QUÍMICA

QUÍMICA AMBIENTAL

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

BRANCO, S.M. Hidrologia aplicada à engenharia sanitária. 3.ed. São Paulo: CETESB/ASCETESB, 1986. 616p.
BRANCO, S.M., et al. Hidrologia Ambiental, EDUSP, 1991. Coleção ABRH de recursos hídricos.
CETESB. 1987. Guia de coleta e preservação de amostras de água. São Paulo.
CETESB, 1995. Relatório de Qualidade das Águas Interiores do Estado de São Paulo. São Paulo.
RUSSEL,J.B. Química Geral 2a edição. Vol. I, Editora Afiliada.
RUSSEL,J.B. Química Geral 2a edição. Vol. II, Editora Afiliada.
Standard Methods for Examination of Water and Wastewater.19.ed. 1995.

Qualidade das águas

O gerenciamento da qualidade da água exige que sejam estabelecidas formas de acompanhamento da variação de indicadores da qualidade da água, permitindo avaliar as condições de poluição e alteração de um corpo hídrico.

Os critérios de qualidade devem refletir:

Todos os efeitos provocados por poluentes existentes num corpo hídrico no ecossistema;

As concentrações e dispersão dos poluentes;

Os efeitos dos poluentes sobre a diversidade, produtividade e estabilidade do ecossistema aquático.

CLASSIFICAÇÃO DAS ÁGUAS BRASILEIRAS, SEGUNDO RESOLUÇÃO DO CONAMA No 20, DE 18/06/1986.

ÁGUAS DOCES - CLASSE ESPECIAL - Águas destinadas:

ao abastecimento doméstico sem prévia ou com simples desinfecção;

à preservação do equilíbrio natural das comunidades aquáticas.

ÁGUAS DOCES - CLASSE I - Águas destinadas:

ao abastecimento doméstico após tratamento simplificado;

à proteção das comunidades aquáticas;

à recreação (natação, esqui aquático e mergulho);

à irrigação de hortaliças que são consumidas cruas e de frutas que se desenvolvam rentes ao solo;

à criação natural e/ou intensiva (aqüicultura) de espécie destinadas à alimentação humana.

ÁGUAS DOCES - CLASSE II - Águas destinadas:

ao abastecimento doméstico após tratamento convencional;

à proteção das comunidades aquáticas;

à recreação (natação, esqui aquático e mergulho);

à irrigação de hortaliças e plantas frutíferas;

à criação natural e/ou intensiva (aqüicultura) de espécie destinadas à alimentação humana.

ÁGUAS DOCES - CLASSE III - Águas destinadas:

ao abastecimento doméstico após tratamento convencional;

à irrigação de culturas arbóreas e forrageiras;

à dessedentação de animais.

ÁGUAS DOCES - CLASSE IV - Águas destinadas:

à navegação;

à harmonia paisagística;

aos usos menos exigentes.

ÁGUAS SALINAS - CLASSE V - Águas destinadas:

à recreação do contato primário;

à proteção das comunidades aquáticas;

à criação natural e/ou intensiva (aqüicultura) de espécie destinadas à alimentação humana.

ÁGUAS SALINAS - CLASSE VI - Águas destinadas:

à navegação comercial;

à harmonia paisagística;

à recreação de contato secundário.

ÁGUAS SALOBRAS - CLASSE VII - Águas destinadas:

à recreação do contato primário;

à proteção das comunidades aquáticas;

à criação natural e/ou intensiva (aqüicultura) de espécie destinadas à alimentação humana.

ÁGUAS SALOBRAS - CLASSE VIII - Águas destinadas:

à navegação comercial;

à harmonia paisagística;

à recreação de contato secundário.

CLASSIFICAÇÃO DAS ÁGUAS BRASILEIRAS

Águas doces: águas com salinidade igual ou inferior a 0,5 ppm;

Águas salobras: águas com salinidade variando 0,5 ppm a 30 ppm;

Águas salinas: águas com salinidade maior 30 ppm.

