DE ENGENHARIA HIDRÁULICA E AMBIENTAL O MEIO AQUÁTICO - I

Transcrição

1 PHD INTRODUÇÃO À ENGENHARIA AMBIENTAL Prof. Dr. Joaquin Bonnecarrère DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA HIDRÁULICA E AMBIENTAL O MEIO AQUÁTICO - I 1

2 DISPONIBILIDADE DA ÁGUA Significa que ela está presente em: Quantidade adequada em uma região; e Qualidade satisfatória para suprir as necessidades de um determinado grupo de seres vivos. DISPONIBILIDADE DA ÁGUA Água de Superfície (0,29%) 2,53% Água Subterrânea (31,01%) 96,50% 0,97% Geleiras e Coberturas Permanentes de Neve (68,70%) Distribuição de Água no Planeta Água Doce Oceanos Água Salobra Volume Total de Água = Km 3 Distribuição das Reservas de Água no Planeta 2

3 DISPONIBILIDADE HÍDRICA SUPERFICIAL NO BRASIL Fonte : ANA (2010) DISPONIBILIDADE HÍDRICA SUBTERRÂNEA NO BRASIL Fonte : ANA (2010) 3

4 PRINCIPAIS MANACIAIS EXPLORADOS NO BRASIL Fonte : ANA (2010) Água no Brasil Distribuição desigual: 73% da água no Brasil está concentarda no rio Amazonas, onde menos de 5% reside Somente 1.6 % da água está localizada no estado de São Paulo, onde ¼ da população brasileira reside 8 4

5 Disponibilidade Hídrica por Habitante no Brasil Pobre? Aguá disponível na região metropolitana é de aprox. 170m 3 /ano/pessoa, menor que a África Recomendado é m 3 /ano/pessoa 10 5

6 Solução? importar água de outras áreas/regiões (bacias) 33 m 3 /s fornecidos pelo Sistema Cantareira 29/08/2011 University of Western Ontario 11 6

7 PRINCIPAIS USOS DA ÁGUA Abastecimento Humano; Uso Industrial; Irrigação; Aqüicultura; Geração de Energia Elétrica; Transporte; Recreação e paisagismo; Preservação da Fauna e Flora; Assimilação e transporte de poluentes. 7

8 Abastecimento Público Cada pessoa necessita, em média, 2,5 L de água por dia, para as atividades metabólicas; A média de consumo de água para uso doméstico no estado de São Paulo é de 284 L/d.hab; Abastecimento Público É o uso que apresenta prioridade sobre os demais; A qualidade deve garantir a proteção da saúde e o bem estar dos consumidores (Deve ser potável); Os padrões de potabilidade são estabelecidos em norma (Portaria MS n 2914, de 12/12/2011); Fonte: ANA (2010) 8

9 Indústria O consumo de água para uso industrial em São Paulo é de m 3 /h; Os padrões de qualidade variam de acordo com a aplicação; Indústria Na indústria a água pode ser utilizada como: Matéria-prima a mesma é incorporada ao produto final; Indústria de alimentos, bebidas, higiene e farmacêutica; Produto auxiliar participa no processo de produção mas não é incorporada ao produto final; Preparação de reagentes, operações de aquecimento e resfriamento, lavagem de peças e equipamentos e fluído de transporte. 9

10 Irrigação Depois do uso para fins potáveis é o mais antigo e importante uso da água; O objetivo da irrigação é o de melhorar a produtividade agrícola; Irrigação O volume de água consumido para a irrigação é função da cultura que se deseja irrigar; Os padrões de qualidade devem garantir o desenvolvimento das culturas e a saúde dos agricultores e consumidores; Em São Paulo o consumo de água para a irrigação é de, aproximadamente, m 3 /h; 10

11 Geração de Energia Elétrica Aproveitamento da energia cinética ou potencial da água ou então energia térmica armazenada no vapor gerado com a queima de combustíveis. Navegação Transporte de cargas e pessoas. 11

12 Aquicultura Criação intensiva de plantas e animais aquáticos. Recreação Pesca, nado, diversão, etc.. 12

13 Paisagismo Preservação de fauna e flora 13

14 Distribuição do Consumo de Água no Brasil 14,0% 5,4% 17,9% 62,7% Consumo Humano Irrigação Uso Industrial Consumo Animal Fonte: A evolução da gestão dos Recursos Hídricos no Brasil. ANA, março de 2002 LEGISLAÇÃO PORTARIA MS N O 2914/2011 Potabilidade da água para consumo humano. ESTADUAL: LEI N O. 997 E DECRETOS N O 8468/76 E N O 15425/80 Prevenção e controle da poluição no meio ambiente. FEDERAL: CONAMA N O 357/05 e CONAMA N O 430/2011 Classificação dos corpos d água; Condições e padrões de lançamento de efluentes. 14

