorganismos patogênicos na água é
determinada, de forma indireta, pelas análises
de coliformes totais e Escherichia coli.
Estas bactérias existem em grande quantidade
no intestino humano e são eliminadas pelas
fezes, de modo que sua ocorrência na água
bruta demonstra que a mesma pode ter sido
contaminada por fezes de humanos infectados.
Assim, as bactérias do grupo coliforme são
indicadoras da possibilidade de contaminação
da água por agentes patogênicos. A detecção de
coliformes totais e Escherichia coli é realizada
através da técnica de substrato enzimático
Parâmetros de Medição
Condutividade elétrica (CE):
A CE se refere à capacidade que uma soluçãoaquosa
possui em conduzir corrente elétrica. Esta capacidade
depende basicamente da presença de íons, da
concentração total, mobilidade, valência, concentrações
relativas e medidas de temperatura. Soluções da maior
parte dos ácidos, bases e sais inorgânicos são
relativamente boas condutoras. Já as moléculas de
compostos orgânicos que não dissociam em solução
aquosa, em sua maioria, conduzem pouca corrente
elétrica. A CE é medida por condutivímetro e é expressa
em mS cm-1. As aplicações práticas para a tomada da
medida da condutividade são: indicação do grau de
mineralização da água e indicação rápida de veriações
nas concentrações de minerais dissolvidos.
Sólidos Totais Dissolvidos (STD):
É a soma de todos os constituintes químicos dissolvidos na água. Mede
a concentração de substâncias iônicas e é expressa em mgL-1. A
principal aplicação da determinação dos STD é de qualidade estética da
água potável e como um indicador agregado da presença de produtos
químicos contaminantes. As fontes primárias de STD em águas
receptoras são agrícolas e residenciais, de lixiviados de contaminação
do solo e de fontes pontuais de descarga de poluição das águas
industriais ou estações de tratamento de esgoto. As substâncias
dissolvidas podem conter íons orgânicos e íons inorgânicos (como, por
exemplo, carbonatos, bicarbonatos, cloretos, sulfatos, fosfatos, nitratos,
cálcio, magnésio e sódio), que em altas concentrações são prejudiciais.
A medição se dá através da conversão da medida de CE. O valor da CE
é multiplicado por um fator de conversão, que depende da composição
química da STD pode variar entre 0,54 e 0,96. A maioria dos
instrumentos multiparâmetros que possuem medidor de
conduditividade fazem essa conversão. A condutividade varia com a
temperatura, os instrumentos contêm circuitos que a compensam
automaticamente para corrigir as leituras com um padrão de 25oC. O
limite máximo permitido de STD na água para consumo humano é de
1.000 mg L-1.
Carbono Orgânico Total (COT):
O carbono da M.O. presente na água pode ser quantificado
diretamente como COT ou indiretamente como Demanda Biológica
de Oxigênio (DBO) e Demanda Química de oxigênio (DBQ),
turbidez e cor. O COT é obtido pela oxidação do C, portanto, é uma
medida direta da diversidade de compostos orgânicos em vários
estados de oxidação em uma amostra de água. Por isso, é um bom
indicador de qualidade de água. O COT pode ser dividido nas
seguintes frações:
COD – fração do COT que atravessa um filtro com D= 0,45
micrometro.
COND – Carbono orgânico em suspensão; COT retido em filtro de
D=0,45 micrometro.
COV – fração do COT extraído de solução aquosa por eliminação
de gases sob condições específicas.
CONV – fração de COT não extraído por eliminação de gases.
Os métodos de determinação COT mais empregados são: 1.
oxidação química (demanda química de oxigênio); 2. oxidação com
luz ultravioleta; 3. combustão de amostra seca; 4. oxidação
catalítica a alta temperatura.
Todos os métodos têm em comum o fato de que o carbono é
convertido a CO2 e, então, medido direta ou indiretamente por
procedimentos diferentes, como por exemplo espectrofotometria do
infravermelho, titulação de oxirredução, condutividade térmica e
condutometria.
O carbono inorgânico é removido por acidificação e purga, ou é
determinado separadamente. Alguns dos compostos de carbono
listados acima podem ser submetidos a uma oxidação posterior por
processos químicos ou biológicos, onde a DBO e a DBQ podem ser
utilizados para caracterizar essas frações. A determinação de COT
pode ser um grande aliado às determinações de DBO e DBQ, mas
não substitui estas análises.
Demanda Biológica e Demanda Química de Oxigênio (DBO e DBQ)
A DBO e a DBQ são parâmetros utilizados para identificar a presença
de M.O. na água – estimam a demanda de O2 necessária para estabilizar
de M.O. presente na água.
DBO – consumo de O2 por organismos vivos (principalmente bactérias)
- a amostra é preparada em garrafas específicas incubadas por 5 dias a
20OC, na ausência da luz, por técnica química ou elétro-quimica no
início e final da incubação.