ÍNDICE DE QUALIDADE DA ÁGUA (IQA)

Varia entre 0 e 100, sendo que quanto maior for o valor do IQA, melhor é a qualidade da água.

O IQA está associado ao uso que se deseja para um corpo d’água.

O IQA utilizado pela CETESB analisa 9 parâmetros de qualidade da água: temperatura, OD, DBO, pH, NMP coliformes, N total, P total, turbidez e resíduo total.

ÍNDICE DE QUALIDADE DA ÁGUA (IQA)

A CETESB classifica o curso d’água, de acordo com o valor resultante:

0 - 19 : IMPRÓPRIA

20 - 36 : IMPRÓPRIA PARA TRATAMENTO CONVENCIONAL

37 - 51: ACEITÁVEL

52 - 79: BOA

80 – 100: ÓTIMA

Características Físicas da Água

COR

Conceito: Responsável pela coloração na água.

Forma do constituinte responsável: Sólidos dissolvidos.

Origem natural: Decomposição da matéria orgânica, ferro e manganês.

Origem antropogênica: Resíduos industriais (tinturarias, tecelagem, produção de papel), esgotos domésticos.

Importância

Origem natural: não representa risco direto à saúde.
Origem industrial: pode ou não apresentar toxicidade.

Utilização mais freqüente do parâmetro: Caracterização de águas de abastecimento brutas e tratadas.

Unidade: uH (unidade Hazen - padrão platina-cobalto)

Interpretação dos resultados: Deve-se distinguir entre cor aparente e cor verdadeira. No valor de cor aparente pode estar incluída uma parcela devida à turbidez da água. Quando esta é removida por centrifugação, obtém-se a cor verdadeira.

TURBIDEZ

Conceito: Representa o grau de interferência com a passagem de luz através da água, conferindo uma aparência turva à mesma.

Forma do constituinte responsável: Sólidos em suspensão.

Origem natural: Partículas de rocha, argila e silte; algas, microrganismos.

Origem antropogênica: Despejos domésticos, industriais, microrganismos, erosão.

Importância

Origem natural: não traz inconvenientes sanitários diretos.
Origem industrial: pode estar associada a compostos tóxicos e organismos patogênicos.

Utilização mais freqüente do parâmetro: Caracterização de águas de abastecimento brutas e tratadas; controle de operação das estações de tratamento de água.

Unidade: uT (Unidade de Turbidez) - unidade de Jacson ou nefelométrica.

Interpretação dos resultados: Numa água com turbidez igual a 10uT, ligeira nebulosidade pode ser notada; com turbidez igual a 500uT, a água é praticamente opaca.

SABOR E ODOR

Conceito: O sabor é a interação entre o gosto (salgado, doce, azedo e amargo) e o odor (sensação olfativa).

Forma do constituinte responsável: Sólidos em suspensão, sólidos dissolvidos, gases dissolvidos.

Origem natural: Matéria orgânica em decomposição, microrganismos (algas), gases dissolvidos (H2S).

Origem antropogênica: Despejos domésticos, industriais, gases dissolvidos (H2S).

Importância: não representa riscos à saúde, mas consumidores podem questionar a sua confiabilidade, e buscar águas de maior risco. Representa a maior causa de reclamações dos consumidores.

Utilização mais freqüente do parâmetro: Caracterização de águas de abastecimento brutas e tratadas.

Unidade: Concentração limite mínima detectável.

Interpretação dos resultados: São importantes a identificação e a vinculação com a origem do sabor e do odor.

TEMPERATURA

Conceito: Medição da intensidade de calor.

Origem natural: Transferência de calor por radiação, condução e convecção (atmosfera e solo).

Origem antropogênica: Despejos industriais e águas de torres de resfriamento.

