Colégio Ateneu Santista Química Ambiental Curso Técnico em Meio Ambiente Professora Anália Christina Pereira Caires

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1 Colégio Ateneu Santista Química Ambiental Curso Técnico em Meio Ambiente Professora Anália Christina Pereira Caires

2 1. Introdução A Química Ambiental originou-se da Química clássica e hoje é uma ciência interdisciplinar por envolver não só as áreas básicas da Química como também a Biologia, a Geologia, a Ecologia e a Engenharia Sanitária. A Química Ambiental estuda os processos químicos (mudanças) que ocorrem no meio ambiente. Essas mudanças podem ser naturais ou causadas pelo homem e em alguns casos podem trazer sérios danos à humanidade. Atualmente há uma grande preocupação em entender a química do meio ambiente, com o objetivo de melhorar a qualidade de vida em nosso planeta Noção de Poluição e Poluentes Poluição Considera-se poluição das águas, a presença, o lançamento ou a liberação, nas mesmas, de toda e qualquer forma de matéria ou energia, com intensidade em quantidade, de concentração ou características em desacordo com as que foram legalmente estabelecidas, ou que tornem ou possam tornar as águas: impróprias, nocivas ou ofensivas à saúde; inconvenientes ao bem-estar público; danosas aos materiais, à fauna e à flora; prejudiciais à segurança, ao uso e gozo da propriedade e às atividades normais da comunidade, Poluente Considera-se poluente das águas toda e qualquer forma de matéria ou energia que, direta ou indiretamente, causa poluição das águas Contaminação Considera-se contaminação a água que contiver organismos patogênicos, substâncias tóxicas ou resíduos radioativos e outros contaminantes (agentes contaminantes) que constituam perigo para a saúde pública. Nessas condições toda água contaminada é urna água poluída, mas nem toda água poluída é contaminada Tipos de poluição a) Sólida areia, areia grossa, terra, cinzas, varreduras de qualquer fábrica, mina, pedreira ou casa; qualquer lama ou matéria sólida de /esgoto i qualquer vegetal ou outro lixo, sobras ou partes da carcaça de qualquer animal, borracha, madeira palha, papel ou polpa de papel, e mesmo pão e manteiga. b) Líquido - material dissolvido, materiais em suspensão, gases dissolvidos 1.3. Classificação dos tipos de poluição das águas Urna classificação dos tipos de poluição encontrados nos esgotos e águas residuárias industriais e comerciais é dada na tabela abaixo. Química Física Fisiológica Biológica Cor Gosto Turbidez Odor Temperatura Materiais em Suspensão Espuma Radioatividade Orgânica compostos de carbono Inorgânica compostos minerais Bactérias (patogênicas) Vírus Animais Vegetais Página 2 de 65

3 2. Química ambiental das águas 2.1. Propriedades da Água A água é o composto químico mais abundante na Terra. Pode ser encontrada na natureza em três estados físicos: sólido (gelo), líquido (água líquida) e gasoso (vapor). Algumas de suas propriedades estão listadas na tabela abaixo: Excelente solvente Propriedades Maior constante dielétrica do que qualquer líquido comum Maior tensão superficial do que qualquer outro líquido Transparente ao visível e a maior fração do comprimento de onda da luz ultravioleta Densidade máxima como líquido a 4ºC Mais elevado calor de evaporação Maior calor latente de fusão do que qualquer outro líquido, exceto a amônia Maior capacidade calorífica do que qualquer outro líquido, exceto a amônia Efeitos e importância Transporta nutriente e outros produtos, possibilitando processos biológicos em meio aquoso. Alta solubilidade de substâncias iônicas e suas ionizações em solução. Controla toda fisiologia aquática, governa os fenômenos do fundo até a superfície. Incolor, permitindo que a luz requerida para a fotossíntese alcance profundidades consideráveis nos corpos d'água. O gelo flutua; circulação vertical restringida nas diversas camadas dos corpos d'água Determina a transferência de calor e de moléculas entre a atmosfera e os corpos d'água A temperatura é estabilizada no ponto de congelamento da água Estabilização da temperatura de organismos e regiões geográficas 2.2. Legislação e padrões para águas As normas e os padrões de potabilidade são definidos pelo Ministério da Saúde para a certificação de que a água não apresenta nenhum risco para a saúde humana. Esses padrões representam em geral os valores máximos permitidos (VMP) de concentração de uma série de substâncias e componentes presentes na água destinada ao consumo humano. É importante ressaltar que os padrões não se restringem às substâncias que podem causar danos à saúde, eles incluem também as substâncias que alteram o aspecto e o gosto da água, ou causar algum tipo de odor. A norma atual em vigor é a Portaria 518 de 25/03/2004, que substituiu a portaria Ela indica os padrões obtidos por estudos epidemiológicos e toxicológicos realizados por entidades e pesquisadores em todo mundo. No Brasil o Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA), por meio da resolução nº 357, de 17/03/2005, estabelece os padrões de qualidade de corpos aquáticos, bem como os lançamentos de efluentes. As águas residuais, após tratamento, devem atender aos limites máximos e mínimos estabelecidos pela referida resolução, e os corpos d'água receptores não devem ter sua qualidade alterada. O padrão de lançamento de efluentes pode ser excedido desde que os padrões de qualidade dos corpos d'água sejam mantidos e desde que haja autorização do órgão fiscalizador, resultante de estudos de impacto ambiental. A origem da água residual a ser tratada pode ser doméstica, industrial ou uma mistura de ambas. O nível de tratamento desejado ou exigido por lei depende das características do próprio esgoto e do padrão de lançamento ou mesmo se a água residual tratada for reutilizada. De um modo geral o que se deseja remover das águas residuais é matéria Página 3 de 65

4 orgânica, sólidos em suspensão, compostos tóxicos, recalcitrantes, nutrientes (nitrogênio e fósforo) e organismos patogênicos Ciclo das águas O planeta Terra poderia se chamar "planeta água", já que cerca de ¾ de sua superfície terrestre é constituído por água. Deste total 97,50% é água salgada, contida nos oceanos e mares. É importante ressaltar que apenas 0,77% dessa água são imediatamente aproveitável para as atividades humanas (a maior parte, águas subterrâneas). Cerca de 1,70% da água doce se encontra nas Calotas polares e nas geleiras e 0,017% distribuídas entre o solo, rios e lagos e na atmosfera. O Brasil detém 8% do potencial de água potável do mundo, sendo que 80% estão concentrados na Amazônia e 20% no restante do país. A reposição natural da água no planeta é constante em virtude de um ciclo dinâmico que envolve as várias mudanças de estado físico da água. A água evapora da superfície da Terra, o vapor de água se condensa e formam as nuvens, o vapor de água volta para a terra como chuva, uma parte para mares, rios e lagos e outra penetra no solo. O ciclo hidrológico, através da evaporação das águas oceânicas e da precipitação, é o principal responsável pela reposição da água doce encontrada no planeta. A água pura (H 2 O) é um líquido formado por dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio e os cientistas acreditam que apareceu no planeta a cerca de 4,5 bilhões de anos atrás. O ciclo da água, também denominado ciclo hidrológico, é responsável pela renovação da água no planeta. O ciclo da água inicia-se com a energia solar, incidente no planeta Terra, que é responsável pela evaporação e transpiração das águas dos rios, reservatórios e mares, bem como pela transpiração das plantas. As forças da natureza são responsáveis pelo ciclo da água. A água é fator decisivo para que a vida surgisse e se desenvolvesse na Terra. O vapor d'água forma as nuvens, cuja movimentação sofre influência do movimento de rotação da Terra e das correntes atmosféricas. A condensação do vapor d'água forma as chuvas. Quando a água das chuvas atinge a terra, ocorre dois fenômenos: um deles consiste no seu escoamento superficial em direção dos canais de menor declividade, alimentando diretamente os rios e o outro, a infiltração no solo, alimentando os lençóis subterrâneos. A água dos rios tem como destino final os mares e, assim, fechando o ciclo das águas. A movimentação da água na natureza é mostrada na figura a seguir. Página 4 de 65

5 O volume total da água permanece constante no planeta, sendo estimado em torno de 1,5 bilhão de quilômetros cúbicos. Os oceanos constituem cerca de 97,5% de toda a água do planeta. Dos 2,5 % restantes, aproximadamente 1,9% estão localizados nas calotas polares e nas geleiras, enquanto apenas 0,6 % é encontrado na forma de água subterrânea, em lagos, rios e também na atmosfera, como vapor d'água Variáveis para controle da qualidade das águas Variáveis Químicas Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) A Demanda Bioquímica de Oxigênio corresponde à quantidade de oxigênio necessária para ocorrer à oxidação da matéria orgânica biodegradável sob condições aeróbicas. É a quantidade de oxigênio utilizada na oxidação bioquímica da matéria orgânica, num determinado período de tempo e é expressa geralmente em miligramas de oxigênio por litro. A Demanda Bioquímica de Oxigênio é importante para verificar-se a quantidade de oxigênio necessária para estabilizar a matéria orgânica. Esta medida da quantidade de oxigênio consumido no processo biológico de oxidação da matéria orgânica permite chegar à conclusão de que grandes quantidades de matéria orgânica utilizam grandes quantidades de oxigênio, assim, quanto maior o grau de poluição, maior será pó valor da DBO. A presença de um alto teor de matéria orgânica pode induzir ao completo esgotamento do oxigênio na água, provocando o desaparecimento de peixes e outras formas de vida a- quática. Um elevado valor da DBO pode indicar um incremento da microflora presente e interferir no equilíbrio da vida aquática, além de produzir sabores e odores desagradáveis e, ainda, pode obstruir os filtros de areia utilizados nas estações de tratamento de água. No campo do tratamento de esgotos, a DBO é um parâmetro importante no controle das eficiências das estações, tanto de tratamentos biológicos aeróbios e anaeróbios, bem como físico-químicos (embora de fato ocorra demanda de oxigênio apenas nos processos aeróbios, a demanda potencial pode ser medida à entrada e à saída de qualquer tipo de Página 5 de 65