A diferença é utilizada para o cálculo da DBO considerando o fator
diluição. Causará DBO a amostra que contiver compostos orgâncios
e/ou inorgâncios passíveis de oxidação por um oxidante forte, como o
dicromato de potássio (K2Cr2O7) em meio ácido (H2SO4), em refluxo
por duas horas. Orgânicos na água são oxidados para CO2, e o íon
dicromato (Cr2O7-) é reduzido a Cr-3, um íon com forte absorção a 585
nanômetros. O método é capaz de medir níveis de DQB entre 10 e 100
mg L-1.
A oxidação de M.O. determinada pelo DQB e pela DBO difere
qualitativamente e quantitativamente, então, não é possível estabelecer
relações fixas entre ambos os processos. Se a amostra é constituída de
compostos que são oxidados por ambos, a DBQ pode substituir a DBO
ou a DBQ pode indicar a diluição necessária para análise da DBO. Se a
amostra é carcaterizada pela dominância de material oxidável
quimicamente, porém não bioquimicamente, a DQO será maior que a
DBO. Por outro lado, águas residuais de destilarias e refinarias têm alta
DBO e baixa DQO.
Marco Legal
Lei nº 11.445/2007 –
Saneamento Básico
Decreto Regulamentador
no 7.217/2010.
Lei 12305/2010 –
Política Nacional de
Resíduos Sólidos – PNRS
Decreto regulamentador
no 7.404/2010
Lei nº 11.107/2005 –
Consórcios Públicos
Decreto Regulamentador
no 6.017/2007.
A Lei nº 11.445/2007 – Saneamento Básico e o Decreto
Regulamentador no 7.217/2010 harmonizam-se com diversas
Leis, em especial as Leis da Política Nacional de Resíduos
Sólidos e a de Consórcios Públicos. De igual modo está inter-
relacionada com as Políticas Nacionais de Meio Ambiente, de
Educação Ambiental, de Recursos Hídricos, de Saúde, Urbana,
Industrial, Tecnológica e de Comércio Exterior, e as que
promovam Inclusão Social.
Conama no 357/2005
(BRASIL, 2005),
Plano Municipal de Saneamento Básico
Com a publicação da Lei n.º 11.445/2007, a Lei de
Saneamento Básico, todas as prefeituras têm
obrigação de elaborar seu Plano Municipal de
Saneamento Básico (PMSB).
Sem o PMSB, a partir de 2014, a Prefeitura não
poderá receber recursos federais para projetos de
saneamento básico.
O saneamento básico foi definido pela Lei n.º
11.445/2007 como o conjunto de serviços,
infraestruturas e instalações operacionais relativo
aos processos de:
a) abastecimento de água potável;
b) esgotamento sanitário;
c) manejo de resíduos sólidos;
d) drenagem e manejo das águas pluviais
urbanas.
Saneamento Ambiental
• Conjunto de ações socioeconômicas que têm por
objetivo alcançar níveis crescentes de saúde pública,
por meio do abastecimento de água potável, coleta
e disposição sanitária dos resíduos líquidos, sólidos
e gasosos, promoção de disciplina sanitária do uso e
ocupação do solo, drenagem urbana, controle de
vetores e reservatórios de doenças transmissíveis e
demais serviços e obras especializados, tudo com a
finalidade de proteger e melhorar as condições de
vida, tanto nos centros urbanos, quanto nas
comunidades rurais e propriedades rurais mais
carentes.
• É, portanto, o conjunto de atividades institucionais
formadas por: abastecimento de água, esgotamento
sanitário, drenagem urbana, resíduos sólidos e
controle de vetores. Até algum tempo atrás, era
chamado de Saneamento Básico e compunha-se
apenas das duas primeiras atividades.
BIBLIOGRAFIA:
• CAVALCANTI, J.E. Manual de tratamento de efluentes industriais. São Paulo: Engenho, 2009.
• JACOBI, P. (org.) Gestão compartilhada dos resíduos no Brasil: inovação com inclusão social. São
Paulo:
• Annablume, 2006.
• MANO, E. B. Meio ambiente, poluição e reciclagem. 2.ed. São Paulo: Blucher, 2010.
• MAY, P. H. (org.) Economia do meio ambiente: teoria e prática. 2. ed. 4ª reimpressão. Rio de Janeiro:
• Elsevier, 2010.
• MOURA, L. A. A. Economia ambiental: gestão de custos e investimentos. 2. ed. São Paulo: Juarez de
Oliveira,
• 2003.
• NUNES, J. A. Tratamento físico-químico de águas residuárias industriais. 3.ed. Aracaju: Triunfo,
2001.
• ROBLES JR., A.; BONELLI, V. V. Gestão da qualidade e do meio ambiente: enfoque financeiro e
patrimonial.
• 6ª reimpressão. São Paulo: Atlas, 2011.
• ROCHA, J. C. Introdução à química ambiental. 2.ed. Porto Alegre: Bookman, 2010.
• SPERLING, M. V. Introdução à qualidade das águas e ao tratamento de esgotos. Série: Princípios do
• tratamento biológico de águas residuárias. UFMG, 2011.

