CONTROLE DE QUALIDADE DA ÁGUA

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1 CONTROLE DE QUALIDADE DA ÁGUA 1. Introdução Segundo especialistas 95,5% da água do planeta é salgada e imprópria para consumo humano. 4,7% estão em geleiras ou regiões de difícil acesso e apenas 0,147% aptos para o consumo em lagos, nascentes e lençóis freáticos. O Brasil tem um potencial hídrico imenso, chegando a m³ de água por habitante. Entretanto 80% deste localiza-se na região amazônica onde vive apenas 5% da população brasileira. Por outro lado, a região nordeste que responde por 1/3 da população brasileira possui apenas 3,3% da disponibilidade hídrica. Em relação à sua utilização, em media, 70% da água vai para a agricultura, 22% é consumida pela indústria e 8% para fins domésticos. Segundo a OPS (Organização Pan-Americana de Saúde), uma pessoa precisa de, no mínimo, 50 litros de água por dia, enquanto que com 200 litros ela vive confortavelmente. A qualidade da água é fundamental para o bem estar da população. Uma água de má qualidade pode causar sérios riscos à saúde humana. 30% das mortes de crianças com menos de 1 ano ocorre por diarréia e 80% das enfermidades no mundo são contraídas por causa da água poluída. Vale então lembrar que 58% dos municípios do país não possuem ETA s e que apenas 8% tratam corretamente os seus esgotos. O Ciclo Hidrológico O ciclo hidrológico é o caminho que a água faz desde a atmosfera, passando por varias fases, até retornar de novo à atmosfera. Segundo o ciclo hidrológico as águas podem ser classificadas como: Meteóricas chuvas, neves, granizo. Superficiais rios, lagos, reservatórios, etc. Subterrâneas as águas subterrâneas podem estar em dois aqüíferos: - Freático: Aquele em que o lençol se encontra à pressão atmosférica (poço raso).

2 ATM. - Artesiano Aquele em que o lençol se encontra à pressão superior à PRECIPITAÇÃO ESCOAMENTO SUPERFICIAL EVAPORAÇÃO INFILTRAÇÃO ESCOAMENTO SUBTERÂNEO A Qualidade das Águas A qualidade de uma determinada água é função do uso é da ocupação do solo em uma bacia hidrográfica. Desta forma devemos então considerar as condições naturais e a interferência do homem. As condições naturais afetam a qualidade da água inicialmente como ar, ao incorporar na água o material que está suspenso como partículas de areia, polens de plantas, gases. Em seguida, tem-se o escoamento superficial no qual podem ser incorporados partículas de solo (sólidos em suspensão) ou íons provenientes da dissolução de rochas (sólidos dissolvidos). Neste caso tem uma influencia o uso e ocupação do solo. A interferência do homem esta associada às suas ações sobre o meio, através da geração de resíduos domésticos e industriais, de forma dispersa (como a aplicação de defensivos no solo) ou pontual (lançamento de esgoto). Temos aqui então a qualidade da água existente em contraposição à qualidade da agia desejável para um determinado uso. Usos da Água Os Principais usos da água são: Abastecimento Doméstico Abastecimento Industrial Irrigação

3 Dessedentação de Animas Aqüicultura Preservação Flora e Fauna Recreação e Lazer Paisagismo Geração de Energia Navegação Diluição de Despejos Destes usos o abastecimento doméstico e industrial, a irrigação e a dessedentação de animais torna necessária a retirada da água de sua coleção hídrica. De uma forma geral, apenas os abastecimentos domestico e industrial requerem um tratamento da água, a inter-relação entre o uso da água e a qualidade requerida para a mesma é direta. A água para um fim mais nobre como o abastecimento humano, requer a satisfação de diversos critérios de qualidade, enquanto a para diluição de dejetos não possui nenhum requisito especial. A água pode ter usos múltiplos, decorrendo daí a satisfação simultânea dos diversos critérios de qualidade. Pode-se assim verificar que, em função da utilização que a água vai ter, existem diversos parâmetros de qualidade a serem respeitados. A resolução normativa nº357 do CONAMA estabelece a classificação das águas, segundo a sua utilização, definindo os parâmetros de qualidade a serem atendidos para cada classe. Por ser um recurso finito e ser necessário para todos nós ela deve ser preservada, uma forma de reduzir o consumo da água é cobrando pelo seu uso. A PNRH (Política Nacional de Recursos Hídricos) estabelece, em seu artigo 1º que a água é um bem de domínio publico e que é um recurso natural limitado, dotado de valor econômico. O capitulo IV desta lei estabelece como instrumentos da PNRH I) Os planos de recursos hídricos II) A autoria dos direitos de uso do recurso hídrico

