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1 Química de Águas Naturais todas as formas de vida existentes no planeta Terra dependem da água; a água cobre 70% da superfície do planeta, apenas uma parte dessa quantidade (~2,8%) é água doce sendo que a sua maioria encontrase na forma congelada, restando apenas 1% de água doce para utilização humana; portanto, necessidade de entendimento dos processos químicos que ocorrem em águas naturais. Águas Subterrâneas a maior parte da água doce disponível na Terra encontrase no subsolo, sendo que metade dessa água está armazenada em profundidades que excedem 1 km; Química de OxidaçãoRedução em Águas Naturais O Oxigênio Dissolvido (O 2diss ) tratase do agente oxidante mais importante em águas naturais, o oxigênio molecular; semireações que ocorrem com O 2diss em solução ácida e alcalina, respectivamente: O 2(aq) + 4H + (aq) + 4e 2H 2 O O 2(aq) + 2H 2 O + 4e 4OH (aq) o oxigênio se dissolve nas águas naturais proveniente da atmosfera, devido à diferença de pressão parcial; outra fonte importante de oxigênio nas águas é a fotossíntese de algas. devido à diminuição da solubilidade dos gases com o aumento da temperatura, águas de rios ou lagos aquecidas artificialmente apresentam a chamada poluição térmica; Demanda de Oxigênio matéria orgânica (MO): substância de origem animal ou vegetal que sofre o processo de oxidação causado pelo O 2 diss na água;

2 p. ex: oxidação da matéria orgânica (MO) na forma de carboidrato (fibras de plantas); CH 2 O (aq) + O 2(aq) CO 2(g) + H 2 O (aq) ou ainda a oxidação da amônia oriunda de degradação da MO até transformação em íons nitratos; NH 3(g) + H 2 O NH 4 + (aq) + OH (aq) 2NH 4 + (aq) + 3O 2(aq) 2NO 2 (aq) + 4H + (aq) + 2H 2 O 2NO 2 (aq) + O 2(aq) 2NO 3 (aq) a oxigenação da água em corpos hídricos ocorre através do processo de aeração, porém, a água estagnada ou de regiões profundas apresenta baixo índice de O 2 diss ou em alguns caso a anoxia completa; Como Determinar a Demanda de Oxigênio Dissolvido (O 2 diss ) pode ser determinado por titulação pelo método de Winkler ou por eletrodo sensível ao O 2 ; eletrodo sensível ao O 2 : se faz a medida in situ; método de Winkler: coletase a amostra e se faz a fixação da amostra (para evitar perdas durante o transporte até o laboratório) via reação com íons Mn 2+ (MnSO 4 ) junto com mistura alcalina de iodeto/azida; o (I ) é necessário para reagir com o Mn 4+ formado e liberar (I 2 ) que é titulado com S 2 O 3 ; a azida serve p/ evitar interferências de íons NO 2 os quais podem oxidar o íon iodeto em I 2. Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) é a quantidade de O 2 diss consumido em uma amostra de água necessária para oxidar a MO degradada pela ação de microorganismos sob condições aeróbicas (período de 5 dias a 20 0 CDBO 5 ); determinase a concentração de O 2 diss pelo método de Winkler ou com eletrodo íon seletivo para O 2 ; incubase a amostra com microorganismos em frasco âmbar a 20 0 C por cinco dias com ph ajustado entre 6,58,5 repetindose a medida de [O 2 ] após esse período;

3 a DBO 5 é calculada pela diferença entre a quantidade de O 2 diss determinada no momento da coleta e após 5 dias de incubação com os microorganismos; a DBO 5 média para água superficial, não poluída é de ~0,7 mg O 2 L 1, consideravelmente menor que a concentração de saturação de oxigênio em água (~8,3 mg O 2 L 1 ), ao contrário dos valores para efluentes que podem chegar a várias centenas de mg O 2 L 1 ; DBO expressa a quantidade de O 2 utilizada por microorganismos aeróbios para oxidar biologicamente a MO. Consequências do Lançamento de MO em Curso d água