6 tratamento). Na legislação a DBO de cinco dias é padrão de emissão de esgotos diretamente nos corpos d água, sendo exigidos ou uma DBO 5,20 máxima de 60 mg/l ou uma e- ficiência global mínima do processo de tratamento na remoção de DBO igual a 80%. Este último critério favorece aos efluentes industriais concentrados, que podem ser lançados com valores de DBO ainda altos. A carga de DBO, expressa em Kg/dia, é um parâmetro fundamental no projeto das estações de tratamento biológico. Dela resultam as principais características do sistema de tratamento como áreas e volumes de tanques, potências de aeradores, etc. Na tabela 1 são apresentados valores típicos de concentração e contribuição unitária de DBO. Tabela 1 - Concentrações e contribuições unitárias típicas de DBO5,20 de efluentes industriais Tipo de Efluente Concentração DBO ( mg/l) Contribuição Unitária de DBO (kg/dia) Faixa Valor típico Faixa Valor típico Esgoto sanitário g/hab. dia Esgoto sanitário a 42,7 kg/t - Têxtil Laticínio ,5-1,8 kg/m3 leite - Abatedouro bovino ,3 kg/1.000 kg peso vivo Curtume (ao cromo) kg/t pele salgada Cervejaria ,4 kg/m3 cerveja Refrigerante ,8 kg/m3 refrigerante Suco cítrico concentrado ,0 kg/1000 kg laranja Petroquímica Açúcar e álcool Demanda Química de Oxigênio (DQO) A Demanda Química de Oxigênio, identificada pela sigla DQO, é um parâmetro indispensável nos estudos de caracterização de esgotos sanitários e de efluentes industriais, ela avalia a quantidade de oxigênio dissolvido (OD) consumido em meio ácido que leva à degradação de matéria orgânica. A análise dos valores de DQO em efluentes e em águas de superfície é uma das mais expressivas para determinação do grau de poluição da água, esta análise reflete a quantidade total de componentes oxidáveis, seja carbono ou hidrogênio de hidrocarbonetos, nitrogênio (de proteínas, por exemplo), ou enxofre e fósforo de detergentes. A DQO pode ser considerada como um processo de oxidação química, onde se emprega o dicromato de potássio (K 2 Cr 2 O 7 ). Neste processo, o carbono orgânico de um carboidrato, por exemplo, é convertido em gás carbônico e água. Sabe-se que o poder de oxidação do dicromato de potássio é maior do que o que resulta mediante a ação de microrganismos. A resistência de substâncias aos ataques biológicos levou à necessidade de fazer uso de produtos químicos, sendo a matéria orgânica neste caso oxidada mediante um oxidante químico. É justamente aí que a DQO se diferencia da Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO), onde é medida a quantidade de oxigênio necessária para ocorrer à oxidação da matéria orgânica biodegradável, ou seja, na DBO não é necessário fazer uso de produtos químicos. A DQO é muito útil quando utilizada juntamente com a DBO para observar a biodegradabilidade de despejos. O método químico é mais rápido que o da DBO, tem duração de 2 a 3 horas enquanto que o outro equivale ao tempo de cinco dias. Página 6 de 65

7 Óleos e Graxas Os óleos e graxas são substâncias orgânicas de origem mineral, vegetal ou animal. Estas substâncias geralmente são hidrocarbonetos, gorduras, ésteres, entre outros. São raramente encontradas em águas naturais, normalmente oriundas de despejos e resíduos industriais, esgotos domésticos, efluentes de oficinas mecânicas, postos de gasolina, estradas e vias públicas. Óleos e graxas, de acordo com o procedimento analítico empregado, consiste no conjunto de substâncias que em determinado solvente consegue-se extrair da amostra e que não se volatiliza durante a evaporação do solvente a 100ºC. Essas substâncias, solúveis em n-hexano, compreendem ácidos graxos, gorduras animais, sabões, graxas, óleos vegetais, ceras, óleos minerais, etc. Os despejos de origem industrial são os que mais contribuem para o aumento de matérias graxas no corpos d água, entre eles os de refinarias, frigoríficos, saboarias, etc. A pequena solubilidade dos óleos e graxas constitui um fator negativo no que se refere à sua degradação em unidades de tratamento de despejos por processos biológicos e, causam problemas no tratamento d água quando presentes em mananciais utilizados para abastecimento público. A presença de material graxo nos corpos hídricos, além de acarretar problemas de origem estética, diminui a área de contato entre a superfície da água e o ar atmosférico, impedindo, dessa maneira, a transferência do oxigênio da atmosfera para a água. Os óleos e graxas em seu processo de decomposição reduzem o oxigênio dissolvido elevando a DBO 5,20 e a DQO, causando alteração no ecossistema aquático. Na legislação brasileira não existe limite estabelecido para esse parâmetro Oxigênio Dissolvido (OD) O oxigênio proveniente da atmosfera dissolve-se nas águas naturais, devido à diferença de pressão parcial. A concentração de saturação de oxigênio em uma água superficial é igual a 9,2 mg/l. A taxa de reintrodução de oxigênio dissolvido em águas naturais através da superfície depende das características hidráulicas e é proporcional à velocidade, sendo que a taxa de reaeração superficial em uma cascata é maior do que a de um rio de velocidade normal, que por sua vez apresenta taxa superior à de uma represa, coma velocidade normalmente bastante baixa. Outra fonte importante de oxigênio nas águas é a fotossíntese de algas. Este fenômeno ocorre em maior proporção em águas eutrofizadas, ou seja, aquelas em que a decomposição dos compostos orgânicos lançados levou à liberação de sais minerais no meio, especialmente os de nitrogênio e fósforo, que são utilizados como nutrientes pelas algas. Esta fonte não é muito significativa nos trechos de rios à jusante de fortes lançamentos de esgotos. A turbidez e a cor elevadas dificultam a penetração dos raios solares e apenas poucas espécies resistentes às condições severas de poluição conseguem sobreviver. A contribuição fotossintética de oxigênio só é expressiva após grande parte da atividade bacteriana na decomposição de matéria orgânica ter ocorrido, bem como após terem se desenvolvido também os protozoários que, além de decompositores, consomem bactérias clarificando as águas e permitindo a penetração de luz. Este efeito pode mascarar a avaliação do grau de poluição de uma água, quando se toma por base apenas a concentração de oxigênio dissolvido. Sob este aspecto, águas poluídas são aquelas que apresentam baixa concentração de oxigênio dissolvido (devido ao seu consumo na decomposição de compostos orgânicos), enquanto que as águas limpas apresentam concentrações de oxigênio dissolvido elevadas, chegando até a um pouco abaixo da concentração de saturação. No entanto, uma água eutrofizada pode apresentar, durante o período diurno, concentrações de oxigênio bem superiores a 10 mg/l, Página 7 de 65

8 mesmo em temperaturas superiores a 20 C, caracterizando uma situação de supersaturação. Isto ocorre principalmente em lagos de baixa velocidade aonde chegam a se formar crostas verdes de algas à superfície. Nas lagoas de estabilização fotossintéticas, usadas para o tratamento de esgotos, recorre-se a esta fonte natural de oxigênio para a decomposição da matéria orgânica pelos microrganismos heterotróficos que, por sua vez, produzem gás carbônico, matéria-prima para o processo fotossintético. Existem outros processos de tratamento de esgotos em que a aeração do meio é feita artificialmente, empregando-se aeradores superficiais eletro-mecânico ou máquinas sopradoras de ar em tubulações, contendo difusores para a redução dos tamanhos das bolhas. Novos sistemas de aeração vem sendo continuamente desenvolvidos. São utilizados também processos nos quais, ao invés de aeração, introduz-se oxigênio puro diretamente no reator biológico. Uma adequada provisão de oxigênio dissolvido é essencial para a manutenção de processos de autodepuração em sistemas aquáticos naturais e estações de tratamento de esgotos. Através de medição do teor de oxigênio dissolvido, os efeitos de resíduos oxidáveis sobre águas receptoras e a eficiência do tratamento dos esgotos, durante a oxidação bioquímica, podem ser avaliados. Os níveis de oxigênio dissolvido também indicam a capacidade de um corpo d água natural manter a vida aquática Potencial Hidrogeniônico (ph) Por influir em diversos equilíbrios químicos que ocorrem naturalmente ou em processos unitários de tratamento de águas, o ph é um parâmetro importante em muitos estudos no campo do saneamento ambiental. A influência do ph sobre os ecossistemas aquáticos naturais dá-se diretamente devido a seus efeitos sobre a fisiologia das diversas espécies. Também o efeito indireto é muito importante podendo, em determinadas condições de ph, contribuírem para a precipitação de elementos químicos tóxicos como metais pesados; outras condições podem exercer efeitos sobre as solubilidades de nutrientes. Desta forma, as restrições de faixas de ph são estabelecidas para as diversas classes de águas naturais, tanto de acordo com a legislação federal, quanto pela legislação estadual. Os critérios de proteção à vida aquática fixam o ph entre 6 e 9. Nos sistemas biológicos formados nos tratamentos de esgotos, o ph é também uma condição que influi decisivamente no processo. Normalmente, a condição de ph que corres- Página 8 de 65