4 III) A cobrança pelo uso do recurso hídrico Ciclo do Uso da Água Este ciclo é interno ao ciclo da água do globo terrestre. Nele a água permanece no estado líquido, mas tem suas características alternadas em função de sua utilização. Classificação das Águas O CONAMA, em sua resolução nº 357 de 2005, classifica os recursos hídricos, segundo seus usos preponderantes, em nove classes: Águas Doces a) Classe Especial - Para o abastecimento doméstico sem prévia ou com desinfecção simplificada - A preservação do equilíbrio natural das espécies aquáticas. b) Classe 1 - Abastecimento doméstico após tratamento simplificado - Proteção de comunidades aquáticas - Irrigação de frutas e hortaliças consumidas cruas - Recreação de contato primário (natação, esqui, etc) - Aqüicultura c) Classe 2 - Abastecimento doméstico após tratamento convencional - Proteção de comunidades aquáticas - Recreação de contato primário - Irrigação de frutas e hortaliças consumidas cruas - Aqüicultura d) Classe 3 - Abastecimento doméstico após tratamento convencional - Irrigação de culturas arbóreas, cerealíferas e forrageiras - Dessedentação de animais e) Classe 4 - Navegação

5 - Harmonia Paisagística - Usos menos existentes Águas Salinas f) Classe 5 - Recreação de contato primário - Proteção de comunidades aquáticas - Aqüicultura g) Classe 6 - Navegação Comercial - Paisagismo - Recreação de contato secundário Águas Salobras h) Classe 7 - Recreação de contato primário - Proteção de comunidades aquáticas Aqüicultura i) Classe 8 - Navegação comercial - Harmonia paisagística - Recreação de contato secundário As águas até a classe 3 podem ser utilizadas para abastecimento humano (potável) após o tratamento adequado uma vez realizado este tratamento, ela deve atender à portaria 512 do Ministério da Saúde que apresenta as normas e o padrão de potabilidade da água destinada ao consumo humano. Impurezas Encontradas na Água As impurezas presentes na água e que alteram o seu grau de pureza, podem ser rematados de maneira simplificada e ampla pelas suas

6 características físicas, químicas e biológicas. Estas características podem ser traduzidas na forma de parâmetros de qualidade da água. Características Físicas Associadas geralmente à presença de sólidos que podem estar em suspensão, coloidal ou dissolvido. Características Químicas Podem ser interpretadas através das duas classificações: Matéria Orgânica ou Inorgânica. Características Biológicas Os seres presentes na água podem estar vivos ou mortos. Eles podem pertencer ao reino vegetal, animal ou protista. Sólidos Presentes na Água a) Pelo Tamanho Os sólidos presentes na água podem ser classificados pelo tamanho, de forma prática, pelos sólidos que passam por um filtro especifico e que ficam retidos, sendo classificados como suspensos e dissolvidos. Entre os dois encontram-se os coloidais, sendo englobado em sua maior parte nos suspensos (por não ser facilmente identificados pelos métodos de filtração). De uma maneira geral os sólidos com 0<10-3 µ se solúveis, com 0 entre 10-3 e 10 µ são coloidais e acima de 10 µ são suspensos. b) Pelas Características Químicas Ao submeter os sólidos à uma temperatura de 550ºc a Fração Orgânica é volatilizada, permanecendo apenas a Fração Inorgânica. Os voláteis fração orgânica, os fixos fração inorgânica.