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Parâmetros Físico-Químicos-Biológicos de Águas Residuais

  • 1. Dr. Carlos Germano F. Costa Doutor em Desenvolvimento e Meio Ambiente – Especialista em Gestão de Riscos de Desastres The Inter-American Institute for Cooperation on Agriculture (IICA) – Brazil UEMS Dourados, MS. Brasil UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MATO GROSSO DO SUL ÁREA DE CONHECIMENTO: GESTÃO AMBIENTAL / ENGENHARIA AMBIENTAL / ENGENHARIA SANITÁRIA / ENGENHARIA AGRONÔMICA / QUÍMICA / ENGENHARIA QUÍMICA PARÂMETROS FÍSICO-QUÍMICOS E BIOLÓGICOS DE ÁGUAS RESIDUÁRIAS
  • 2. Introdução Objetivos de aprendizagem: Ao final deste módulo, você terá: •Informações sobre a qualidade da água de acordo com parâmetros físico-químicos e biológicos; •Compreensão do Marco Legal; •Compreensão de temas relacionados com Saneamento Ambiental, e; •O entendimento destas interações; Roteiro da apresentação
  • 3. I - Introdução • As caracterizações físico-químicas e biológicas da água e de soluções aquosas têm como objetivo identificar e quantificar os elementos e espécies iônicas presentes nesses compostos e associar os efeitos e suas propriedades às questões ambientais, permitindo a compreensão dos processos naturais ou alterações no meio ambiente. • O conhecimento das propriedades físicas e químicas de átomos e moléculas, e de suas interações, permitem responder a questões como, quais e em que níveis eles podem ser adversos ao ecossistemas e à saúde humana. • Os teores determinados nas amostras analisadas são comparados em portarias e resoluções legais, que dão subsídios aos laboratórios na expedição de seus laudos. • Para que essas determinações sejam realizadas, há uma série de técnicas analíticas que são capazes de identificar os componentes presentes em determinada amostra e quantificar suas concentrações com grande sensibilidade.
  • 4. A Água na Natureza e o Ciclo Hidrológico
  • 6. Ciclo do Uso da Água Constituintes Naturais da Água: Há uma grande variedade de elementos e substâncias químicas dissolvidas na água e a sua fonte predominante é o imtemperismo natural das rocahs, resultante do fluxo de água que dissolve os minerais e transporta os íons dissolvidos para os rios e oceanos, onde eventualmente, são incorporados aos sedimentos. Contribuições humanas aos corpos d´água incluem íons e substâncias solúveis de atvidades industriais,de mineração, despejos de esgostos e outros resíduos. Menores quantidades podem vire da precipitação de partículas atmosféricas como ácido nítrico (HNO3) e ácido sulfídrico (H2SO4), da emissão de gases, cloreto de sódio (NaCl) dos oceanos e concentrações minimas de outras substâncias.
  • 7. Água para Consumo Humano – Parâmetros • A qualidade da água pode ser representada através de diversos parâmetros, que traduzem suas principais características físicas, químicas e biológicas. • Esses parâmetros são utilizados na definição de distintos Padrões, que fixam diferentes valores para, por exemplo, águas de abastecimento, águas para balneabilidade, águas residuárias, entre outras. • No caso de água para o consumo humano, os parâmetros físicos, químicos e biológicos devem seguir um padrão predeterminado chamado de Padrão de Potabilidade, definido pela Portaria 518/2004 do Ministério da Saúde.
  • 8. Padrões de Qualidade de Água • Alguns constituintes da água como cálcio, magnésio, ferro e iodo são nutrientes fundamentais na constituição dos seres vivos. • Por outro lado, elementos e compostos como ferro, manganês e sulfato podem dar um sabor desagradável à água. • Sódio em combinação com cloro resultará em sabor salgado. Cálcio e magnésio em combinação com carbonato, bicarbonato e sulfato formam precipitados que interferem com certos usos da água. • Flúor, nitrato e sódio são os contaminantes mais importantes em termos de efeitos negativos à saúde humana. Concentrações de flúor ente 0,6 e 0,8 mg L-1 conferem proteção aos dentes mas em níveis maiores que 1,5 mg L-1 passa a ser tóxico (BRASIL, 2004). • Concentrações de sódio maiores que 20 mg L-1 podem ser prejudiciais à saúde de hipertensos. Excesso de nitrato (> 10 mg L-1) e nitrito (> 1,0 mg L-1) na água pode causar metahemoglobinemia em crianças. • Nas tabelas a seguir são apresentados os padrões de potabilidade e de aceitação para consumo humano (aparência, sabor e cheiro) definidos pela Resolução Conama no 357/2005 (BRASIL, 2005), para as principais substâncias químicas inorgânicas.
  • 9. Padrões de Qualidade de Água Resolução Conama no 357/2005 (BRASIL, 2005).
  • 10. Parâmetros de Avaliação • Seleção dos parâmetros de avaliação: Em seguida serão apresentados definições e a importância de cada um dos parâmetros mais comumente utilizados na determinação de elementos e compostos orgânicos e inorgânicos presentes em águas naturais e residuais. Os métodos para determinação desses parâmetros são apresentados brevemente.
  • 11. Parâmetros Físico-Químicos e Bacteriológicos • As análises realizadas na água bruta visam a determinação das características físicas, químicas e biológicas da mesma, monitorando sua qualidade. • As análises realizadas na água tratada visam a avaliação da eficiência do tratamento e os parâmetros de potabilidade exigidos.