Importância

Elevações da temperatura aumentam a taxa das reações químicas e biológicas;

Elevações da temperatura diminuem a solubilidade dos gases (Oxigênio Dissolvido);

Elevações da temperatura aumentam a taxa de transferência de gases.

Utilização mais freqüente do parâmetro: Caracterização de corpos d’água; caracterização das águas residuárias brutas.

Unidade: oC

Interpretação dos resultados: A temperatura deve ser analisada em conjunto com outros parâmetros, como OD; ela deve proporcionar condições para as reações bioquímicas de remoção dos poluentes.

SÓLIDOS E SEDIMENTÁVEIS

Conceito: Porção dos sólidos em suspensão em corpos d’água.

Origem natural: Partículas de rocha, argila, silte e matéria orgânica.

Origem antropogênica: Despejos domésticos, industriais, microrganismos, erosão.

Importância: Serve para o dimensionamento das unidades de sedimentação, em estações de tratamento de águas residuárias sanitárias e industriais.

Utilização mais freqüente do parâmetro: Caracterização de águas de abastecimento brutas e tratadas.

Unidade: Método do cone IMHOFF, onde 1 Litro da amostra permanece em repouso por uma hora. Os sólidos sedimentam pela ação da força de gravidade, medidos em mL/Litro de amostra.

Interpretação dos resultados: A quantidade de matéria sedimentável é uma indicação da quantidade de lodo que poderá ser removida por sedimetação nos decantadores.

CARACTERÍSTICAS DAS ÁGUAS

pH

Conceito: Potencial hidrogeniônico. Representa a concentração de íons hidrogênio (H+), dando uma indicação sobre a condição de acidez, neutralidade ou alcalinidade da água. A faixa de pH é de 0 a 14.

Forma do constituinte responsável: Sólidos dissolvidos, gases dissolvidos.

Origem natural: Dissolução de rochas; absorção de gases da atmosfera; oxidação da matéria orgânica; fotossíntese.

Origem antropogênica: Despejos domésticos (oxidação da matéria orgânica); despejos industriais (lavagem ácida de tanques).

Importância: No tratamento da água (coagulação, desinfecção, controle da corrosividade, remoção da dureza); em pH baixo (corrosividade e agressividade nas águas de abastecimento); em pH elevado (possibilidade de incrustações nas águas de abastecimento).

Utilização mais freqüente do parâmetro: Caracterização de águas de abastecimento brutas e tratadas; caracterização de águas residuárias brutas; controle de operação de estações de tratamento de água (coagulação e grau de corrosão/incrustação); na digestão anaeróbia; caracterização dos corpos d’água.

Interpretação dos resultados:

pH < 7: condições ácidas;

pH = 7; neutralidade;

pH > 7; condições básicas.

DUREZA

Conceito: Concentração de cátions multimetálicos em solução. Os cátions mais freqüentes associados à dureza são Ca2+ e Mg2+.

Forma do constituinte responsável: Sólidos dissolvidos.

Origem natural: Dissolução de minerais contendo Ca e Mg (rochas calcárias).

Origem antropogênica: Despejos industriais.

Importância:desagradáveis ao paladar, sendo recusadas.

Utilização mais freqüente do parâmetro:

Caracterização das águas de abastecimento brutas e tratadas.

Unidade: mg/L de CaCO3.

Interpretação dos resultados:

Dureza < 50 mg/L CaCO3: água mole

Dureza entre 50 e 150 mg/L CaCO3: dureza moderada

Dureza entre 150 e 300 mg/L CaCO3: água dura

Dureza > 300 mg/L CaCO3: água muito dura

FERRO E MANGANÊS

Conceito: Estão presentes nas forma insolúveis (Fe3+ e Mn4+) numa grande quantidade de tipos de solo. Na ausência de OD, eles se apresentam na forma solúvel (Fe2+ e Mn2+) :

Forma do constituinte responsável: Sólidos em suspensão ou dissolvidos.

Origem natural: Dissolução de compostos do solo.

Origem antropogênica: Despejos industriais.