7 Organismos Presentes na Água Em termos de avaliação da qualidade da água, os microorganismos assumem um papel de maior importância, devido à sua grande predominância em determinados ambientes, à sua atuação nos processos de depuração de despejos ou à sua associação com as doenças ligadas à água. A divisão dos organismos presentes na água se faz em 3 reinos: protista, vegetal e animal. A principal diferença do primeiro para os outros dois é a falta de diferenciação celular que os protistas não possuem, ou seja, de ter células com funções especificas que formarão tecidos e órgãos específicos como o pulmão, rim, etc. Dentre os seres mais simples temos então os do reino monera (que não possuem núcleo diferenciado), como as bactérias e as cianofíceas e as do reino protista (com núcleo diferenciado) como as algas, protozoários e fungos. Monitoramento da Qualidade da Água A poluição causada aos corpos d água, conduz à necessidade de planos de prevenção e recuperação ambiental, afim de garantir condições de usos atuais e futuros, para diversos fins. Estes planos, alem de medidas de acompanhamento de suas metas através de fiscalização, requerem para a sua proposição e efetiva implementação, dados que indiquem o estado do ambiente aquático. Para este fim são estabelecidos os programas de monitoramento da qualidade da água. A água possui uma ampla variedade de constituintes que podem ser medidos nesses programas de monitoramento da qualidade relacionados à aspectos químicos, físicos e biológicos. Alguns autores destacam que a seleção dos parâmetros de interesse depende do objetivo do estudo, investigação ou projeto, levando-se em consideração os usos previstos para o corpo d água e as fontes potenciais de poluição existentes na bacia. Os parâmetros a serem considerados podem ser selecionados de acordo com as fontes potenciais e ainda para atender determinada legislação.

8 Ao longo do monitoramento da qualidade da água, um grande volume de dados é gerado. Estes dados devem ser sintetizados de forma a traduzir o estado atual e as tendências da água (se a qualidade está melhorando ou piorando). Uma forma de agregação dos dados é o uso de indicadores. O indicador é uma característica especifica da água, podendo ser física, química ou biológica. Ex: oxigênio dissolvido, carga de fósforo total, etc. Os índices de qualidade de água são importantes no acompanhamento da qualidade, levando em conta que existem incertezas por detrás das variáveis que o compõem. Índice é a agregação de dois ou mais indicadores. Ex: IQA-NSF, IQAR, etc. PARÂMETROS DE QUALIDADE DA ÁGUA Parâmetros Físicos: a) Cor - responsável pela coloração da água, é constituída por material sólido dissolvido. Ela pode ser de origem natural (decomposição da matéria orgânica gerando ácido húmico e fúlvico ou pela presença de Fe ou Mn) ou de origem antropogênica (resíduos industriais como corantes ou esgotos domésticos). Quando de origem natural, não representa risco direto à saúde, todavia a cloração da água contendo Matéria Orgânica (responsável pela cor) pode gerar produtos potencialmente cancerígenos (trihalometanos - ex: clorofórmio). A de origem industrial pode ou não ser tóxica, Este parâmetro é utilizado geralmente para águas brutas e tratadas. A cor aparente inclui a turbidez. Após a centrifugação, elimina-se esta e se obtém a cor verdadeira. A cor produzida por 1mg/L de platina em combinação com 0,5mg/L de cobalto metálico, é considerada a unidade padrão de cor (coloração amarelaamarronzada). b) Turbidez - representa o grau de interferência com a passagem da luz através da água, conferindo uma aparência turva à mesma. A fonte dela são os sólidos em suspensão que podem ser de origem natural (partículas de rocha,

9 areia e silte, além de algas e outros minerais) ou antropogênica (despejos domésticos, industriais, microorganismos e erosão). A turbidez de origem natural não representa riscos, porém é esteticamente desagradável e pode servir de abrigo para microorganismo patogênicos (reduzindo a eficiência da desinfecção). Quanto à origem antropogênica, ela pode estar associada à compostos tóxicos e microorganismos patogênicos. Nos corpos d água, reduz a penetração da luz, prejudicando a fotossíntese. É utilizada na caracterização de águas brutas e tratadas no controle de ETA s. A unidade mais utilizada é a UNT (ou NTU em inglês) que é Unidade Nefelométrica de Turbidez. turbidímetro, espectofotômetro ou vela de Jackson (olhar pelo tubo e ver a vela embaixo) são usados na medição. c) Sabor e Odor - o sabor é a interação entre o gosto (salgado, doce, amargo e azedo) e o odor (sensação olfativa). Os responsáveis são os sólidos em suspensão e sólidos ou gases dissolvidos. A origem pode ser natural (matéria orgânica em decomposição: microorganismos (algas) e gases dissolvidos (H e O) ou antropogênica (despejos domésticos e industriais ou gases dissolvidos). Não representam risco à saúde, mas podem fazer com que consumidores busquem água de qualidade inferior. Representa a maior causa de reclamações dos consumidores. Pode-se utilizar carvão ativado para remover (ETA Castelo Branco) d) Temperatura: É medição da intensidade de calor, sendo originada de forma natural pela transferência de calor solo e ar (convecção e condução) ou pela radiação solar diretamente. Sua origem antropogênica são as iguais de torre de resfriamento e os despejos industriais. A sua importância consiste no fato de que ela afeta a taxa das reações químicas e biológicas assim como a solubilidade dos gases (O 2 e H 2 S) Este parâmetro é utilizado na caracterização de corpos d água e na água bruta.