  • 12.
  • 13. Parâmetros Físicos Turbidez: A turbidez da água se deve à existência de partículas em suspensão, de diferentes tamanhos e natureza química. Ex.: argila, compostos de origem vegetal, microrganismos. É uma expressão da propriedade óptica que faz com que a luz seja espalhada e absorvida, e não transmitida em linha reta através da amostra. A turbidez na água é causada por materiais em suspensão, tais como: argila, silte, M.O. e M,.I., compostos orgânicos solúveis coloridos, plâncton e outros organismo microscópicos. A turbidez é medida em equipamentos chamados turbidímetros, e a unidade de medida é o UNT (unidade nefelométrica de turbidez). A turbidez das águas brutas varia bastante, desde valores menores que dez, em lagos, até milhares de unidades em rios bastante poluídos. A água tratada deve apresentar turbidez menor que 1,0 UNT, para que o processo de desinfecção seja eficiente e para atendimento do padrão de potabilidade vigente. Cor: Na água bruta, a cor normalmente é causada por compostos orgânicos de origem vegetal. Alguns destes compostos podem originar, quando submetidos à cloração, os chamados trihalometanos, suspeitos de serem agentes cancerígenos. Por isto, a água tratada deve apresentar valores de cor inferiores a 15 unidades. A cor pode ser dividida em cor real e cor aparente. Nas estações de tratamento normalmente mede-se a cor aparente, em equipamentos chamados colorímetros. Sabor e Odor: Este parâmetro é de difícil avaliação, visto que a análise de sabor e odor é bastante subjetiva e depende das habilidades e treinamento dos analistas. Na água bruta, a presença de sabor e odor se deve,predominantemente, a compostos orgânicos originados pela atividade metabólica de algumas espécies de algas. O tratamento convencional não remove completamente estas substâncias, sendo necessário, muitas vezes, a utilização de carvão ativado para remoção das mesmas. Temperatura: A temperatura tem influência em todas as etapas do tratamento, e, também, na determinação de alguns parâmetros químicos, tais como pH e solubilidade de gases. Daí a importância do monitoramento da mesma nas águas bruta e tratada.
  • 14.
  • 15. Parâmetros Químicos pH (Potencial Hidrogeniônico): A medida do pH indica a acidez ou basicidade de uma solução. A escala de pH é de 0 a 14. Assim, soluções com pH abaixo de 7 são ditas ácidas e soluções com pH acima de 7 são ditas básicas. Os valores de pH nas águas bruta e tratada sofrem influência da temperatura e da presença de gases e sólidos dissolvidos. O controle do pH nas águas bruta e tratada é importante, pois o mesmo influencia todas as fases do tratamento de água e efluentes – processos de neutralização, precipitação, coagulação, desinfecção e controle de corrosão dependem do valor do pH. O pH geralmente é medido em equipamentos específicos para este fim, através do método potenciométrico. Alcalinidade Total: A alcalinidade é definida como a capacidade da água em neutralizar ácidos. – é a soma de todas as bases tituláveis que atuam como tampão. Pode ser atribuída à presença de bases fortes, bases fracas e de sais de ácidos fracos, carbonatos e bicarbonatos provenientes da ação erosiva da água sobre os solos e rochas. Os compostos responsáveis pela alcalinidade total são sais que contém carbonatos (CO3 -2), Bicarbonatos (HCO3 -), hidróxidos (OH-), e secundariamente aos íons hidróxidos como cálcio,e magnésio, silicatos, boratos, fosfatos e amônia. A alcalinidade influi no processo de coagulação, pois o sulfato de alumínio utilizado como agente coagulante reage com estes compostos originando o hidróxido de alumínio. A alcalinidade é medida através de titulação da amostra com ácido padronizado (concentração conhecida) e volumetria, sendo expressa em mg L-1 de CaCO3. Em águas residuárias, essa medida é utilizada na interpretação e no controle dos processos de tratamento. Dureza: A dureza normalmente é devida à presença dos cátions bivalentes Ca+2, Mg+2, sob a forma de bicarbonatos e carbonatos, expressos em termos da quantidade de equivalente de CaCO3. Os principais íons metálicos que garantem dureza à água são alcalino- terrosos, como cálcio e manganês, que quase sempre estão associados a íon sulfato. Outros cátions como ferro, manganês, estrôncio, zinco e alumínio também podem conferir dureza à água. Em menor frequência, os cátions estão associados a nitritos e a cloretos. A dureza da água pode ser obtida pela soma das durezas de carbonatos (dureza temporária) e de não-carbonatos (dureza permanente). Águas com elevada dureza não produzem espuma e incrustam tubulações de água quente e caldeiras. As águas subterrâneas costumam apresentar maior dureza que as águas superficiais. A dureza é determinada através de titulação da amostra com EDTA.