Importância:Tem pouco significado sanitário nas concentrações usualmente encontradas nas águas naturais; em pequenas concentrações causam problemas da cor na água.

Utilização mais freqüente do parâmetro: Caracterização de águas de abastecimento brutas e tratadas.

Unidade: mg/L.

CLORETOS

Conceito: Todas as águas naturais, em maior ou menor escala, contêm íons resultantes da dissolução de minerais. Os cloretos (Cl-) são advindos da dissolução de sais (NaCl).

Forma do constituinte responsável: Sólidos dissolvidos.

Origem natural: Dissolução de minerais; intrusão de águas salinas.

Origem antropogênica: Despejos domésticos, industriais, águas usadas em irrigação.

Importância: Em determinadas concentrações imprime um sabor salgado à água.

Utilização mais freqüente do parâmetro: Caracterização de águas de abastecimento brutas.

Unidade: mg/L.

NITROGÊNIO

Conceito: Dentro do ciclo do nitrogênio na biosfera, este alterna-se entre várias formas e estados de oxidação. No meio aquático, o nitrogênio pode ser encontrado: N2 (escapando para a atmosfera), N orgânico (dissolvido e em suspensão), nitrito e nitrato.

Forma do constituinte responsável: Sólidos em suspensão e dissolvidos.

Origem natural: Constituinte de proteínas, clorofila e outros compostos biológicos.

Origem antropogênica: Despejos domésticos, industriais, excrementos de animais, fertilizantes.

Utilização mais freqüente do parâmetro: Caracterização de águas de abastecimento brutas e tratadas; caracterização de águas residuárias brutas; caracterização de corpos d’águas.

Unidade: mg/L.

Importância

na forma de amônia é diretamente tóxico aos peixes;
O nitrogênio é um elemento indispensável para o crescimento de microrganismos responsáveis pelo tratamento de esgotos;
Nos processos de conversão do nitrogênio têm implicações na operação das estações de tratamento de esgotos;
na forma de nitrato está associado a doenças como a metahemoglobinemia (síndrome do bebê azul);
O nitrogênio é indispensável para o crescimento de algas,e em elevadas concentrações, provoca a eutrofização;
na conversão de amônia a nitrito e depois a nitrato, utiliza o OD, podendo afetar a vida aquática.

Interpretação dos resultados: É necessário um adequado balanço C:N:P no esgoto para o desenvolvimento dos microrganismos.

FÓSFORO

Conceito: Na água apresenta-se nas formas de ortofosfatos (PO43-, HPO42-, H2PO4-, H3PO4) polifosfato ( moléculas com 2 ou mais átomos de P) e fósforo orgânico.

Forma do constituinte responsável: Sólidos em suspensão e sólidos dissolvidos.

Origem natural: Dissolução de compostos do solo; decomposição da matéria orgânica.

Origem antropogênica: Despejos domésticos, industriais, detergentes, excrementos de animais, fertilizantes.

Utilização mais freqüente do parâmetro: Caracterização de águas residuárias brutas; caracterização de corpos d’águas.

Unidade: mg/L.

Importância

Não apresenta problemas de ordem sanitária nas águas de abastecimento;
É um elemento indispensável para o crescimento de algas e, quando em elevadas concentrações em lagos e represas, pode conduzir a um crescimento exagerado desses organismos (eutrofização).
É um nutriente essencial para o crescimento dos microrganismos responsáveis pela estabilização da matéria orgânica.

Interpretação dos resultados:

É necessário um adequado balanço C:N:P no esgoto para o desenvolvimento dos microrganismos.

Em lançamentos a montante de represas com problemas de eutrofização, freqüentemente se limita o P total em 1,0mg/L.

OXIGÊNIO DISSOLVIDO (OD)

Conceito: É de essencial importância para os organismos aeróbios.

Forma do constituinte responsável: Gás dissolvido.

Origem natural: Dissolução do oxigênio atmosférico; produção pelos organismos fotossintéticos.