9 ponde à formação de um ecossistema mais diversificado e a um tratamento mais estável é a de neutralidade, tanto em meios aeróbios como nos anaeróbios. Nos reatores anaeróbios, a acidificação do meio é acusada pelo decréscimo do ph do lodo, indicando situação de desequilíbrio. A produção de ácidos orgânicos voláteis pelas bactérias acidificadoras e a não utilização destes últimos pelas metanobactérias, é uma situação de desequilíbrio que pode ser devido a diversas causas. O decréscimo no valor do ph que a princípio funciona como indicador do desequilíbrio, passa a ser causa se não for corrigido a tempo. É possível que alguns efluentes industriais possam ser tratados biologicamente em seus valores naturais de ph, por exemplo, em torno de 5,0. Nesta condição, o meio talvez não permita uma grande diversificação hidrobiológica, mas pode acontecer que os grupos mais resistentes, algumas bactérias e fungos, principalmente, tornem possível a manutenção de um tratamento eficiente e estável. Mas, em geral, procede-se à neutralização prévia do ph dos efluentes industriais antes de serem submetidos ao tratamento biológico. Nas estações de tratamento de águas, são várias as unidades cujo controle envolve as determinações de ph. A coagulação e a floculação que a água sofre inicialmente é um processo unitário dependente do ph; existe uma condição denominada ph ótimo de floculação que corresponde à situação em que as partículas coloidais apresentam menor quantidade de carga eletrostática superficial. A desinfecção pelo cloro é um outro processo dependente do ph. Em meio ácido, a dissociação do ácido hipocloroso formando hipoclorito é menor, sendo o processo mais eficiente, conforme será visto. A própria distribuição da água final é afetada pelo ph. Sabe-se que as águas ácidas são corrosivas, ao passo que as alcalinas são incrustantes. Por isso, o ph da água final deve ser controlado, para que os carbonatos presentes sejam equilibrados e não ocorra nenhum dos dois efeitos indesejados mencionados. O ph é padrão de potabilidade, devendo as águas para abastecimento público apresentar valores entre 6,5 e 8,5, de acordo com a Portaria 1469 do Ministério da Saúde. Outros processos físico-químicos de tratamento, como o abrandamento pela cal, são dependentes do ph. No tratamento físico-químico de efluentes industriais muitos são os exemplos de reações dependentes do ph: a precipitação química de metais pesados ocorre em ph elevado, à oxidação química de cianeto ocorre em ph elevado, à redução do cromo hexavalente à forma trivalente ocorre em ph baixo; a oxidação química de fenóis em ph baixo; a quebra de emulsões oleosas mediante acidificação; o arraste de amônia convertida à forma gasosa dá-se mediante elevação de ph, etc. Desta forma, o ph é um parâmetro importante no controle dos processos físico-químicos de tratamento de efluentes industriais Condutividade A condutividade é a expressão numérica da capacidade de uma água conduzir a corrente elétrica. Depende das concentrações iônicas e da temperatura e indica a quantidade de sais existentes na coluna d água e, portanto, representa uma medida indireta da concentração de poluentes. Em geral, níveis superiores a 100 µs/cm indicam ambientes impactados. A condutividade também fornece uma boa indicação das modificações na composição de uma água, especialmente na sua concentração mineral, mas não fornece nenhuma indicação das quantidades relativas dos vários componentes. A condutividade da água aumenta à medida que mais sólidos dissolvidos são adicionados. Altos valores podem indicar características corrosivas da água Fenóis Página 9 de 65

10 Os fenóis e seus derivados aparecem nas águas naturais através das descargas de efluentes industriais. Indústrias de processamento da borracha, colas e adesivos, resinas impregnantes, componentes elétricos (plásticos) e as siderúrgicas, entre outras, são responsáveis pela presença de fenóis nas águas naturais. Os fenóis são tóxicos ao homem, aos organismos aquáticos e microrganismos que tomam parte dos sistemas de tratamento de esgotos sanitários e de efluentes industriais. Em sistemas de lodos ativados, concentrações de fenóis na faixa de 50 a 200 mg/l trazem inibição, sendo que 40 mg/l são suficientes para a inibição da nitrificação. Na digestão anaeróbia, 100 a 200 mg/l de fenóis também provocam inibição. Estudos recentes têm demonstrado que, sob processo de aclimatação, concentrações de fenol superiores a 1000 mg/l podem ser admitidas em sistemas de lodos ativados. Em pesquisas em que o reator biológico foi alimentado com cargas decrescentes de esgoto sanitário e com carga constante de efluente sintético em que o único tipo de substrato orgânico era o fenol puro, conseguiu-se ao final a estabilidade do reator alimentado somente com o efluente sintético contendo 1000 mg/l de fenol. Nas águas naturais, os padrões para os compostos fenólicos são bastante restritivos, tanto na legislação federal quanto na do Estado de São Paulo. Nas águas tratadas, os fenóis reagem com o cloro livre formando os clorofenóis que produzem sabor e odor na água Metais a) Alumínio (Al) O alumínio e seus sais são usados no tratamento da água, como aditivo alimentar, na fabricação de latas, telhas, papel alumínio, na indústria farmacêutica, etc. O alumínio atinge a atmosfera como particulado, derivado de poeiras dos solos e por erosão originada da combustão do carvão. Na água, o metal pode ocorrer em diferentes formas e é influenciado pelo ph, temperatura e presença de fluoretos, sulfatos, matéria orgânica e outros ligantes. A solubilidade é baixa em ph entre 5,5 e 6,0. As concentrações de alumínio dissolvido em águas com ph neutro variam de 0,001 a 0,05 mg/l, mas aumentam para 0,5-1 mg/l em águas mais ácidas ou ricas em matéria orgânica. Em águas com extrema acidez, afetadas por descargas de mineração, as concentrações de alumínio dissolvido podem ser maiores que 90 mg/l. Na água potável, os níveis do metal variam de acordo com a fonte de água e com os coagulantes à base de alumínio que são usados no tratamento da água. Estudos americanos mostraram que as concentrações de alumínio, na água tratada com coagulante, variaram de 0,01 a 1,3 mg/l, com uma concentração média de 0,16 mg/l. O alumínio deve apresentar maiores concentrações em profundidade, onde o ph é menor e pode ocorrer anaerobiose. Se a estratificação e conseqüente anaerobiose não forem muito fortes, o teor de alumínio diminui no corpo de água como um todo, à medida que se distancia a estação das chuvas. O aumento da concentração de alumínio está associado com o período de chuvas e, portanto, com a alta turbidez. Outro aspecto da química do alumínio é sua dissolução no solo para neutralizar a entrada de ácidos com as chuvas ácidas. Nesta forma, ele é extremamente tóxico à vegetação e pode ser escoado para os corpos d água. A principal via de exposição humana não ocupacional é pela ingestão de alimentos e á- gua. Não há indicações de que o alumínio apresente toxicidade aguda por via oral, apesar de ampla ocorrência em alimentos, água potável e medicamentos. Não há indicação que o alumínio seja carcinogênico. b) Bário (Ba) Os compostos de bário são usados na indústria da borracha, têxtil, cerâmica, farmacêutica, entre outras. Ocorre naturalmente na água, na forma de carbonatos em algumas fon- Página 10 de 65

11 tes minerais, geralmente em concentrações entre 0,7 e 900 µg/l. Não é um elemento essencial ao homem e em elevadas concentrações causa efeitos no coração, no sistema nervoso, constrição dos vasos sangüíneos, elevando a pressão arterial. A morte pode o- correr em poucas horas ou dias dependendo da dose e da solubilidade do sal de bário. c) Cádmio (Cd) O cádmio é liberado ao ambiente por efluentes industriais, principalmente, de galvanoplastias, produção de pigmentos, soldas, equipamentos eletrônicos, lubrificantes e acessórios fotográficos, bem como por poluição difusa causada por fertilizantes e poluição do ar local. Normalmente a concentração de cádmio em águas não poluídas é inferior a 1 µg/l. A água potável apresenta baixas concentrações, geralmente entre 0,01 e 1 µg/l, entretanto pode ocorrer contaminação devido à presença de cádmio como impureza no zinco de tubulações galvanizadas, soldas e alguns acessórios metálicos. A principal via de exposição para a população não exposta ocupacionalmente ao cádmio e não fumante é a oral. A ingestão de alimentos ou água contendo altas concentrações de cádmio causa irritação no estômago, levando ao vômito, diarréia e, às vezes, morte. Na exposição crônica o cádmio pode danificar os rins. No Japão, na década de 60, a contaminação da água que irrigava as plantações de arroz causou a doença conhecida como Itai-Itai, caracterizada por extrema dor generalizada, dano renal e fragilidade óssea. Experimentos com animais demonstram que o metal produz efeitos tóxicos em vários órgãos, como fígado, rins, pulmão e pâncreas. É um metal que se acumula em organismos aquáticos, possibilitando sua entrada na cadeia alimentar. d) Chumbo (Pb) O chumbo está presente no ar, no tabaco, nas bebidas e nos alimentos. Nestes, o chumbo tem ampla aplicação industrial, como na fabricação de baterias, tintas, esmaltes, inseticidas, vidros, ligas metálicas etc. A presença do metal na água ocorre por deposição atmosférica ou lixiviação do solo. O chumbo raramente é encontrado na água de torneira, exceto quando os encanamentos são à base de chumbo, ou soldas, acessórios ou outras conexões. A exposição da população em geral ocorre principalmente por ingestão de alimentos e bebidas contaminados. O chumbo pode afetar quase todos os órgãos e sistemas do corpo, mas o mais sensível é o sistema nervoso, tanto em adultos como em crianças. A exposição aguda causa sede intensa, sabor metálico, inflamação gastrintestinal, vômitos e diarréias. Na exposição prolongada são observados efeitos renais, cardiovasculares, neurológicos e nos músculos e ossos, entre outros. É um composto cumulativo provocando um envenenamento crônico denominado saturnismo. As doses letais para peixes variam de 0,1 a 0,4 mg/l, embora alguns resistam até 10 mg/l em condições experimentais. e) Cobre (Cu) O cobre tem vários usos, como na fabricação de tubos, válvulas, acessórios para banheiro e está presente em ligas e revestimentos. Na forma de sulfato (CuSO 4.5H 2 O) é usado como algicida. As fontes de cobre para o meio ambiente incluem minas de cobre ou de outros metais, corrosão de tubulações de latão por águas ácidas, efluentes de estações de tratamento de esgotos, usa de compostos de cobre como algicidas aquáticos, escoamento superficial e contaminação da água subterrânea a partir do uso agrícola do cobre e precipitação atmosférica de fontes industriais. O cobre ocorre naturalmente em todas as plantas e animais e é um nutriente essencial em baixas doses. Estudos indicam que uma concentração de 20 mg/l de cobre ou um teor total de 100 mg/l por dia na água é capaz de produzir intoxicações no homem, com lesões no fígado. Concentrações acima de 2,5 mg/l transmitem sabor amargo à água; acima de 1 mg/l produz coloração em louças e sanitários. Para peixes, muito mais que para o homem, as doses elevadas de cobre são extremamente nocivas. Concentrações de 0,5 mg/l são letais para trutas, carpas, bagres, Página 11 de 65