  • 16. Parâmetros Químicos Cloretos: O íon cloreto presente em águas superficiais pouco poluídas e distantes do litoral, normalmente é originário da dissolução de minerais. Concentrações elevadas de cloretos interferem na coagulação e conferem sabor salino à água. No caso da água tratada, altas concentrações de cloretos aceleram os processos de corrosão em tubos metálicos. A determinação dos cloretos se dá por titulação da amostra com nitrato de prata. Altas concentrações são mais comuns em águas residuárias, por ser um sal comum na dieta humana e que passa inalterado pelo sistema digestivo. Ferro e Manganês: O ferro e o manganês são encontrados mais comumente em águas subterrâneas. Contudo, podem ocorrer em águas superficiais (represas), associados a bicarbonatos e matéria orgânica. A presença de ferro e manganês na água tratada pode ocasionar o surgimento de manchas em roupas e louças e, em concentrações altas, conferir à água um sabor amargo adstringente. O organismo humana necessita de até 9 mg Fe dia; poré, teores de potabilidade giram em torno de 0,3 mg L-1 (limitado por fatores estéticos) Maganês ocorre em concentrações abaixo de 0,2 mg L-1 (óxido de manganês bivalente – se oxida na presença do ar dando origem a precipitados negros Estes metais normalmente são determinados por colorimetria ou por espectrofotometria de absorção atômica. Para controle ou remoção desses materiais da água são utilizados processos de aeração, sedimentação e filtração conjugados com oxidantes. Alumínio: O alumínio é um dos elementos mais abundantes na natureza; está presente na constituição da crosta terrestre, nos solos, nas plantas e nos tecidos animais. Além disto, compostos de alumínio também são bastante utilizados na indústria e no tratamento da água (sulfato de alumínio). A análise do alumínio na água tratada tem como objetivos o controle da eficiência do tratamento e o monitoramento dos níveis deste metal na água, pois o alumínio, em concentrações acima do limite estabelecido (0,2 mg/l), pode causar danos à saúde (neurotóxico).
  • 17. Fósforo Total (Ptotal) e Fosfatos (P- PO4-): O fósforo é essencial para o crescimento dos organismo, podendo ser o nutriente que limita a produtividade de um corpo d´água. A presença dos fósforos na água pode estar relacionada a processos naturais como dissolução de rochas, carreamento de solo, decomposição de M.O. mas também, relacionado à processos antropogênicos, como lançamentos de esgotos, detergentes, fertilizantes e pesticidas. A principal fonte de fósforos em águas residuais são os detergentes fosfatados empregados no uso doméstico em larga escala (15,5% de P2O5). A descarga de fosfatos de esgoto bruto ou tratado, drenagem agrícola, ou de determinados resíduos industriais podem estimular o crescimento de micro e macro organismos aquáticos fotossintéticos em grandes quantidades, desencadeando processo de eutrofização. Cálcio (Ca +2) e Magnésio (Mg +2): A presença de cálcio se deve à presença de depósitos de calcita (CaCO3), dolomita (CaMg(CO3)2) e gipsita (CaSO42H20). A solubilidade dos carbonatos é controlada pelo pH e CO2 dissolvido. O cálcio pode ser encontrado em corpos d´água em torno de 15 mg L-1 e, em águas subterrâneas, em concentrações que variam de 10 a >100 mg L-1. Omagnésio ocorre geralmente nos minerais magnesita (MgCO3) e solomita; encontrado em águas superficiais ( 4 mg L-1) e subterrâneas (5 mg L-1). Avaliados por espectometria de emissão e de massa. Sódio (Na +) e Potássio (K +): Concentrações de sódio em corpos d´água variam consideravelmente, dependendo das condições geológicas do local e das descargas de efluentes.. Na água potável não ultrapassa os 20 mg L-1, enquanto que o valor máximo recomendável é de 200 mg L-1. Em águas residuárias podem ocorrer concentrações em torno de 50 mg L-1. O potássio é essencial na nutrição de plantas, prém diferente de outros íons como o sódio, não permanece em solução, sendo rapidamente assimilado. Concentrações de potássio em águas superficiais variam de 1 a 3 mg L-1; águas subterrâneas apresentam valores menores de 10 mg L-1.
  • 18. Sulfato (SO4 -): A fontes de enxofre para os ambientes aquáticos são principalmente a decomposição de rochas, chuvas (lavagem da atmosfera) e agricultura (através da aplicação de adubos contendo enxofre). Pode ser representado em diversas formas, tais como sulfato (SO4 -2), sulfito (SO3 -2), sulfeto (S-2), sulfeto de hidrogênio (H2S), dióxido de enxofre (SO2), ácido sulfúrico (H2SO4 -2), enxofre molecular (So) e associado a metais (FeS). Os sulfatos podem ser dissolvidos dos minerias gipsita (Ca SO42H2o), anidrita (CaSO4), barita (BaSO4), entre outros. Na atmosfera, gases e materiais particulados contento enxofre reagem e formam ácidos (sulfúrico e nítrico), precipitando-s em chuva pacida; sendo a principal causa para o aumento da concentração de enxofre em corpos d´água. Descargas diretas ou indiretas de águas residuárias contendo sulfato tmabém podem prejudicar a qualidade das águas e atrapalhar o ciclo natural do enxofre. Análise realizada por cromatografia iônica (coluna iônica com módulo supressor).