10 e) Condutividade É a capacidade da água transmitir a corrente elétrica pela presença de Íons (cátions e anions). A sua origem é da dissociação de substâncias que se encontram dissolvidas na água. Para a sua medida é utilizado um condutivímetro que fornece o resultado em µs/cm à uma dada temperatura, o que corresponde ao microohms/cm. f) Sólidos Os sólidos presentes na água podem ser classificados de acordo com a: a) seu tamanho/estado; b) suas características químicas; c) sua decantabilidade. De uma forma geral temos: FIXOS EM SUSPENÇÃO VOLÁTEIS TOTAIS FIXOS DISSOLVIDOS VOLÁTEIS Os sólidos totais são obtidos ao se colocas um volume conhecido de amostra em uma cápsula de porcelana para secar inicialmente em um banhomaria e em seguida em um forno à 103 c até obtenção de um peso constante. (12h). Para obtenção dos voláteis, filma-se um volume conhecido da água à vácuo utilizando uma membrana filmante (ou filtro de fibra de vidro ou de papel) que foi anteriormente seca em uma estufa a 103 c e torrada. Após a filmação, leva-se a amostra para uma estufa e deixa-a durante 12h (peso cte) em seguida pesa-se a amostra e calcula-se o peso da membrana obtendo-se os

11 sólidos suspensos totais. A fração volátil é determinada levando-se a membrana filtrante com os sólidos suspensos à uma mufla à 550 c durante 2h. Parâmetros Químicos a) ph - representa a concentração de Íons, hidrogênio H + (sem escala antilogaritimal), dando uma indicação sobre a condição de acidez, neutralidade ou alcalinidade da água, a fonte de variação deste parâmetro são os sólidos e gases dissolvidos. A origem natural é da dissolução de rochas, adsorção de gases da atmosfera, oxidação da matéria orgânica e a fotossíntese. Como origem antropogênica temos os despejos domésticos (oxidação de matéria orgânica) e industriais (lavagem acida de tanques). É de fundamental importância para diversas etapas do tratamento de água, quer seja potável ou residual (coagulação, desinfecção, remoção de dureza, controle da corrosividade). Além disso, podem provocar corrosão (ph baixo) ou incrustação (ph alto) nas tubulações e também podem afetar a vida aquática e o tratamento biológico de esgoto. Para sua medição utiliza-se um condutivímetro, que é dotado de eletrodo de vidro em associação com soluções indicadoras ou papel indicador (restrito a água clara). b) Alcalinidade É a quantidade de Íons na água que reagirão para neutralizar os íons de hidrogênio. É uma medida da capacidade da água de neutralizar os ácidos (capacidade tampão resistir a mudanças de ph). Os principais constituintes da alcalinidade são o bicarbonato (HCO - 3), carbonatos (CO 2-3 ) e os hidróxidos. A distribuição entre as três formas é função do ph. Só podem existir simultaneamente 2 tipos de alcalinidade. Uma das origens naturais da alcalinidade é a dissolução do CO 2 na água. Uma vez em solução ele reage para formar o acido carbônico. CO H 2O H + HCO3 H + CO ph 4,5 Ph8,3 3