12 peixes vermelhos de aquários ornamentais e outros. Os micro-organismos morrem em concentrações acima de 1,0 mg/l. f) Cromo O cromo é utilizado na produção de ligas metálicas, estruturas da construção civil, fertilizantes, tintas, pigmentos, curtumes, preservativos para madeira, entre outros usos. A maioria das águas superficiais contem entre 1 e 10 µg/l de cromo. A concentração do metal na água subterrânea geralmente é baixa (< 1 µg/l). Na forma trivalente, o cromo é essencial ao metabolismo humano e sua carência causa doenças. Na forma hexavalente, é tóxico e cancerígeno. Os limites máximos são estabelecidos basicamente em função do cromo hexavalente. g) Ferro O ferro aparece principalmente em águas subterrâneas devido à dissolução do minério pelo gás carbônico da água, conforme a reação: Fe + CO 2 + ½ O 2 à FeCO 3 O carbonato ferroso é solúvel e freqüentemente encontrado em águas de poços contendo elevados níveis de concentração de ferro. Nas águas superficiais, o nível de ferro aumenta nas estações chuvosas devido ao carreamento de solos e a ocorrência de processos de erosão das margens. Também poderá ser importante a contribuição devida a efluentes industriais, pois muitas indústrias metalúrgicas desenvolvem atividades de remoção da camada oxidada (ferrugem) das peças antes de seu uso, processo conhecido por decapagem, que normalmente é procedida através da passagem da peça em banho ácido. Nas águas tratadas para abastecimento público, o emprego de coagulantes a base de ferro provoca elevação em seu teor. O ferro, apesar de não se constituir em um tóxico, traz diversos problemas para o abastecimento público de água. Confere cor e sabor à água, provocando manchas em roupas e utensílios sanitários. Também traz o problema do desenvolvimento de depósitos em canalizações e de ferro-bactéria, provocando a contaminação biológica da água na própria rede de distribuição. No tratamento de águas para abastecimento, deve-se destacar a influência da presença de ferro na etapa de coagulação e floculação. As águas que contêm ferro caracterizam-se por apresentar cor elevada e turbidez baixa. Os flocos formados geralmente são pequenos, ditos pontuais, com velocidades de sedimentação muito baixa. Em muitas estações de tratamento de água, este problema só é resolvido mediante a aplicação de cloro, denominada de pré-cloração. Através da oxidação do ferro pelo cloro, os flocos tornam-se maiores e a estação passa a apresentar um funcionamento aceitável. No entanto, é conceito clássico que, por outro lado, a pré-cloração de águas deve ser evitada, pois em caso da existência de certos compostos orgânicos chamados precursores, o cloro reage com eles formando trihalometanos, associados ao desenvolvimento do câncer. h) Manganês O manganês e seus compostos são usados na indústria do aço, ligas metálicas, baterias, vidros, oxidantes para limpeza, fertilizantes, vernizes, suplementos veterinários, entre outros usos. Ocorre naturalmente na água superficial e subterrânea, no entanto, as atividades antropogênicas são também responsáveis pela contaminação da água. Raramente atinge concentrações de 1,0 mg/l em águas superficiais naturais e, normalmente, está presente em quantidades de 0,2 mg/l ou menos. Desenvolve coloração negra na água, podendo se apresentar nos estados de oxidação Mn+2 (mais solúvel) e Mn+4 (menos solúvel). Concentração menor que 0,05 mg/l geralmente é aceita por consumidores, devido ao fato de não ocorrerem, nesta faixa de concentração, manchas negras ou depósitos de seu óxido nos sistemas de abastecimento de água. É muito usado na indústria do aço. O manganês é um elemento essencial para muitos organismos, incluindo o ser humano. A Página 12 de 65

13 principal exposição humana ao manganês é por consumo de alimentos, entretanto devido ao controle homeostático que o homem sobre o metal, geralmente o manganês não é considerado muito tóxico quando ingerido com a dieta. i) Mercúrio O mercúrio é usado na produção eletrolítica do cloro, em equipamentos elétricos, amalgamas e como matéria prima para compostos de mercúrio. No Brasil é largamente utilizado em garimpos para extração do ouro. Casos de contaminação já foram identificados no Pantanal, no norte brasileiro e em outras regiões. Está presente na forma inorgânica na água superficial e subterrânea. As concentrações geralmente estão abaixo de 0,5 µg/l, embora depósitos de minérios possam elevar a concentração do metal na água subterrânea. Entre as fontes antropogênicas de mercúrio no meio aquático destacam-se as indústrias cloro-álcali de células de mercúrio, vários processos de mineração e fundição, efluentes de estações de tratamento de esgotos, indústrias de tintas, etc. A principal via de exposição humana ao mercúrio é por ingestão de alimentos. O metal é altamente tóxico ao homem, sendo que doses de 3 a 30 gramas são letais. Apresenta e- feito cumulativo e provoca lesões cerebrais. A intoxicação aguda é caracterizada por náuseas, vômitos, dores abdominais, diarréia, danos nos ossos e morte. Esta intoxicação pode ser fatal em 10 dias. A intoxicação crônica afeta glândulas salivares, rins e altera as funções psicológicas e psicomotoras. Em Minamata (Japão), o lançamento de grande quantidade de mercúrio orgânico - metil mercúrio - contaminou peixes e moradores da região, provocando graves lesões neurológicas e mortes. O pescado é um dos maiores contribuintes para a transferência de mercúrio para o homem, sendo que este se mostra mais tóxico na forma de compostos organo-metálicos. j) Níquel O níquel e seus compostos são utilizados em galvanoplastia, na fabricação de aço inoxidável, manufatura de baterias Ni-Cd, moedas, pigmentos, entre outros usos. Concentrações de níquel em águas superficiais naturais podem chegar a 0,1 mg/l; valores elevados podem ser encontrados em áreas de mineração. Na água potável, a concentração do metal normalmente é menor que 0,02 mg/l, embora a liberação de níquel de torneiras e a- cessórios possa contribuir para valores acima de 1 mg/l. A maior contribuição antropogênica para o meio ambiente é a queima de combustíveis, além da mineração e fundição do metal, fusão e modelagem de ligas, indústrias de eletrodeposição, fabricação de alimentos, artigos de panificadoras, refrigerantes e sorvetes aromatizados. Doses elevadas de níquel podem causar dermatites nos indivíduos mais sensíveis. A principal via de exposição para a população não exposta ocupacionalmente ao níquel e não fumante é o consumo de alimentos. A ingestão de elevadas doses de sais causa irritação gástrica. O efeito adverso mais comum da exposição ao níquel é uma reação alérgica; cerca de 10 a 20% da população é sensível ao metal. k) Potássio Potássio é encontrado em baixas concentrações nas águas naturais, já que rochas que contenham potássio são relativamente resistentes às ações do tempo. Entretanto, sais de potássio são largamente usados na indústria e em fertilizantes para agricultura, entrando nas águas doces através das descargas industriais e lixiviação das terras agrícolas. O potássio é usualmente encontrado na forma iônica e os sais são altamente solúveis. Ele é pronto para ser incorporado em estruturas minerais e acumulado pela biota aquática, pois é um elemento nutricional essencial. As concentrações em águas naturais são usualmente menores que 10 mg/l. Valores da ordem de grandeza de 100 e mg/l, podem indicar a ocorrência de fontes quentes e salmouras, respectivamente. l) Sódio Página 13 de 65

14 Todas as águas naturais contêm algum sódio já que é um dos elementos mais abundantes na Terra e seus sais são altamente solúveis em água, encontrando-o na forma iônica (Na+), e nas plantas e animais, já que é um elemento ativo para os organismos vivos. O aumento dos níveis na superfície da água pode provir de esgotos, efluentes industriais e uso de sais em rodovias para controlar neve e gelo. A última fonte citada também contribui para aumentar os níveis de sódio nas águas subterrâneas. Nas áreas litorâneas, a intrusão de águas marinhas pode também resultar em níveis mais elevados. Concentração de sódio na superfície natural das águas varia consideravelmente, dependendo das condições geológicas do local, descargas de efluentes e uso sazonal de sais em rodovias. Valores podem estender-se de 1 mg/l ou menos até 10 mg/l ou mais em salmoura natural. Muitas águas superficiais, incluindo aquelas que recebem efluentes, têm níveis bem abaixo de 50 mg/l. As concentrações nas águas subterrâneas freqüentemente excedem 50 mg/l. Embora a concentração de sódio na água potável geralmente seja menor que 20 mg/l, esse valor pode ser excedido em alguns países, porém concentração acima de 200 mg/l pode dar à água um gosto não aceitável. O sódio é comumente medido onde a água é utilizada para dessedentação de animais ou para agricultura, particularmente na irrigação. Quando o teor de sódio em certos tipos de solo é elevado, sua estrutura pode degradar-se pelo restrito movimento da água, afetando o crescimento das plantas. m) Zinco O zinco e seus compostos são muito usados na fabricação de ligas e latão, galvanização do aço, na borracha como pigmento branco, suplementos vitamínicos, protetores solares, desodorantes, xampus, etc. A presença de zinco é comum nas águas superficiais naturais, em concentrações geralmente abaixo de 10 µg/l; em águas subterrâneas ocorre entre µg/l. Na água de torneira, a concentração do metal pode ser elevada devido à dissolução do zinco das tubulações. O zinco é um elemento essencial ao corpo humano em pequenas quantidades. A atividade da insulina e diversos compostos enzimáticos dependem da sua presença. O zinco só se torna prejudicial à saúde quando ingerido em concentrações muito elevadas, o que é extremamente raro, e, neste caso, pode acumularse em outros tecidos do organismo humano. Nos animais, a deficiência em zinco pode conduzir ao atraso no crescimento. A água com elevada concentração de zinco tem aparência leitosa e produz um sabor metálico ou adstringente quando aquecida Cloreto (Cl) O cloreto é o ânion Cl- que se apresenta nas águas subterrâneas, oriundo da percolação da água através de solos e rochas. Nas águas superficiais são fontes importantes as descargas de esgotos sanitários, sendo que cada pessoa expele através da urina cerca 6 g de cloreto por dia, o que faz com que os esgotos apresentem concentrações de cloreto que ultrapassam a 15 mg/l. Diversos são os efluentes industriais que apresentam concentrações de cloreto elevadas como os da indústria do petróleo, algumas indústrias farmacêuticas, curtumes, etc. Nas regiões costeiras, através da chamada intrusão da cunha salina, são encontradas águas com níveis altos de cloreto. Nas águas tratadas, a adição de cloro puro ou em solução leva a uma elevação do nível de cloreto, resultante das reações de dissociação do cloro na água. Para as águas de abastecimento público, a concentração de cloreto constitui-se em padrão de potabilidade, segundo a Portaria 1469 do Ministério da Saúde. O cloreto provoca sabor salgado na água, sendo o cloreto de sódio o mais restritivo por provocar sabor em concentrações da ordem de 250 mg/l, valor este que é tomado como padrão de potabilidade. No caso do cloreto de cálcio, o sabor só é perceptível em concentrações de cloreto Página 14 de 65