  • 19.
  • 20. Série Nitrogenada: O ciclo de Nitrogênio conta com intensa participação de bactérias no processo de nitrificação, oxidação de amônio a nitrito e de nitrito a nitrato, e de denitrificação, redução de nitrato a óxido nitroso (N2O) e nitrogênio molecular. No meio aquático o nitrogênio pode ser encontrado sob diferentes formas: Nitrogênio Molecular (N2): gás biologicamente não-utilizável pela maioria dos seres vivos. A transferência da atmosfera para os organismos ocorre pela atividade de microrganismos fixadores que transformam o íon amônio. Nitrogênio Orgânico (Norg): Representado pela fração proteína e suas combinações, que pode estar na forma dissolvida (compostos nitrogenados orgânicos) ou particulada (biomassa de microrganismos) A análise química do nitrogênio orgânico é feita por combustão. Nitrato (N-NO3 -): Ocorre geralmente em quantidades traços em águas superficiais, mas pode atingir concentrações elevadas em algumas águas subterrâneas (até 5 mg L-1). A água potável não deve ter mais do que 10 mg L-1 de NO3 -. É encontrado em esgotos domésticos em pequenas quantidades, porém em efluentes de estações de tratamento biol[ogico nitrificante, pode ser encontrado em concentrações acima de 30 mg NO3 -L-1. O excesso de Nitrogênio acrescentado às culturas agrícolas via fertilização também podem ser fonte de contaminação de água superficial e subterrânea, resultado da perda de nitrato por lixiviação em solos. A análise química do nitrato pode ser feita por expectometria UV-visível ou comatrografia iônica. Nitrito (N-NO2 -) É um estágio intermediário de nitrogênio, e ocorre tanto pela oxidação do amônio, como pela redução do nitrato – ambos os processo ocorrem em estações de tratamento de esgoto, em sistemas de distribuição de água e em águas naturais. O valor máximo permitido de nitrito em água potável é de 1,0 mg de NO2. A análise química do nitrito pode ser feita por espectometria UV-Visível ou comatrografia iônica (coluna catiônica). Amônio (N-NH4 +) também conhecido como amônia ionizada, devido à sua carga elétrica, é um cátion formado pela protonação da amônia (NH3 -) e ocorre em baixos teores em águas naturais, devido ao processo de degradação biológica da M.O. O processo pelo qual o N2 é convertido em amônio é denominado fixação de nitrogênio. Concentrações mais altas podem ser encontradas em esgotos e efluentes industriais. Altas concentrações de amônio em águas superficiais podem ser indicação de contaminação por esgoto bruto, efluentes industriais, ou afluxo de fertilizantes. Em águas muito alcalinas e com a presença de compostos amoniacais também ocorre a formação de altos níveis de NH4 +. A determinação do amônio pode ser feita por espectofotometria UV-Visível (Método Nessler) ou cromatografia iônica. Nitrogênio Total: combinação de íons amônio e do nitrogênio orgânico. Método Kjeldahl (1883) consiste na digestão completa das amostras em acido sulfúrico concentrado com catalisadores sais de cobre e titânio em alta temperatura.
  • 21. Parâmetros Químicos Fluoretos: Águas superficiais dificilmente contêm flúor. Contudo, o mesmo é adicionado à água tratada, em concentrações de 0,6 a 0,9 mg/l, por medida de saúde pública, para auxiliar na prevenção da cárie dentária. Em casos raros, a concentração de fluoreto natural pode aproximar-se dos 10 mg L-1, devendo essas águas serem desfluoretadas. Águas subterrâneas podem apresentar teores variados de flúor, dependendo da formação geológica do solo que as rodeia. A análise de flúor pode ser realizada através dos métodos colorimétrico e potenciométrico. Oxigênio Dissolvido (OD): O oxigênio presente na água provém, principalmente, da atmosfera e da fotossíntese. Em amostras provenientes de rios e represas, valores baixos de oxigênio dissolvido podem indicar contaminação por material orgânico, visto que, para decomposição da matéria orgânica, as bactérias aeróbias consomem oxigênio – peixes, geralmente, não resistem a concentrações de OD inferiores a 4 mg L-1. Em temperatura ambiente, a água em contato com o ar fica geralmente saturada com oxigênio. O OD pode ser acrescido pelo 02 produzido pelas plantas aquáticas durante a fotossíntese. Um decréscimo no OD da água superficial pode ocorrer quando a temperatura das águas se eleva ou quando ocorre eutrofização do corpo hídrico. A determinação de oxigênio dissolvido pode ser realizada através de métodos volumétricos ou potenciamétricos, a escolha depende de fatores interferentes na água e/ou da precisão desejada. O “método iodométrico de Winkler” (e suas modificações) é um procedimento volumétrico baseado na propriedade oxidante do OD. Há equipamentos que fazem medição direta de OD. Cloro Residual: Na maioria das estações de tratamento de água existentes no Brasil, o cloro é adicionado à água filtrada com o objetivo de eliminar microorganismos patogênicos que possam estar presentes na mesma. Desta forma, este composto deve estar sempre presente em amostras de água tratada provenientes da estação de tratamento ou da rede distribuidora. O cloro normalmente é analisado através de método colorimétrico ou titulométrico.