15 PORTARIA 2914/2011 Padrão de Potabilidade para Consumo Humano Padrão microbiológico; Padrão para substâncias químicas que representam risco à saúde (inorgânicos, orgânicos, agrotóxicos, cianotoxinas, desinfetantes e produtos secundários da desinfecção); Padrão para radioatividade; Padrão para aceitação para consumo humano; Valor Máximo Permitido (VMP). Resolução CONAMA n 357, de 17/03/2005 Classificação dos corpos d água As águas do território nacional são divididas em 13 classes distintas: Para águas doces (concentração de sais dissolvidos é de até 0,5 g/l): Classe especial, 1, 2, 3 e 4; Para águas salinas (concentração de sais superior a 30 g/l) : Classe especial, 1, 2 e 3; Para águas salobras (concentração de sais entre 0,5 e 30 g/l): Classe especial, 1, 2 e 3. 15

16 Classe Especial 1 Usos Preponderantes (Águas doces) Consumo humano com desinfecção; Preservação do equilíbrio natural das comunidades aquáticas; Preservação de ambientes aquáticos em unidades de conservação de proteção integral. Consumo humano após tratamento simplificado; Proteção de comunidades aquáticas; Recreação de contato primário; Irrigação de hortaliças e de frutas que se desenvolvem rentes ao solo, ingeridas cruas e sem remoção de película; Proteção de comunidades aquática em Terras Indígenas. 2 Consumo humano após tratamento convencional; Proteção de comunidades aquáticas; Recreação de contato primário; Irrigação de hortaliças e plantas frutíferas e de parques e jardins, campos de esporte e lazer, com os quais o público possa vir a ter contato direto: Aqüicultura e atividade de pesca. Prof. Mierzwa Classe 3 Usos Preponderantes (Águas doces) Consumo humano após tratamento convencional ou avançado; Irrigação de culturas arbóreas, cerealíferas e forrageiras; Dessedentação de animais. 4 Navegação; Harmonia paisagística; 16

17 Resolução CONAMA n 430, de 13/05/2011 Dispõe sobre as condições e padrões de lançamento de efluentes, complementa e altera a Resolução n o 357, de 17 de março de 2005, do Conselho Nacional do Meio Ambiente CONAMA. O Processo de Poluição das Águas A poluição das águas é resultado da associação entre os seguintes fatores: Usos múltiplos; Capacidade de dissolver as substâncias com as quais entra em contato; Ausência ou ineficácia de sistemas de tratamento de esgotos e efluentes; Lançamento indevido ou deliberado de poluentes nos corpos d água. 17

18 O Processo de Poluição das Águas A forma pela qual os poluentes são introduzidos nos corpos d água define o tipo de poluição: Poluição Pontual: - Fonte fixas, com lançamentos que podem ser controlados. Poluição Difusa: - Não há um padrão no lançamento. O Processo de Poluição das Águas Poluição Pontual: Poluição Difusa: 18

19 Fatores que Afetam o Comportamento dos Poluentes no Meio Aquático Diluição: Refere-se à redução da concentração do poluente quando este atinge o corpo d água; A concentração do poluente no corpo d água deve ser significativamente menor do que no efluente. Ação hidrodinâmica: O transporte dos poluentes é afetado pelo campo de velocidades no meio; Influencia o processo de diluição e trocas gasosas. Fatores que Afetam o Comportamento dos Poluentes no Meio Aquático Ação da Gravidade: Favorece a sedimentação de contaminantes; Luz: É condição necessária para a existência de algas, as quais são fontes básicas de alimento; Com a fotossíntese ocorre oxigenação do meio. Temperatura: Influencia vários mecanismos que ocorrem nos corpos d água: cinética das reações químicas; atividade microbiológica; características físicas do meio aquático. 19