15 superior a 1000 mg/l. Embora haja populações árabes adaptadas no uso de águas contendo mg/l de cloreto, são conhecidos também seus efeitos laxativos. Da mesma forma que o sulfato, sabe-se que o cloreto também interfere no tratamento a- naeróbio de efluentes industriais, constituindo-se igualmente em interessante campo de investigação científica. O cloreto provoca corrosão em estruturas hidráulicas, como por exemplo, em emissários submarinos para a disposição oceânica de esgotos sanitários, que por isso têm sido construídos com polietileno de alta densidade (PEAD). Interferem na determinação da DQO e embora esta interferência seja atenuada pela adição de sulfato de mercúrio, as análises de DQO da água do mar não apresentam resultados confiáveis. Interfere também na determinação de nitratos. Também eram utilizados como indicadores da contaminação por esgotos sanitários, podendo-se associar a elevação do nível de cloreto em um rio com o lançamento de esgotos sanitários. Hoje, porém, o teste de coliformes fecais é mais preciso para esta função. O cloreto apresenta também influência nas características dos ecossistemas aquáticos naturais, por provocarem alterações na pressão osmótica em células de microrganismos Fluoreto O flúor é o mais eletronegativo de todos os elementos químico, tão reativo que nunca é encontrado em sua forma elementar na natureza, sendo normalmente encontrado na sua forma combinada como fluoreto. O flúor é o 17º elemento em abundância na crosta terrestre representando de 0,06 a 0,9% e ocorrendo principalmente na forma de fluorita (CaF2), Fluoroapatita (C10(PO 4 ) 6 ) e criolita (Na 3 AlF 6 ). Porém, para que haja disponibilidade de fluoreto livre, ou seja, disponível biologicamente, são necessárias condições ideais de solo, presença de outros minerais ou outros componentes químicos e água. Traços de fluoreto são normalmente encontrados em águas naturais e concentrações elevadas geralmente estão associadas com fontes subterrâneas. Em locais onde existem minerais ricos em flúor, tais como próximos a montanhas altas ou áreas com depósitos geológicos de o- rigem marinha, concentrações de até 10 mg/l ou mais são encontradas. A maior concentração de flúor registrada em águas naturais é de mg/l, no Quênia. O fluossilicato de sódio era o composto mais utilizado, tendo sido substituído pelo ácido fluossilícico em diversas estações de tratamento de água. Apesar da corrosividade do á- cido, o fato de se apresentar na forma líquida facilita sua aplicação e o controle seguro das dosagens, condição fundamental para a fluoretação. O fluoreto de sódio é muito caro e o fluoreto de cálcio, pouco solúvel. Alguns efluentes industriais também descarregam fluoreto nas águas naturais, tais como as indústrias de vidro e de fios condutores de eletricidade. No ar, a presença de fluoreto deve-se principalmente a emissões industriais e sua concentração varia com o tipo de atividade. Estima-se um valor de exposição abaixo de 1µg/L, pouco significativo em relação à quantidade ingerida através da água e de alimentos. Todos os alimentos possuem ao menos traços de fluoreto. Os vegetais possuem concentrações maiores principalmente devido à absorção da água e do solo. Alguns alimentos tais como peixes, certos vegetais e chá, possuem altas concentrações de fluoreto. O uso da água fluoretada na preparação de alimentos pode dobrar a quantidade de fluoreto presente. Estima-se uma quantidade diária ingerida de 0,2 a 3,1 mg para adultos e 0,5 mg para crianças de 1 a 3 anos. Outras fontes de fluoreto são pasta de dente, gomas de mascar, vitaminas e remédios. O uso tópico de fluoreto contribui para uma absorção maior. O fluoreto ingerido através da água é quase completamente absorvido pelo corpo humano, enquanto que o flúor presente nos alimentos não é totalmente absorvido; em alguns casos como através de peixes e outras carnes, chega apenas a 25%. Uma vez absorvido, o fluoreto é distribuído rapida- Página 15 de 65

16 mente pelo corpo humano, grande parte é retida nos ossos, enquanto que uma pequena parte nos dentes. O fluoreto pode ser excretado pela urina e sua eliminação é influenciada por uma série de fatores tais como o estado de saúde da pessoa e seu grau de exposição a esta substância. O fluoreto é adicionado às águas de abastecimento público para conferir-lhes proteção à cárie dentária. O fluoreto reduz a solubilidade da parte mineralizada do dente, tornando mais resistente à ação de bactérias e inibe processos enzimáticos que dissolvem a substância orgânica protéica e o material calcificante do dente. Constitui-se também em meio impróprio ao desenvolvimento de Lactobacilus acidophilus. Nesse sentido, a fluoretação das águas deve ser executada sob controle rigoroso, utilizando-se bons equipamentos de dosagem e implantando-se programas efetivos de controle de residual de fluoreto na rede de abastecimento de água, o que nem sempre tem acontecido. Os benefícios da aplicação de fluoreto em águas para a prevenção da cárie dentária são reconhecidos. Estudos desenvolvidos nos Estados Unidos demonstram que, para as condições lá existentes, os seguintes resultados podem ser esperados: o índice utilizado é o número de dentes cariados, perdidos e obturados por cem crianças. Os estudos são conclusivos de que para concentrações de fluoreto acima de 1,5 mg/l, ocorre aumento na incidência da fluorose dentária; para concentrações de fluoreto da ordem de 1,0 mg/l, ocorre redução do c.p.o. da ordem de 60% sem ocorrer fluorose; para concentrações de fluoreto menores que 1,0 mg/l, ocorrem menores reduções percentuais na redução da cárie. Na verdade, o que é necessária é a ingestão de 1,5 mg/dia de fluoreto, o que para um consumo de água de 1,2 a 1,6 litros por dia, resulta em concentrações da ordem de 1,0 mg/l. A Portaria 518 estabelece um valor máximo permitido para fluoreto de 1,5 mg/l na água potável Fósforo Total O fósforo aparece em águas naturais devido principalmente às descargas de esgotos sanitários. Nestes, os detergentes superfosfatados empregados em larga escala domesticamente constituem a principal fonte. Alguns efluentes industriais, como os de indústrias de fertilizantes, pesticidas, químicas em geral, conservas alimentícias, abatedouros, frigoríficos e laticínios, apresentam fósforo em quantidades excessivas. As águas drenadas em áreas agrícolas e urbanas também podem provocar a presença excessiva de fósforo em águas naturais. O fósforo pode se apresentar nas águas sob três formas diferentes. Os fosfatos orgânicos são a forma em que o fósforo compõe moléculas orgânicas, como a de um detergente, por exemplo. Os ortofosfatos são representados pelos radicais, que se combinam com cátions formando sais inorgânicos nas águas e os polifosfatos, ou fosfatos condensados, polímeros de ortofosfatos. Esta terceira forma não é muito importante nos estudos de controle de qualidade das águas, porque sofre hidrólise, convertendo-se rapidamente em ortofosfatos nas águas naturais. Assim como o nitrogênio, o fósforo constitui-se em um dos principais nutrientes para os processos biológicos, ou seja, é um dos chamados macro-nutrientes, por ser exigido também em grandes quantidades pelas células. Nesta qualidade, torna-se parâmetro imprescindível em programas de caracterização de efluentes industriais que se pretende tratar por processo biológico. Em processos aeróbios, como informado anteriormente, exige-se uma relação DBO:N:P mínima de 100:5:1, enquanto que em processos anaeróbios temse exigido a relação DQO:N:P mínima de 350:7:1. Os esgotos sanitários no Brasil apresentam, tipicamente, concentração de fósforo total na faixa de 6 a 10 mgp/l, não exercendo efeito limitante sobre o tratamento biológico. Alguns efluentes industriais, porém, não possuem fósforo em suas composições, ou apresentam concentrações muito baixas. Página 16 de 65

17 Neste caso, deve-se adicionar artificialmente compostos contendo fósforo como o monoamônio-fosfato (MAP) que, por ser usado em larga escala como fertilizante, apresenta custo relativamente baixo. Ainda por ser nutriente para processos biológicos, o excesso de fósforo em esgotos sanitários e efluentes industriais conduz a processos de eutrofização das águas naturais Ortofosfato Solúvel Os ortofosfatos são biodisponíveis e uma vez assimilados, são convertidos em fosfato orgânico e em fosfatos condensados. Após a morte de um organismo, os fosfatos condensados são liberados na água; entretanto, não estão disponíveis para absorção biológica até que sejam hidrolizados por bactérias para ortofosfatos Série de Nitrogênio - (amônia, nitrato, nitrito e nitrogênio orgânico) As fontes de nitrogênio nas águas naturais são diversas. Os esgotos sanitários constituem em geral a principal fonte, lançando nas águas nitrogênio orgânico devido à presença de proteínas e nitrogênio amoniacal, pela hidrólise da uréia na água, etc. Alguns efluentes industriais também concorrem para as descargas de nitrogênio orgânico e amoniacal nas águas, como algumas indústrias químicas, petroquímicas, siderúrgicas, farmacêuticas, conservas alimentícias, matadouros, frigoríficos e curtumes. A atmosfera é outra fonte importante devido a diversos mecanismos como a biofixação desempenhada por bactérias e algas, que incorporam o nitrogênio atmosférico em seus tecidos, contribuindo para a presença de nitrogênio orgânico nas águas; a fixação química, reação que depende da presença de luz, concorre para as presenças de amônia e nitratos nas águas e as lavagens da atmosfera poluída pelas águas pluviais concorrem para as presenças de partículas contendo nitrogênio orgânico bem como para a dissolução de amônia e nitratos. Nas á- reas agrícolas, o escoamento das águas pluviais pelos solos fertilizados também contribui para a presença de diversas formas de nitrogênio. Também nas áreas urbanas, a drenagem das águas pluviais, associadas às deficiências do sistema de limpeza pública, constituem fonte difusa de difícil caracterização. Como visto, o nitrogênio pode ser encontrado nas águas nas formas de nitrogênio orgânico, amoniacal, nitrito e nitrato. As duas primeiras chamam-se formas reduzidas e as duas últimas, oxidadas. Pode-se associar a idade da poluição com relação entre as formas de nitrogênio. Ou seja, se for coletada uma amostra de água de um rio poluído e as análises demonstrarem predominância das formas reduzidas significa que o foco de poluição se encontra próximo; se prevalecer nitrito e nitrato denota que as descargas de esgotos se encontram distantes. Nas zonas de autodepuração natural em rios, distinguem-se as presenças de nitrogênio orgânico na zona de degradação, amoniacal na zona de decomposição ativa, nitrito na zona de recuperação e nitrato na zona de águas limpas. Os compostos de nitrogênio são nutrientes para processos biológicos são caracterizados como macronutrientes pois, depois do carbono, o nitrogênio é o elemento exigido em maior quantidade pelas células vivas. Quando descarregados nas águas naturais, conjuntamente com o fósforo e outros nutrientes presentes nos despejos, provocam o enriquecimento do meio, tornando-o mais fértil e possibilitam o crescimento em maior extensão dos seres vivos que os utilizam, especialmente as algas, o que é chamado de eutrofização. Quando as descargas de nutrientes são muito fortes, dá-se o florescimento muito intenso de gêneros que predominam em cada situação em particular. Estas grandes concentrações de algas podem trazer prejuízos aos múltiplos usos dessas águas, prejudicando seriamente o abastecimento público ou causando poluição por morte e decomposição. O controle da eutrofização, através da redução do aporte de nitrogênio é comprometido Página 17 de 65