  • 22. ParâmetrosBiológicos Conforme já foi dito, a água pode ser o veículo de transmissão de muitas doenças, seja através da ingestão da mesma (cólera, febre tifóide, disenterias), ou pelo simples contato (escabiose, tracoma). As principais doenças associadas à água são causadas por bactérias e vírus. Estes microrganismos não se encontram usualmente no ambiente aquático e sua presença é devida à contaminação do mesmo por fezes de humanos contaminados. Sendo assim, a possibilidade da existência destes microorganismos patogênicos na água é determinada, de forma indireta, pelas análises de coliformes totais e Escherichia coli. Estas bactérias existem em grande quantidade no intestino humano e são eliminadas pelas fezes, de modo que sua ocorrência na água bruta demonstra que a mesma pode ter sido contaminada por fezes de humanos infectados. Assim, as bactérias do grupo coliforme são indicadoras da possibilidade de contaminação da água por agentes patogênicos. A detecção de coliformes totais e Escherichia coli é realizada através da técnica de substrato enzimático
  • 23.
  • 24. Parâmetros de Medição Condutividade elétrica (CE): A CE se refere à capacidade que uma soluçãoaquosa possui em conduzir corrente elétrica. Esta capacidade depende basicamente da presença de íons, da concentração total, mobilidade, valência, concentrações relativas e medidas de temperatura. Soluções da maior parte dos ácidos, bases e sais inorgânicos são relativamente boas condutoras. Já as moléculas de compostos orgânicos que não dissociam em solução aquosa, em sua maioria, conduzem pouca corrente elétrica. A CE é medida por condutivímetro e é expressa em mS cm-1. As aplicações práticas para a tomada da medida da condutividade são: indicação do grau de mineralização da água e indicação rápida de veriações nas concentrações de minerais dissolvidos. Sólidos Totais Dissolvidos (STD): É a soma de todos os constituintes químicos dissolvidos na água. Mede a concentração de substâncias iônicas e é expressa em mgL-1. A principal aplicação da determinação dos STD é de qualidade estética da água potável e como um indicador agregado da presença de produtos químicos contaminantes. As fontes primárias de STD em águas receptoras são agrícolas e residenciais, de lixiviados de contaminação do solo e de fontes pontuais de descarga de poluição das águas industriais ou estações de tratamento de esgoto. As substâncias dissolvidas podem conter íons orgânicos e íons inorgânicos (como, por exemplo, carbonatos, bicarbonatos, cloretos, sulfatos, fosfatos, nitratos, cálcio, magnésio e sódio), que em altas concentrações são prejudiciais. A medição se dá através da conversão da medida de CE. O valor da CE é multiplicado por um fator de conversão, que depende da composição química da STD pode variar entre 0,54 e 0,96. A maioria dos instrumentos multiparâmetros que possuem medidor de conduditividade fazem essa conversão. A condutividade varia com a temperatura, os instrumentos contêm circuitos que a compensam automaticamente para corrigir as leituras com um padrão de 25oC. O limite máximo permitido de STD na água para consumo humano é de 1.000 mg L-1.
  • 25. Carbono Orgânico Total (COT): O carbono da M.O. presente na água pode ser quantificado diretamente como COT ou indiretamente como Demanda Biológica de Oxigênio (DBO) e Demanda Química de oxigênio (DBQ), turbidez e cor. O COT é obtido pela oxidação do C, portanto, é uma medida direta da diversidade de compostos orgânicos em vários estados de oxidação em uma amostra de água. Por isso, é um bom indicador de qualidade de água. O COT pode ser dividido nas seguintes frações: COD – fração do COT que atravessa um filtro com D= 0,45 micrometro. COND – Carbono orgânico em suspensão; COT retido em filtro de D=0,45 micrometro. COV – fração do COT extraído de solução aquosa por eliminação de gases sob condições específicas. CONV – fração de COT não extraído por eliminação de gases. Os métodos de determinação COT mais empregados são: 1. oxidação química (demanda química de oxigênio); 2. oxidação com luz ultravioleta; 3. combustão de amostra seca; 4. oxidação catalítica a alta temperatura. Todos os métodos têm em comum o fato de que o carbono é convertido a CO2 e, então, medido direta ou indiretamente por procedimentos diferentes, como por exemplo espectrofotometria do infravermelho, titulação de oxirredução, condutividade térmica e condutometria. O carbono inorgânico é removido por acidificação e purga, ou é determinado separadamente. Alguns dos compostos de carbono listados acima podem ser submetidos a uma oxidação posterior por processos químicos ou biológicos, onde a DBO e a DBQ podem ser utilizados para caracterizar essas frações. A determinação de COT pode ser um grande aliado às determinações de DBO e DBQ, mas não substitui estas análises. Demanda Biológica e Demanda Química de Oxigênio (DBO e DBQ) A DBO e a DBQ são parâmetros utilizados para identificar a presença de M.O. na água – estimam a demanda de O2 necessária para estabilizar de M.O. presente na água. DBO – consumo de O2 por organismos vivos (principalmente bactérias) - a amostra é preparada em garrafas específicas incubadas por 5 dias a 20OC, na ausência da luz, por técnica química ou elétro-quimica no início e final da incubação. A diferença é utilizada para o cálculo da DBO considerando o fator diluição. Causará DBO a amostra que contiver compostos orgâncios e/ou inorgâncios passíveis de oxidação por um oxidante forte, como o dicromato de potássio (K2Cr2O7) em meio ácido (H2SO4), em refluxo por duas horas. Orgânicos na água são oxidados para CO2, e o íon dicromato (Cr2O7-) é reduzido a Cr-3, um íon com forte absorção a 585 nanômetros. O método é capaz de medir níveis de DQB entre 10 e 100 mg L-1. A oxidação de M.O. determinada pelo DQB e pela DBO difere qualitativamente e quantitativamente, então, não é possível estabelecer relações fixas entre ambos os processos. Se a amostra é constituída de compostos que são oxidados por ambos, a DBQ pode substituir a DBO ou a DBQ pode indicar a diluição necessária para análise da DBO. Se a amostra é carcaterizada pela dominância de material oxidável quimicamente, porém não bioquimicamente, a DQO será maior que a DBO. Por outro lado, águas residuais de destilarias e refinarias têm alta DBO e baixa DQO.