20 Fatores que Afetam o Comportamento dos Poluentes no Meio Aquático Ação dos Microrganismos: Podem reduzir a concentração de contaminantes biodegradáveis, processo conhecido como autodepuração: A autodepuração contempla as seguintes etapas: Primeira Decomposição da matéria orgânica, que é quantificada por meio da Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO); Segunda Recuperação do oxigênio dissolvido ou reaeração. Processo de Autodepuração Cinco regiões distintas: Zona de água limpa região imediatamente acima do ponto de despejo; Zona de degradação que vai do ponto de lançamento até a zona de decomposição ativa; Zona de decomposição ativa é a região com maior intensidade microbiológica, maior intensidade no consumo de oxigênio; Zona de recuperação a matéria orgânica foi quase que completamente degradada e o corpo d água começa a recuperar o nível de oxigênio; Zona de águas limpas região na qual não há mais interferência do despejo na qualidade da água. 20

21 Oxigênio dissolvido 16/03/2016 Zonas de Autodepuração Zonas de Autodepuração Esgoto Oxigênio dissolvido Curso d água Distância Zonas de autodepuração 21

22 Bactérias Matéria orgânica 16/03/2016 Zonas de Autodepuração Esgoto Matéria orgânica Curso d água Distância Zonas de autodepuração Zonas de Autodepuração Esgoto Bactérias Curso d água Distância Zonas de autodepuração 22

23 Evolução Dos Problemas de Poluição das Águas As primeiras preocupações com a poluição das águas estavam diretamente associados aos esgotos domésticos; Juntamente com o desenvolvimento industrial outros problemas passaram a ser verificados: Nutrientes; Metais pesados; Micropoluentes orgânicos. Evolução Dos Problemas de Poluição das Águas 23

24 Variáveis Indicadoras da Qualidade das Águas Principais preocupações com as variáveis de qualidade da água: Ela tem capacidade de dissolver as substâncias com as quais entra em contato; Para cada uso específico é necessário que determinados requisitos de qualidade sejam atendidos. Utilização de uma série de indicadores para definir a sua qualidade (físicos, químicos e biológicos). Indicadores Biológicos Bactérias do Grupo Coliforme - Coliformes Totais e Termotolerantes (Fecais); Bactérias Patogênicas: Ex: Salmonella; Enterovirus: Adenovirus, rotavirus; Protozoários: Cryptosporidium e Giárdia; Ovos de Helmintos; Algas (Cianobactérias); etc.. 24

25 Indicadores Físicos Cor característica resultante da presença de substâncias dissolvidas na água, na maioria dos casos orgânicas; Turbidez refere-se a capacidade de desviar os raios luminosos, que é devida à presença de material em suspensão na água; Sólidos Fixos e Voláteis; Sabor e Odor Gás sulfídrico, metil isoborneol, geosmina, clorofenol, etc.; Temperatura; Condutividade Elétrica; etc.. Indicadores Químicos ph, acidez e alcalinidade; Dureza: Cálcio e Magnésio; Salinidade: Cloreto e Sulfato; Metais: Ferro, Manganês e Metais tóxicos; Matéria Orgânica: DBO e DQO; Nutrientes: Nitrogênio e Fósforo; Óleos e Graxas; Compostos Orgânicos Tóxicos; Cianetos; etc.. 25

26 COMPOSTOS ORGÂNICOS VOLÁTEIS Benzeno Monoclorobenzeno Cancerígeno (leucemia) Danos ao fígado e aos rins Diclorobenzeno Danos ao pulmão, fígado, rins e sistema circulatório Tetracloreto de carbono Provavelmente cancerígeno 1,2-Dicloroetano 1,1-dicloroetileno 1,2-dicloroetileno Irritação nos olhos, problemas renais e hepáticos Mutagênico Provavelmente cancerígeno COMPOSTOS ORGÂNICOS VOLÁTEIS Diclorometano Tetracloroetileno Triclorobenzeno 1,1,1-tricloroetano Tricloroetilento Cloreto de vinila p-diclorobenzeno Potencialmente cancerígeno Provavelmente cancerígeno Cancerígeno e mutagênico Depressão e danos hepáticos Problemas cardíacos Danos cerebrais, cutâneos, cancerígeno Danos ao fígado e aos rins, cancerígeno 26

27 PESTICIDAS Causam lesões hepáticas, renais, ação neurotóxica retardada, atrofia testicular, esterilidade masculina, hiperglicemia ou diabetes, pneumonite, diminuição de anticorpos, hipersensibilidade, teratogenicidade (malformações congênitas), mutagenicidade e carcinogenicidade (câncer). SUB-PRODUTOS DA DESINFECÇÃO Trihalometanos Haloácidos Haloacetaldeídos Halocetonas Haloacetonitrilas Clorofenóis Cancerígenos Danos neurológicos, reprodutivos, oculares Mutagênese, danos ao fígado Mutagênese Cancerígenos e mutagênicos Linfomas, leucemia 27