Origem antropogênica: Introdução de aeração artificial.

Utilização mais freqüente do parâmetro: Caracterização de águas residuárias brutas; caracterização de corpos d’águas.

Unidade: mg/L.

Importância

O OD é vital para os seres aquáticos aeróbios;
É o principal parâmetro de caracterização dos efeitos da poluição das águas por despejos orgânicos.

Interpretação dos resultados:

Em termos de tratamento de águas residuárias:

É necessário um teor mínimo de OD (1mg/L) nos reatores dos sistemas aeróbios.

Em termos de corpo d’água:

A solubilidade do OD varia com altitude e temperatura. Ao nível do mar, a 20oC, a concentração de saturação é de 9,2mg/L;
Valores de OD superiores à saturação são indicativos da presença de algas (fotossíntese);
Valores de OD inferiores à saturação são indicativos da presença de matéria orgânica (esgotos);
Com OD entre 4 e 5mg/L, morrem os peixes mais exigentes; com OD igual a 2mg/L, todos os peixes estão mortos; com OD igual a 0mg/L, tem-se condições de anaerobiose.

MATÉRIA ORGÂNICA

Conceito: A matéria orgânica presente nos corpos d’água e nos esgotos é uma Característica de primordial importância, sendo a causadora do principal problema de poluição da águas. Os principais componentes orgânicos são os compostos de proteína, os carboidratos, a gordura e os óleos, além da uréia, fenóis, pesticidas.

Face à multiplicidade de formas e compostos em que a matéria orgânica pode se apresentar, torna-se muito difícil a determinação laboratorial, devendo-se usar métodos indiretos para a sua determinação como a DBO e COT.

Forma do constituinte responsável: Sólidos em suspensão e dissolvidos.

Origem natural: Matéria orgânica vegetal e animal.

Origem antropogênica: Despejos domésticos e industriais.

Utilização mais freqüente do parâmetro: Caracterização de águas residuárias brutas e tratadas; caracterização de corpos d’água.

Unidade: mg/L.

Importância

A matéria orgânica é responsável pelo consumo dos microrganismos decompositores, e pelo oxigênio dissolvido na água.
A DBO retrata o teor de matéria orgânica nos esgotos ou nos corpos d’água, sendo uma indicação do potencial do consumo do OD.
A DBO é um parâmetro de fundamental importância na caracterização do grau de poluição de um corpo d’água.

Interpretação dos resultados:

Em termos de tratamento de águas residuárias:

A DBO dos esgotos domésticos está em torno de 300 mg/L;
A DBO dos esgotos industriais varia amplamente, com o tipo de processo industrial;
A DBO efluente do tratamento é função do nível e do processo de tratamento.

Características Biológicas da Água (Coliformes Fecais e Coliformes Totais)

Conceito: São bastonetes de 0,2 a 0,3µm por 2 a 3µm.

Gran-negativos não esporulados, que fermentam lactose com produção de gás e ácido a 35oC.

São aeróbios ou aeróbios facultativos. O grupo é constituído por espécies comensais (não patogênicos) presentes nos intestinos do homem, de animais de sangue quente, eliminados nas fezes em números elevados: 106 a 109 por grama de fezes.

Há 2 subgrupos: coliformes fecais e totais.

CARACTERÍSTICAS BIOLÓGICAS DAS ÁGUAS

Os coliformes fecais são formados pelos gêneros:

Escherichia coli

Klebsiella spp

Os coliformes totais são formados:

Escherichia coli

Klebsiella spp

Citrobacter spp

Enterobacter spp

90% dos coliformes presentes nas fezes são Escherichia coli

COLIFORMES FECAIS E COLIFORMES TOTAIS

Utilização mais freqüente do parâmetro: Caracterização de águas residuárias brutas e tratadas; caracterização de corpos d’água.

Unidade: A densidade de coliformes é expressa como NPM de coliformes por 100 mL de amostra.