12 A alcalinidade é medida pela titulação de uma amostra de água com uma solução 0,02N de ácido sulfúrico em amostras com alcalinidade alta. O primeiro passo é titulá-la até ph 8,3. O segundo, de primeiro caso o ph inicial seja inferior é titulá-la até ph 4,5. A Fenolftaleína muda de rosa para incolor no ph 8,3. O alaranjado de metila muda de laranja para rosa no ph 4,6. Ela é expressa em termos de mg de CaCO 3 por litro e calculada pela equação: ml do titulante normalidade do ácido Alcalinidade CaCO 3 mg/l = ml da amostra A parcela da alcalinidade que permanece acima do ph 8.3 é denominada de alcalinidade de fenolftaleína. Se para uma determinação utilizei 3ml de ácido para fenol mudar de cor e 12ml para alaranjado mudar de cor (100mg m - água/0,02 NH 2 SO 4 ) Além da solubilidade do CO 2, duma fonte natural de alcalinidade é a dissolução das rochas. A antropogênica é essencialmente devido à despejos industriais. A sua importância é na prevenção de incrustação e corrosão em tubulações, relação com a coagulação e na redução da dureza. Não tem significado sanitário de carbono bicarbonato controla o ph nos sistemas biológico: devido a isso determinações de alcalinidade são efetuadas na TQ de aeração. c) Acidez É a capacidade da água resistir às mudanças de ph causadas pelas bases. É devida principalmente à presença (acidez carbônica) de gás

13 carbônico livre na faixa de ph entre 4,5 e 8,3. Para um ph < 4,5, a acidez é devida, geralmente, à presença de ácidos inorgânicos fortes. Os responsáveis pela acidez são os sólidos dissolvidos e gases dissolvidos (H 2 S e CO 2 ). A sua origem pode ser natural (CO 2 da ATM ou da decomposição da matéria orgânica ou gás sulfídrico) ou antropogênica (despejos industriais como ácidos minerais ou orgânicos ou passagem da água por minas abandonadas). A sua importância é sobretudo pela corrosão em tubulações e materiais e interferem no sabor da água (gosto desagradável) causando a sua rejeição. Ela é determinada como a alcalinidadade, só que se utiliza o NaOH 0,02 N e é expressa em mg/l CaCO 3. d) Dureza É causada por cátions metálicos polivalentes em solução. Os mais frequentemente associados à dureza são o Ca 2+ e Mg 2+, em condições de supersaturação, esses cátions reagem com ânions na água, formando precipitados. A dureza pode ser classificada como dureza carbonato e dureza não carbonato (temporária e permanente), depende do ânion com a qual ela está associada. Ela pode ainda ser classificada em dureza cálcio e dureza do magnésio. No caso da dureza temporária, estes cátions estão na forma de bicarbonato e com o calor se transformam em carbonatos que são insolúveis ou pouco solúveis. Ca Mg ( HCO3 ) 2 ( HCO ) MgCO calor CaCO + calor( alta + H O Mg 2 temperatura) MgCO ( OH ) + CO ( insolúvel) H O + CO ( insolúvel) H O + CO ( pouco 2 2 solúvel) A dureza permanente (não carbonato) está associada à presença de sulfatos ou cloretos de cálcio ou magnésio em solução. O calor não tem efeito, apenas soluções alcalinas. A sua determinação é feita utilizando-se o EDTA na bureta para titular a água, utilizando como indicador o Eriocromo Preto T. O EDTA forma complexo

14 com os cátions removendo-os da solução: na presença de dureza o Eriocromo fica cor de vinho e na ausência fica azul, esta titulação é feita à ph 10. A sua origem natural é da dissolução de rochas calcíneas ou outros minerais que contenham Ca e Mg ou se for antropogênica é devido à despejos industriais. Sua importância esta na redução da formação de espuma, incrustação nas tubulações de água quente, caldeiras e aquecedores, em concentrações elevadas pode ter efeito laxativo. Interpretação: o Dureza < 50 mg/l CaCO 3 água mole o Dureza 50 a 150 mg/l CaCO 3 dureza moderada o Dureza 150 a 300 mg/l CaCO 3 água dura o Dureza > 300 mg/l CaCO 3 água muito dura e) Ferro e Manganês Estes metais mesmo em baixas concentrações, podem causar mancha nos aparelhos sanitários, como amarronzada à roupa após lavagens e afetar o gosto e o odor (adstringente) da água. Quando na ausência de oxigênio (águas subterrâneas ou de lagos profundos) estes metais encontram-se na forma reduzida (ferroso e manganoso) que são solúveis. Quando expostos ao oxigênio ou outro oxidante eles se tornam insolúveis (Fe 3+ e Mn 3+ ) deixando a água com uma coloração amarronzada. A portaria 512 do Ministério da Saúde fixa o valor de 0,3 mg/l para o ferro e 0,1 mg/l para o Mn. A fonte destes metais são os sólidos em suspensão ou dissolvidos. Quanto à origem natural é a dissolução de compostos do solo e a antropogênica, de despejos industriais. O método mais popular de determinar ferro e manganês na água usa a calorimetria: a concentração da substancia testada é proporcional à intensidade de cor desenvolvida. O valor é exibido por comparação com soluções padronizadas colocadas em tubos, conhecidos como tubos de Nessler. Ela também pode ser quantificada utilizando-se colorímetros fotoelétricos, através de uma lâmpada e um conjunto de filtros de vidro colorido, específicos para cada elemento.