18 pela multiplicidade de fontes, algumas muito difíceis de serem controladas como a fixação do nitrogênio atmosférico, por parte de alguns gêneros de algas. Por isso, deve-se investir preferencialmente no controle das fontes de fósforo. Deve ser lembrado também que os processos de tratamento de esgotos empregados atualmente no Brasil, não são otimizados para a remoção de nutrientes e os efluentes finais tratados liberam grandes quantidades destes que também podem dar margem à ocorrência do processo de eutrofização. Nos reatores biológicos das estações de tratamento de esgotos, o carbono, o nitrogênio e o fósforo, têm que se apresentar em proporções adequadas para possibilitar o crescimento celular sem limitações nutricionais. Com base na composição das células dos microrganismos que formam parte dos tratamentos, costuma-se exigir uma relação DBO 5,20 :N:P mínima de 100:5:1 em processos aeróbios e uma relação DQO:N:P de pelo menos 350:7:1 em reatores anaeróbios. Deve ser notado que estas exigências nutricionais podem variar de um sistema para outro, principalmente em função do tipo de substrato. Os esgotos sanitários são bastante diversificados em compostos orgânicos; já alguns efluentes industriais possuem composição bem mais restrita, com efeito sobre o ecossistema a ser formado nos reatores biológicos para o tratamento e sobre a relação C/N/P. No tratamento de esgotos sanitários, estes nutrientes encontram-se em excesso, não havendo necessidade de adicioná-los artificialmente, ao contrário, o problema está em removê-los. Alguns efluentes industriais, como é o caso dos produtores de celulose, que são compostos basicamente de carboidratos, não possuindo praticamente nitrogênio e fósforo, estes devem ser adicionados de forma a perfazer as relações recomendadas, utilizando-se para isto uréia granulada, rica em nitrogênio e fosfato de amônia que possui nitrogênio e fósforo, dentre outros produtos comerciais. Pela legislação federal em vigor, o nitrogênio amoniacal é padrão de classificação das águas naturais e padrão de emissão de esgotos. A amônia é um tóxico bastante restritivo à vida dos peixes, sendo que muitas espécies não suportam concentrações acima de 5 mg/l. Além disso, como visto anteriormente, a amônia provoca consumo de oxigênio dissolvido das águas naturais ao ser oxidado biologicamente, a chamada DBO de segundo estágio. Por estes motivos, a concentração de nitrogênio amoniacal é importante parâmetro de classificação das águas naturais e normalmente utilizado na constituição de índices de qualidade das águas. Os nitratos são tóxicos, causando uma doença chamada metahemoglobinemia infantil, que é letal para crianças (o nitrato reduz-se a nitrito na corrente sangüínea, competindo com o oxigênio livre, tornando o sangue azul) Série de Enxofre (Sulfeto e Sulfato) O sulfeto de hidrogênio (H 2 S) é um composto liberado em vários processos industriais, tais como o de produção de celulose e papel, curtumes, petroquímicas e cervejarias. Ele é altamente tóxico para a vida aquática, mesmo em baixas concentrações. Também o é para a vida humana, podendo causar até a morte. Além disso, suas propriedades corrosivas quando em contato com metais e seu forte odor o tornam um subproduto indesejável. Atualmente, para o tratamento dessas águas ácidas, pode-se optar pelos processos físico-químicos, nos quais são adicionados oxidantes a água residuária, resultando na formação de sulfatos (SO 4 ) 2-. Pode-se também incinerar o H 2 S em concentrações de 200 a 500 ppm, oxidando-o a dióxido de enxofre (SO 2 ), que é um poluente atmosférico. Esses processos possuem um alto custo operacional, bem como os gastos para o tratamento de sulfato e do solvente ácido usado nesse processo. Alternativas são a precipitação química e a aeração. Página 18 de 65

19 O processo biológico é um processo alternativo para a remoção do sulfeto, e pode deixar o efluente com uma concentração menor que 1ppm. Esse processo utiliza bactérias sulfurosas, que podem ser aeróbias ou anaeróbias. O processo anaeróbio é bastante vantajoso, pois não há odor, tem-se simplicidade operacional, baixo custo e ainda o produto final é o enxofre elementar, que possui um maior valor agregado que qualquer outra forma de enxofre e é utilizado como matéria prima em indústrias de fertilizantes e de materiais manufaturados, por exemplo. O sulfato é um dos íons mais abundantes na natureza. Em águas naturais, a fonte de sulfato ocorre através da dissolução de solos e rochas e pela oxidação de sulfeto. As principais fontes antrópicas de sulfato nas águas superficiais são as descargas de esgotos domésticos e efluentes industriais. Nas águas tratadas é proveniente do uso de coagulantes. É importante o controle do sulfato na água tratada pois a sua ingestão provoca efeito laxativo. Já no abastecimento industrial, o sulfato pode provocar incrustações nas caldeiras e trocadores de calor. E na rede de esgoto, em trechos de baixa declividade onde ocorre o depósito da matéria orgânica, o sulfato pode ser transformado em sulfeto, ocorrendo à exalação do gás sulfídrico, que resulta em problemas de corrosão em coletores de esgoto de concreto e odor, além de ser tóxico Carbono Orgânico Dissolvido e Absorbância no Ultravioleta Estas duas variáveis não estão sujeitas à legislação, mas é importante que sejam rotineiramente avaliadas durante um determinado período, para que seja possível obter-se uma correlação entre estas e a concentração de compostos precursores de trihalometanos, o que poderá facilitar a detecção quando de possíveis alterações na qualidade da água com relação à presença desse tipo de compostos Carbono Orgânico Total (TOC) O carbono orgânico total é composto pelo carbono orgânico dissolvido e particulado. A análise de COT independe do estado de oxidação da matéria orgânica e não sofre a interferência de outros átomos que estejam ligados à estrutura orgânica, quantificando apenas o carbono presente na amostra. O carbono orgânico em água doce origina-se da matéria viva e também como componente de vários efluentes e resíduos. Dessa maneira, o carbono orgânico total na água é um indicador útil do grau de poluição do corpo hídrico Hidrocarbonetos Aromáticos Polinucleares (HAP) Os hidrocarbonetos aromáticos polinucleares são uma classe de compostos orgânicos semi-voláteis, formados por anéis benzênicos ligados de forma linear, angular ou agrupados, contendo na sua estrutura somente carbono e hidrogênio. Dos hidrocarbonetos aromáticos polinucleares, dezesseis são indicados pela Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos como sendo poluentes prioritários, que têm sido cuidadosamente estudados devido à sua toxicidade, persistência e predominância no meio ambiente, são eles: acenafteno, acenaftileno, antraceno, benzo(a)antraceno, benzo(a)fluoranteno, benzo(a)pireno, benzo(k)fluoranteno, benzo(g,h,i)perileno, criseno, dibenzo(a,h)antraceno, fenantreno, fluoranteno, fluoreno, indeno(1,2,3-cd)pireno naftaleno e pireno. O comportamento, transporte e destino desses compostos no meio ambiente dependem de suas características físico-químicas e bioquímicas. Geralmente os HAP são persistentes no meio ambiente e possuem baixa solubilidade em água, com exceção do naftaleno, que é relativamente solúvel (32 mg/l). Na maioria dos casos, essa solubilidade diminui com o aumento do número de anéis e da massa molecular do composto. Esta é uma das Página 19 de 65

20 propriedades mais importantes no transporte desses compostos no meio ambiente. Os compostos mais solúveis em água são transportados mais facilmente, pois tendem a ter uma baixa adsorção nas partículas de solo. Além disso, são mais susceptíveis à biodegradação, devido à sua estrutura mais simples. Os PAHs podem causar efeitos toxicológicos no crescimento, metabolismo e reprodução de toda a biota (microrganismos, plantas terrestres, biota aquática, anfíbios, répteis, aves e mamíferos). Estes efeitos podem associar-se à formação de tumores, toxicidade aguda, bioacumulação e danos à pele de diversas espécies de animais. Os principais objetos de pesquisa desses compostos têm sido as suas propriedades carcinogênicas, mutagênicas e genotóxicas Pesticidas Organoclorados Os pesticidas podem ser constituídos por substâncias inorgânicas, como enxofre, mercúrio, flúor, etc. Como esses pesticidas possuem toxicidade muito elevada, foram substituídos pelos pesticidas orgânicos sintéticos, classificados em clorados ou organoclorados, piretrinas, fosforados, clorofosforados e carbamatos. Pesticidas clorados como o DDT, BHC, Aldrin, Lindano, etc apresentam efeito residual longo. A maioria dos compostos são hidrofóbicos, mas apresentam alta solubilidade em hidrocarbonetos e gorduras. Os pesticidas organoclorados apresentam baixa toxicidade aguda, porém apresentam problemas de toxicidade crônica devido a sua capacidade de acumulação ao longo da cadeia alimentar e em tecidos biológicos, em testes com ratos foi observado o desenvolvimento de tumores malígnos no fígado. Atualmente o uso dos organoclorados é proibido ou restrito devido à sua baixa taxa de degradação no meio ambiente. A afinidade dos pesticidas por adsorção em matéria mineral suspensa e colóides orgânicos é importante para entender a sua mobilidade nos corpos d água. A contaminação por pesticidas organoclorados se dá pelas 3 vias de exposição. Podendo atacar o sistema nervoso central, causando distúrbios sensoriais de equilíbrio, alterações no comportamento, atividade muscular involuntária, entre outros. Em casos de inalação pode ocorrer tosse, rouquidão e hipertensão. Em intoxicações agudas podem ocorrer hipersensibilidade, convulsões, podendo levar ao coma e até a morte DDT (Dicloro Difenil Tricloroetano) O DDT é uma mistura de três formas: p,p -DDT (85%), o,p -DDT (15%) e o,o -DDT (em valores-traço). Inseticida persistente que tem seu uso restrito ou banido em vários países, exceto para campanhas de saúde pública no controle de doenças transmitidas por insetos. O DDT e seus metabólitos podem ser transportados de um meio para outro, no ambiente, por processos de solubilização, adsorção, bioacumulação ou volatilização. Na superfície do solo ocorre a foto-oxidação do DDT, sendo a fotodesclorinação a principal reação, que acontece em dois estágios: rápida redução do cloro alifático e lenta redução do cloro aromático. A reação tem como produtos primários o DDE (Dicloro Difenil Dicloro Etileno), o DDD (Dicloro Difenil Dicloro Etano) e o ácido clorídrico. Na água, a maior parte do DDT encontra-se firmemente ligada a partículas e assim permanece, indo depositar-se no leito de rios e mares. O DDT, DDE e DDD são altamente lipossolúveis. Esta propriedade, aliada à meia-vida extremamente longa, tem resultado em bioacumulação, onde os níveis presentes nos organismos excedem aqueles encontrados no ambiente circundante. O grau de acumulação varia com a espécie, duração da exposição, concentração da substância no meio e as condições ambientais. Quando presente na água, o DDT é bioconcentrado no plâncton marinho e de água doce, em insetos, moluscos, outros invertebrados e peixes. Página 20 de 65