  • 26. Marco Legal Lei nº 11.445/2007 – Saneamento Básico Decreto Regulamentador no 7.217/2010. Lei 12305/2010 – Política Nacional de Resíduos Sólidos – PNRS Decreto regulamentador no 7.404/2010 Lei nº 11.107/2005 – Consórcios Públicos Decreto Regulamentador no 6.017/2007. A Lei nº 11.445/2007 – Saneamento Básico e o Decreto Regulamentador no 7.217/2010 harmonizam-se com diversas Leis, em especial as Leis da Política Nacional de Resíduos Sólidos e a de Consórcios Públicos. De igual modo está inter- relacionada com as Políticas Nacionais de Meio Ambiente, de Educação Ambiental, de Recursos Hídricos, de Saúde, Urbana, Industrial, Tecnológica e de Comércio Exterior, e as que promovam Inclusão Social. Conama no 357/2005 (BRASIL, 2005),
  • 27. Plano Municipal de Saneamento Básico Com a publicação da Lei n.º 11.445/2007, a Lei de Saneamento Básico, todas as prefeituras têm obrigação de elaborar seu Plano Municipal de Saneamento Básico (PMSB). Sem o PMSB, a partir de 2014, a Prefeitura não poderá receber recursos federais para projetos de saneamento básico. O saneamento básico foi definido pela Lei n.º 11.445/2007 como o conjunto de serviços, infraestruturas e instalações operacionais relativo aos processos de: a) abastecimento de água potável; b) esgotamento sanitário; c) manejo de resíduos sólidos; d) drenagem e manejo das águas pluviais urbanas.
  • 28. Saneamento Ambiental • Conjunto de ações socioeconômicas que têm por objetivo alcançar níveis crescentes de saúde pública, por meio do abastecimento de água potável, coleta e disposição sanitária dos resíduos líquidos, sólidos e gasosos, promoção de disciplina sanitária do uso e ocupação do solo, drenagem urbana, controle de vetores e reservatórios de doenças transmissíveis e demais serviços e obras especializados, tudo com a finalidade de proteger e melhorar as condições de vida, tanto nos centros urbanos, quanto nas comunidades rurais e propriedades rurais mais carentes. • É, portanto, o conjunto de atividades institucionais formadas por: abastecimento de água, esgotamento sanitário, drenagem urbana, resíduos sólidos e controle de vetores. Até algum tempo atrás, era chamado de Saneamento Básico e compunha-se apenas das duas primeiras atividades.
  • 29. BIBLIOGRAFIA: • CAVALCANTI, J.E. Manual de tratamento de efluentes industriais. São Paulo: Engenho, 2009. • JACOBI, P. (org.) Gestão compartilhada dos resíduos no Brasil: inovação com inclusão social. São Paulo: • Annablume, 2006. • MANO, E. B. Meio ambiente, poluição e reciclagem. 2.ed. São Paulo: Blucher, 2010. • MAY, P. H. (org.) Economia do meio ambiente: teoria e prática. 2. ed. 4ª reimpressão. Rio de Janeiro: • Elsevier, 2010. • MOURA, L. A. A. Economia ambiental: gestão de custos e investimentos. 2. ed. São Paulo: Juarez de Oliveira, • 2003. • NUNES, J. A. Tratamento físico-químico de águas residuárias industriais. 3.ed. Aracaju: Triunfo, 2001. • ROBLES JR., A.; BONELLI, V. V. Gestão da qualidade e do meio ambiente: enfoque financeiro e patrimonial. • 6ª reimpressão. São Paulo: Atlas, 2011. • ROCHA, J. C. Introdução à química ambiental. 2.ed. Porto Alegre: Bookman, 2010. • SPERLING, M. V. Introdução à qualidade das águas e ao tratamento de esgotos. Série: Princípios do • tratamento biológico de águas residuárias. UFMG, 2011.