15 Outra possibilidade, bem mais precisa, é a determinação por espectrofotometria para o ferro, o método da fenantrolina é o mais utilizado. Para o manganês o método do persulfato. f) Cloretos Todas as águas naturais, em maior ou menor escala, contêm íons resultantes da dissolução de minerais. Os cloretos são oriundos da dissolução de sais. Ex: cloreto de sódio. A forma que eles se encontram na água é de sólidos dissolvidos. Sua origem natural é da dissolução de minerais e da intrusão salina enquanto que a origem antropogênica são os despejos domésticos e industriais e as águas utilizadas em irrigação. A sua importância reside no fato de inferir um sabor salgado à água. É utilizado na caracterização de águas brutas e a unidade é mg/l. Valores elevados de cloretos podem interferir na coagulação. O CONAMA n.357 estabelece como limite para classe 3 o valor de 250 mg/l. Mesmo em baixas concentrações eles podem interferir em outras determinações, como a DQO. g) Nitrogênio Dentro do ciclo do nitrogênio na biosfera, ele alterna-se entre varias formas e estados de oxidação. No meio aquático, o nitrogênio pode ser encontrado nas seguintes formas: a) Nitrogênio Molecular (N 2 ) liberado para a atmosfera; b) Nitrogênio Orgânico (dissolvido e em suspensão); c) Amônia; d) Nitrito (NO - 2 ) e e) Nitrato (NO - 3 ). Nos despejos industriais, são analisados frequentemente o nitrogênio e o fósforo, para assegurar uma quantidade suficiente de nutriente para o sistema biológico. Nas águas, a amônia é tóxica para os peixes (da concentração) e os nitritos e nitratos (nitrogênio inorgânico) são utilizados pelas plantas para a fotossíntese. Valores elevados de nitrogênio podem causar a proliferação exagerada de plantas e algas levando a eutrofização desde corpo d água. O teste para a determinação do nitrogênio amoniacal é um processo de destilação, realizando-se o deslocamento do equilíbrio entre o íon amônia e a

16 amônia livre, pela adição de uma base (NaOH), favorecendo a formação de amônia livre (gás amônia) que é liberado e coletado em uma solução de ácido bórico. NH + BASE 4 ÁCIDO NH 3 + H + O gás amônia, que sai junto com o vapor, ao entrar em contato com ácido bórico formando íons amônia. A quantidade de amônia é determinada pela quantidade de ácido bórico consumido. Para o nitrogênio orgânico deve-se fazer uma digestão da matéria orgânica utilizando ácido sulfúrico na presença de catalisadores para produzir íons amônia. Em seguida a solução é resfriada e é adicionada a soda para converter o íon em gás de amônia. A soma do nitrogênio amoníaco com o nitrogênio orgânico é conhecido como nitrogênio total Kjeldahl. O nitrito e nitrato são determinados por métodos calorimétricos. Para os nitratos utiliza-se o método do Ácido Fenoldissulfônico. A intensidade da cor amarela é proporcional à concentração de nitratos. Para o nitrato utiliza-se ácido sulfanilíco e 1 naftilamina hidrocloreto. As leituras são feitas por tubos de Nessler, fotômetro de filtro ou espectrofotômetro. Para a determinação em esgoto, faz-se necessário um pré-tratamento da amostra para remoção da cor, turbidez e interferentes. O Standart Methods apresenta vários métodos. A origem antropogênica inclui despejos domésticos, industriais, excrementos de animais e fertilizantes, enquanto a natural inclui constituinte de proteínas, clorofila e vários outros compostos biológicos. Nos processos bioquímicos há conversão de amônia a nitrito e este à nitrato, consumindo o oxigênio dissolvido do meio. A determinação da forma predominante do nitrogênio pode fornecer informações sobre o estagio da poluição (poluição recente nitrogênio amoniacal ou orgânico/poluição remota nitrito ou nitrato) h) Fósforo O fósforo é encontrado na água geralmente nas formas de ortofosfato,