21 Tipicamente, a exposição humana e animal não ocorre apenas ao DDT mas sim a uma mistura dos três compostos. Isto porque DDE e DDD aparecem como impurezas do DDT, são produtos de degradação ambiental e são produzidos no processo de biotransformação do DDT. A via digestiva é considerada a mais significativa via de entrada do DDT no organismo humano, devido ao consumo de alimentos ou uso de utensílios contaminados. Os principais efeitos do DDT são: neurotoxicidade, hepatoxicidade, efeitos metabólicos e alterações reprodutivas e câncer. Nos seres humanos, como em outras espécies, o DDT se biotransforma em DDE, que é acumulado mais facilmente que o DDT. A Portaria 518 estabelece um valor máximo permitido de DDT (isômeros) de 2 µg/l na água potável Potencial de Formação de Trihalometanos A utilização de variáveis não específicas para avaliar a eficiência de um sistema de tratamento, bem como a qualidade da água de um determinado manancial é uma prática comum nas Estações de Tratamento de Água (ETAs). O parâmetro turbidez, por exemplo, é amplamente utilizado nas ETAs para o controle e o monitoramento operacional da remoção de material particulado. Outras variáveis deste tipo utilizadas comumente são a cor e a densidade de coliformes termotolerantes. Estas variáveis não específicas podem ser uma valiosa ferramenta para uma primeira avaliação das características da qualidade de águas em mananciais destinados ao abastecimento público. Também podem ser de grande utilidade para verificar rapidamente mudanças na qualidade da água dentro do processo de tratamento. Além disso, com a preocupação sobre a formação de compostos organoclorados leves (como por exemplo, clorofórmio) durante o processo de cloração, chamados trihalometanos, torna-se necessária uma avaliação do manancial em relação à quantidade de precursores destes compostos. A utilização do potencial de formação de trihalometanos, como um parâmetro não específico da medida de precursores de THMs, pode ser usado para comparar a qualidade de vários mananciais de água bruta com potencial para abastecimento, com a possibilidade de produção de concentrações elevadas de THMs em água tratada durante os processos de tratamento e na distribuição Dureza Em depósitos subterrâneos, a água pode entrar em contato com certos materiais como o calcário (CaCO 3 ) ou a dolomita (CaCO 3. MgCO 3 ). Dessa forma, passa a existir em sua composição uma quantidade excessiva de íons Ca 2+ e Mg 2 +, na forma de bicarbonatos (HCO 3- ), nitratos (NO 3 -), cloretos (Cl - ) e sulfatos (SO 4 2-) o que a torna imprópria para consumo humano. A esse tipo de água chamamos água dura (com teores acima de 150 mg/l), mole (com teores abaixo de 75 mg/l) ou moderada (com teores entre 75 e 150 mg/l). Então podemos dizer que a dureza na água está relacionada à quantidade de cálcio e magnésio existente na mesma. Quando em contato com sabão, a água dura não faz espuma, pois os íons Ca 2+ e Mg 2+ reagem com o sabão e formam um precipitado. O tratamento da água dura para a retirada de Ca 2+ e Mg 2+ é conhecido por abrandamento ou amolecimento e consiste em fazer a água atravessar uma resina que captura os íons Ca 2+ e Mg 2+, substituindo-os por íons não prejudiciais ao homem, tais como o Na + e o H +. Esse procedimento é chamado de método da troca iônica. A remoção da dureza pode também ser efetuada por fervura ou pela adição de algumas substâncias amolecedoras, tais como: Hidróxido de Sódio (NaOH), Carbonato de Sódio (Na 2 CO 3 ), Fosfato de Sódio (Na 3 PO 4 ) e Sulfato de Alumínio (Al 2 (SO 4 ) 3 ). Página 21 de 65

22 Surfactantes Analiticamente, isto é, de acordo com a metodologia analítica recomendada, detergentes ou surfactantes são definidos como compostos que reagem com o azul de metileno sob certas condições especificadas. Estes compostos são designados substâncias ativas ao azul de metileno (MBAS Metilene Blue Active Substances) e suas concentrações são relativas ao sulfonato de alquil benzeno linear (LAS) que é utilizado como padrão na análise. Os esgotos sanitários possuem de 3 a 6 mg/l de detergentes. As indústrias de detergentes descarregam efluentes líquidos com cerca de 2000 mg/l do princípio ativo. Outras indústrias, incluindo as que processam peças metálicas, empregam detergentes especiais com a função de desengraxante, como o percloretileno. As descargas indiscriminadas de detergentes nas águas naturais levam a prejuízos de ordem estética provocados pela formação de espumas. Um dos casos mais críticos de formação de espumas ocorre no Município de Pirapora do Bom Jesus, no Estado de São Paulo. Localiza-se às margens do Rio Tietê, a jusante da Região Metropolitana de São Paulo, recebendo seus esgotos, em grande parte, sem tratamento. A existência de corredeiras leva ao desprendimento de espumas que formam continuamente camadas de pelo menos 50 cm sobre o leito do rio. Sob a ação dos ventos, a espuma espalha-se sobre a cidade, contaminada biologicamente e impregnando-se na superfície do solo e dos materiais, tornando-os oleosos. Além disso, os detergentes podem exercer efeitos tóxicos sobre os ecossistemas aquáticos. Os sulfonatos de alquil benzeno de cadeia linear (LAS) têm substituído progressivamente os sulfonatos de aquil benzeno de cadeia ramificada (ABS), por serem considerados biodegradáveis. No Brasil esta substituição ocorreu a partir do início da década de 80 e embora tenham sido desenvolvidos testes padrão de biodegradabilidade, este efeito não é ainda conhecido de forma segura. Os testes de toxicidade têm sido mais bem desenvolvidos e há certa tendência a serem mais utilizados nos programas de controle de poluição. Os detergentes têm sido responsabilizados também pela aceleração da eutrofização. A- lém de a maioria dos detergentes comerciais empregados ser rica em fósforo, sabe-se que exercem efeito tóxico sobre o zooplâncton, predador natural das algas. Segundo este conceito, não bastaria apenas à substituição dos detergentes superfosfatados para o controle da eutrofização. Os detergentes em geral são feitos a partir da mistura de alquil-benzeno-sulfonatos. A diferença nos biodegradáveis começa na cadeia carbônica que os constitui. Repare que a cadeia não possui nenhuma ramificação, é classificada como linear. Um detergente é considerado não biodegradável se em sua cadeia de hidrocarbonetos houver ramificações. Como vemos, a estrutura acima está isenta de ramificação, a parte à esquerda da molécula é considerada linear. Mas veja abaixo: A estrutura dos detergentes não biodegradáveis possui ramificações na cadeia carbônica, Página 22 de 65

23 observe à esquerda da molécula. A maioria destes detergentes vai parar em rios através da rede de esgoto, eles são responsáveis pela poluição conhecida como cisnes de detergentes: espumas esbranquiçadas e densas que impedem a entrada de gás oxigênio na água, o que afeta as formas aeróbicas aquáticas. Por que as ramificações da cadeia carbônica tornam o detergente não biodegradável? Os micro-organismos existentes na água produzem enzimas capazes de quebrar as moléculas de cadeias lineares presentes nos detergentes biodegradáveis. Mas essas mesmas enzimas não reconhecem as cadeias ramificadas presentes nos detergentes não biodegradáveis, por esse motivo eles permanecem na água sem sofrer decomposição. Quando for fazer compras, opte por levar o produto com o selinho de biodegradável. Quem se preocupa com o Meio ambiente fará com certeza esta opção. Como os detergentes atuam para promover a limpeza de superfícies gordurosas? Você já percebeu como o detergente é eficiente para limpar recipientes de frituras, mas o mais curioso é que o segredo para essa ação está nas moléculas de água, sabão e gorduras. Sobre os detergentes: são compostos orgânicos sintéticos que possuem longas cadeias de hidrocarbonetos. A parte ativa da molécula de detergente é a catiônica (NH3 + ), este cátion é denominado de sal de amônio quaternário. O nome detergente não podia ser mais apropriado, do grego detergere = limpar. Como a intenção desse produto sintético é limpar, vejamos como é possível. A estrutura do sabão possui uma parte polar e outra apolar, veja: A extremidade apolar é hidrófoba e a polar é hidrófila, ou seja, a cadeia de hidrocarbonetos não tem afinidade pela água, mas o grupo polar sim, considerando que a água também é polar. Lembre-se da regra: semelhante dissolve semelhante. Até aqui temos uma explicação da atração do detergente pela água, mas o que isso tem a ver com limpeza? A parte apolar do sabão interage com a gordura (sujeira) ao mesmo tempo em que a parte polar reage com a água, neste momento são formadas partículas (micelas) de detergente que ficam espalhadas na água, agilizando o processo de limpeza. Micela de detergente As cargas positivas representam a polaridade do cátion NH 3+ em meio aquoso. A limpeza que você realiza dentro de casa pode gerar graves conseqüências fora dela. Mas como assim? A maioria dos produtos usados para higiene doméstica é responsável Página 23 de 65