4 Demanda Química de Oxigênio (DQO) é um parâmetro empregado para avaliar a MO em águas superficiais e residuárias passível de ser consumida (quimicamente) em oxidações aeróbicas; um alto valor de DQO indica grande [MO] e baixa [O 2 ], sendo esse aumento de DQO resultado de despejos industriais; utilizase o método de oxidação química da MO, empregandose excesso de forte oxidante K 2 Cr 2 O 7 a quente, em meio ácido e tendo como catalisador Ag 2 SO 4 ; MO + Cr 2 O 7 + H + 2Cr 3+ + CO 2 + H 2 O titulase o Cr 2 O 7 residual com solução padronizada de FeSO 4 tendo como indicador a ferroína; a quantidade de MO oxidável expressa como equivalente em oxigênio é proporcional à quantidade de Cr 2 O 7 consumida e pode ser entendida como uma medida da quantidade da MO; a determinação da DQO é mais simples e mais rápida, principalmente se tratando de controle ou ETE s; entretanto, os resultados podem ser alterados devido a presença de interferentes que podem sofrer oxidação tais como cloretos, nitritos; DQO expressa a quantidade de O 2 utilizada para oxidar quimicamente a MO. Comparação entre DBO e DQO DBO parecida com processos naturais oxidação via microorganismos cinco dias de análise pouca repetibilidade DQO pouco parecida com processos naturais oxidação via reagentes químicos rápida melhor repetibilidade A Química ÁcidoBase em Águas Naturais: o Sistema Carbonato águas naturais contém quantidades significativas de CO 2 dissolvido, apresentando ph variável, nem sempre igual a 7,0; esses corpos hídricos naturais apresentam interações do íon carbonato (CO 3 ), uma base moderadamente forte, com o ácido fraco H 2 CO 3 ;

5 esse ácido resulta da dissolução na água do gás atmosférico (CO 2 ) e da decomposição da MO na água, ocorrendo o seguinte equilíbrio: CO 2(g) + H 2 O H 2 CO 3(aq) de fato a grande parte do CO 2 diss existe na forma de CO 2 (aq) em vez H 2 CO 3 (aq) ; já o ácido carbônico apresenta equilíbrio em meio aquoso com o íon H + e o íon bicarbonato: H 2 CO 3 (aq) H + (aq) + HCO 3 (aq) a fonte de íon carbonato são as rochas calcárias, constituídas predominantemente de CaCO 3, embora quase insolúvel pequena quantidade se dissolve em contato com água: CaCO 3 (s) Ca 2+ (aq) + CO 3 (aq) esse íon atua como base produzindo íons bicarbonato e hidróxila: CO 3 (aq) + H 2 O HCO 3 (aq) + OH (aq) essas reações ocorrem em corpos hídricos juntamente com suas vizinhanças; em águas carbonatadas, o ph é orientado pela relação entre o CO 2 e carbonatos, na verdade pela relação entre os íons H + e os íons OH. Alcalinidade representa a capacidade ou habilidade natural da água em neutralizar os ácidos; esse conceito está diretamente associado às formas nas quais o CO 2 se encontra dissolvido em água;

6 assim, corpos hídricos podem apresentar alto teor de alcalinidade o que não deve ser confundido com basicidade (ph); como já foi dito, alcalinidade representa..., ou em outras palavras é a forma de expressar a quantidade de íons bicarbonato presentes na água, portanto, a capacidade de resistir as mudanças de ph; p. ex: a capacidade de um corpo hídrico em resistir à acidificação quando recebe uma carga de chuva ácida; Dureza da Água propriedade que caracteriza a presença de metais alcalinos terrosos e resulta da dissolução de minerais do solo e das rochas ou mesmo de aporte de resíduos industriais; portanto, representa a concentração total de sais de cálcio e de magnésio expressa como carbonato de cálcio (mgl 1 ); quando a concentração desses sais é alta dizse que a água é dura e quando é baixa que é mole; água mole: até 50 mgl 1 água moderadamente dura: 50 a 150 mgl 1 água dura: 150 a 300 mgl 1 água muito dura: acima de 300 mgl 1 a maior parte do cálcio é incorporado na água naturais é através de CaCO 3 ou CaMg(CO 3 ) 2 (dolomita); corpos hídricos em áreas que contém pouco ou nenhum íon carbonato possuem ph muito próximo de neutro; níveis elevados desses sais podem alterar o sabor da água, mas trazendo prejuízo econômico devido ao aumento de consumo de sabão e detergente; porém, esse aumento da utilização de sabão e detergente implica num aporte maior de fosfatos despejados em corpos hídricos, tendo como conseqüência o aumento da poluição.

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