17 Polifosfato e fósforo orgânico. Os ortofosfatos são diretamente disponíveis para os microorganismos (metabolismo biológico) sema necessidade de conversão à formas mais simples. Os ortofosfatos apresentam-se nas formas H 2 PO -1 4 ; HPO -2 4 ; PO -3 4 e H 3-2. PO 4 em função do ph. Na faixa mais usual de ph encontramos a forma HPO 4 O Na 2 (PO 3 ) 6 é um polifosfato utilizado na fórmula de detergentes sintéticos. Todos os fosfatos gradualmente se hidrolisam na água na forma de orto (estável), enquanto que o decantamento da matéria orgânica se decompõe biologicamente para liberar fosfato. A principal preocupação no material biológico é assegurar fósforo suficiente para suportar o crescimento microbial. Embora o esgoto sanitário seja rico em fósforo, alguns afluentes industriais podem ser deficientes em nutrientes, devido à alta concentração de carboidratos (relação C:N:P). Um método comum para a determinação de ortofosfato é o método calorimétrico cloreto estanoso com molibdato de amônia que combinam com o fósforo para produzir uma coloração azulada. Os polifosfatos são convertidos em ortofosfatos pela hidrólise ácida. A amostra é acidificada com um ácido forte e fervida durante, pelo menos, 90 minutos, resfriada e neutralizada como pré-tratamento anterior ao teste do ortofosfato. Desta forma mede-se o fósforo inorgânico total. Para saber a fração dos polifosfatos, faz-se uma subtração. O fósforo total é medido fazendo-se inicialmente uma digestão com ácidos perclórico, sulfúrico ou nítrico. Dependendo do tipo de amostra, após a digestão um método calorimétrico pode ser utilizado para medir o ortofosfato liberado. Para lançamentos em corpos hídricos (represas) P é climatizado a P T em 1,0mg/L (esgoto). Os seguintes valores de fósforo total podem se utilizados como indicativos aproximados de estado de eutrofização de lagos: o P < 0,01-0,02 mg/l = não eutrófico o P entre 0,02-0,05 = estágio intermediário o P > 0,05 mg/l = eutrófico

18 i) Oxigênio Dissolvido O oxigênio dissolvido na água é importante para a sobrevivência dos seres aquáticos aeróbicos e para a decomposição biológica da matéria orgânica. Este parâmetro também é utilizado no controle do fornecimento de oxigênio para os processos aeróbicos, minimizando desperdícios de energia. Caso todo o oxigênio tenha sido consumido, reações anaeróbicas se realizam, podendo gerar maus odores. A origem pode ser natural pela dissolução do ar atmosférico e pela produção de organismos fotossintéticos ou antropogênica, pela introdução de aeração artificial. Em termos de água residuária, é necessário uma concentração mínima de 1mg/L de oxigênio dissolvido nos reatores dos sistemas aeróbicos. A sua determinação é feita em frascos de DBO (com tampa esmerilhada). A modificação azida do método adométrico é a técnica química mais comum. O primeiro passo é adicionar 2ml de sulfato de manganês e 2ml de alcali-iodeto-azida, tampa-se o frasco (que deve ser cheio até o fim para que não fique ar dentro) e mistura-se as soluções invertendo-o repetidas vezes. Na ausência de O 2 o íon manganoso reage como íon hidróxido para formar um precipitado branco de Mn(OH) 2 na presença de O 2, parte do Mn 2+ é oxido à Mn + e precipita formando um óxido de cor marrom MnO 2, após decantar, adiciona-se 2ml de H 2 SO 4 e mistura-se até que a suspensão seja completamente dissolvida e a coloração amarela seja uniforme em toda a garrafa MnO2 + 2 I + 4H Mn + I 2 + 2H 2O O óxido mangânico é convertido para manganês manganoso enquanto que uma quantidade equivalente de íon iodeto é convertido a iodo livre. A 0 quantidade de I 2 é equivalente ao oxigênio dissolvido da amostra inicial. Retira-se 203ml (correspondente a 200 da original) da garrafa de DBO e transfere-se para um recipiente para se titular com uma solução de tiossulfato 0,025 N utilizando como indicador o iodo. O volume utilizado para cor azul desaparecer é equivalente a mg/l de O.D. No caso de esgotos a amostra deve

19 ser pré-tratada E no caso de amostra do tanque de aeração, deve-se inibir a atividade biológica com sulfato de cobre e ácido sulfânico (10ml/L). Outra possibilidade é utilizar oxímetros que informam diretamente a concentração de oxigênio dissolvido. j) DQO A DQO é extensivamente utilizada para caracterizar a fração orgânica de um esgoto ou corpo d água. O teste da DQO mede o consumo de oxigênio ocorrido durante a oxidação química da matéria orgânica, indicando assim indiretamente o teor de matéria orgânica presente. A sua determinação é feita utilizando-se uma solução padronizada de dicromato de potássio e um reagente ácido sulfúrico contendo sulfato de prata que irão destruir toda a matéria orgânica presente na amostra, de acordo com a equação: matéria orgânica + Cr CALOR O7 + H CO2 + H 2O + 2Cr Ag Esta mistura é aquecida e fica em refluxo durante duas horas em seguida resfria-se a amostra, dilui-se e se titula o dicromato remanescente com sulfato de amônia ferroso, usando como indicador ferroso. A titulação termina com a mudança de cor de azul-esverdeado para marrom-avermelhado. Neste teste deve-se fazer um brando com água destilada. DQO mg ( / L) volume = titulado do banco volume volume titulado da da amostra amostra N ( titulante) 8000 As principais vantagens deste método são o tempo (2 a 3h) para ser realizado, fornece uma indicação da necessidade de O 2 para oxidar a matéria orgânica e não é afetado pela nitrificação (mede apenas MO carbonácea).

20 Dentre as limitações temos a não distinção com a DBO; não informa a taxa de consumo ao longo do tempo; certos compostos inorgânicos podem ser oxidados e interferir no resultado. k) DBO O principal efeito ecológico da poluição orgânica em um curso d água é o decréscimo dos teores de oxigênio dissolvido. Nos processos aeróbicos é fundamental o adequado fornecimento de oxigênio para que os microorganismos possam degradar a matéria orgânica. A DBO mede a quantidade de oxigênio (em mg de O 2 /L) necessária para a oxidação biológica (= decomposição) da matéria orgânica presente em um litro de água poluída a uma dada pressão e temperatura. Esta quantificação poderia ser feita por cálculos estequiométricos, baseados nas reações de oxidação da matéria orgânica. Tal cálculo fornece a demanda teórica de oxigênio (DTeO). Contudo a água e o esgoto são constituídos de uma serio de componentes em diversas concentrações, inviabilizando assim este procedimento. A estabilização completa da matéria orgânica demora, em termos práticos, vários dias (cerca de 20 dias ou mais para esgotos domésticos). Esta DBO medida após 20 dias é a demanda ultima de oxigênio (DBOm). Contudo este tempo inviabiliza qualquer monitoramento de processo. Simplificadamente o teste da DBO consiste em se medir o oxigênio dissolvido no dia da coleta e cinco dias após, sendo a amostra mantida em um frasco fechado e incubada a 20 c. No caso dos esgotos, a elevada concentração de matéria orgânica faz com que todo o oxigênio seja consumido em um tempo bem inferior à 5 dias. Faz-se então necessária a diluição para reduzir o consumo de oxigênio de forma que ele seja inferior ao oxigênio disponível na amostra. 1 litro de esgoto doméstico consome, em média, 300mg de oxigênio em 5 dias. Dentro os interferentes destacam-se os resíduos de matéria orgânica; o ar; a luz que pode provocar a formação de algas; tóxicos e a acidez ou alcalinidade (as amostras são neutralizadas com NaOH o H 2 SO 4 ). Dentre as vantagens destacam-se: A indicação aproximada da fração biodegradável