24 por poluir rios, lagos e mares, salvo os biodegradáveis que não se acumulam na natureza. Tudo começa quando você abre a torneira da pia e começa a lavar a louça, toda aquela espuma característica de detergentes pode parecer bonita naquele momento, mas se torna horripilante quando depositada em rios. Como exemplo temos o Rio Tietê, localizado na cidade de São Paulo, você já reparou naquelas densas espumas escuras? Elas são provenientes de detergentes e materiais orgânicos. Mas qual a explicação química para este acúmulo na natureza? Os resíduos de sabão sofrem decomposição pelos microorganismos existentes na água dos rios, sendo assim se tornam biodegradáveis, ou seja, não poluem o meio ambiente. Os detergentes por sua vez se acumulam nos rios formando uma camada de espuma. Na água existem microorganismos produzindo enzimas capazes de quebrar as moléculas de cadeia carbônica linear que caracterizam os sabões. Essas enzimas não reconhecem as cadeias ramificadas presentes nos detergentes, e por isso eles permanecem na água sem sofrer decomposição, o que ocasiona a poluição. As espumas de poluição são conhecidas como "cisnes de detergentes", elas impedem a entrada de gás oxigênio na água, o que afeta as formas aeróbicas aquáticas. Além disso, as penas das aves cujo habitat natural é nas beiras de rio, passam por uma triste conseqüência: em contato com os detergentes elas perdem a secreção oleosa que as impermeabiliza impedindo-as de molhar, se as penas se molham ao entrar em contato com a água, as aves tendem a se afundar e conseqüentemente morrerem afogadas Variáveis Físicas Cor A cor de uma amostra de água está associada ao grau de redução de intensidade que a luz sofre ao atravessá-la (e esta redução dá-se por absorção de parte da radiação eletromagnética), devido à presença de sólidos dissolvidos, principalmente material em estado coloidal orgânico e inorgânico. Dentre os colóides orgânicos, pode-se mencionar os ácidos húmico e fúlvico, substâncias naturais resultantes da decomposição parcial de compostos orgânicos presentes em folhas, dentre outros substratos. Também os esgotos sanitários se caracterizam por apresentarem predominantemente matéria em estado coloidal, além de diversos efluentes industriais contendo taninos (efluentes de curtumes, por exemplo), anilinas (efluentes de indústrias têxteis, indústrias de pigmentos etc.), lignina e celulose (efluentes de indústrias de celulose e papel, da madeira etc.). Há também compostos inorgânicos capazes de possuir as propriedades e provocar os e- feitos de matéria em estado coloidal. Os principais são os óxidos de ferro e manganês, que são abundantes em diversos tipos de solo. Alguns outros metais presentes em efluentes industriais conferem-lhes cor, mas, em geral, íons dissolvidos pouco ou quase nada interferem na passagem da luz. O problema maior de cor na água, em geral, é o estético, já que causa um efeito repulsivo aos consumidores. É importante ressaltar que a coloração, realizada na rede de monitoramento, consiste basicamente na observação visual do técnico de coleta no instante da amostragem Série de Sólidos Em saneamento, sólidos nas águas correspondem a toda matéria que permanece como resíduo, após evaporação, secagem ou calcinação da amostra a uma temperatura préestabelecida durante um tempo fixado. Em linhas gerais, as operações de secagem, calcinação e filtração são as que definem as diversas frações de sólidos presentes na água (sólidos totais, em suspensão, dissolvidos, fixos e voláteis). Os métodos empregados para Página 24 de 65

25 a determinação de sólidos são gravimétricos (utilizando-se balança analítica ou de precisão). Nos estudos de controle de poluição das águas naturais, principalmente nos estudos de caracterização de esgotos sanitários e de efluentes industriais, as determinações dos níveis de concentração das diversas frações de sólidos resultam em um quadro geral da distribuição das partículas com relação ao tamanho (sólidos em suspensão e dissolvidos) e com relação à natureza (fixos ou minerais e voláteis ou orgânicos). Este quadro não é definitivo para se entender o comportamento da água em questão, mas constitui-se em uma informação preliminar importante. Deve ser destacado que, embora a concentração de sólidos voláteis seja associada à presença de compostos orgânicos na água, não propicia qualquer informação sobre a natureza específica das diferentes moléculas orgânicas eventualmente presentes que, inclusive, iniciam o processo de volatilização em temperaturas diferentes, sendo a faixa compreendida entre ºC uma faixa de referência. Alguns compostos orgânicos volatilizam-se a partir de 250ºC, enquanto que outros exigem, por exemplo, temperaturas superiores a 1000ºC. No controle operacional de sistemas de tratamento de esgotos, algumas frações de sólidos assumem grande importância. Em processos biológicos aeróbios, como os sistemas de lodos ativados e de lagoas aeradas mecanicamente, bem como em processos anaeróbios, as concentrações de sólidos em suspensão voláteis nos lodos dos reatores tem sido utilizadas para se estimar a concentração de microrganismos decompositores da matéria orgânica. Isto por que as células vivas são, em última análise, compostos orgânicos e estão presentes formando flocos em grandes quantidades relativamente à matéria orgânica morta nos tanques de tratamento biológico de esgotos. Embora não representem exatamente a fração ativa da biomassa presente, os sólidos voláteis têm sido utilizados de forma a atender as necessidades práticas do controle de rotina. Imagine-se as dificuldades que se teria se fosse utilizada, por exemplo, a concentração de DNA para a identificação da biomassa ativa nos reatores biológicos. Algumas frações de sólidos podem ser inter-relacionadas produzindo informações importantes. É o caso da relação SSV/SST que representa o grau de mineralização de lodos. Por exemplo, determinado lodo biológico pode ter relação SSV/SST = 0,8 e, depois de sofrer processo de digestão bioquímica, ter esse valor reduzido abaixo de 0,4. Para o recurso hídrico, os sólidos podem causar danos aos peixes e à vida aquática. Eles podem se sedimentar no leito dos rios destruindo organismos que fornecem alimentos, ou também danificar os leitos de desova de peixes. Os sólidos podem reter bactérias e resíduos orgânicos no fundo dos rios, promovendo decomposição anaeróbia. Altos teores de sais minerais, particularmente sulfato e cloreto, estão associados à tendência de corrosão em sistemas de distribuição, além de conferir sabor às águas Temperatura Variações de temperatura são parte do regime climático normal e, corpos de água naturais apresentam variações sazonais e diurnas, bem como estratificação vertical. A temperatura superficial é influenciada por fatores tais como latitude, altitude, estação do ano, período do dia, taxa de fluxo e profundidade. A elevação da temperatura em um corpo d água geralmente é provocada por despejos industriais (indústrias canavieiras, por e- xemplo) e usinas termoelétricas. A temperatura desempenha um papel principal de controle no meio aquático, condicionando as influências de uma série de variáveis físico-químicas. Em geral, à medida que a temperatura aumenta, de 0 a 30 C, a viscosidade, tensão superficial, compressibilidade, calor específico, constante de ionização e calor latente de vaporização diminuem, enquanto a condutividade térmica e a pressão de vapor aumentam. Organismos aquáticos Página 25 de 65

26 possuem limites de tolerância térmica superior e inferior, temperaturas ótimas para crescimento, temperatura preferida em gradientes térmicos e limitações de temperatura para migração, desova e incubação do ovo Transparência Essa variável pode ser medida facilmente no campo utilizando-se o disco de Secchi, um disco circular branco ou com setores branco e preto e um cabo graduado, que é mergulhado na água até a profundidade em que não seja mais possível visualizar o disco. Essa profundidade a qual o disco desaparece, e logo reaparece, é a profundidade de transparência. A partir da medida do disco de Secchi, é possível estimar a profundidade da zona fótica, ou seja, mede a profundidade de penetração vertical da luz solar na coluna d água. Na zona fótica ocorre a fotossíntese, indicando o nível da atividade biológica de lagos ou reservatórios Turbidez A turbidez de uma amostra de água é o grau de atenuação de intensidade que um feixe de luz sofre ao atravessá-la (esta redução dá-se por absorção e espalhamento, uma vez que as partículas que provocam turbidez nas águas são maiores que o comprimento de onda da luz branca), devido à presença de sólidos em suspensão, tais como partículas inorgânicas (areia, silte, argila) e de detritos orgânicos, algas e bactérias, plâncton em geral, etc. A erosão das margens dos rios em estações chuvosas é um exemplo de fenômeno que resulta em aumento da turbidez das águas e que exigem manobras operacionais, como alterações nas dosagens de coagulantes e auxiliares, nas estações de tratamento de águas. A erosão pode decorrer do mau uso do solo em que se impede a fixação da vegetação. Este exemplo mostra também o caráter sistêmico da poluição, ocorrendo interrelações ou transferência de problemas de um ambiente (água, ar ou solo) para outro. Os esgotos sanitários e diversos efluentes industriais também provocam elevações na turbidez das águas. Um exemplo típico deste fato ocorre em conseqüência das atividades de mineração, onde os aumentos excessivos de turbidez têm provocado formação de grandes bancos de lodo em rios e alterações no ecossistema aquático. Alta turbidez reduz a fotossíntese de vegetação enraizada submersa e algas. Esse desenvolvimento reduzido de plantas pode, por sua vez, suprimir a produtividade de peixes. Logo, a turbidez pode influenciar nas comunidades biológicas aquáticas. Além disso, afeta adversamente os usos doméstico, industrial e recreacional de uma água Índices As principais vantagens dos índices de qualidade de águas são a facilidade de comunicação com o público não técnico, o status maior do que os parâmetros individuais e o fato de representar uma média de diversas variáveis em um único número, combinando unidades de medidas diferentes em um única unidade. No entanto, sua principal desvantagem consiste na perda de informação das variáveis individuais e da interação entre as mesmas. O índice, apesar de fornecer uma avaliação integrada, jamais substituirá uma avaliação detalhada da qualidade das águas de uma determinada bacia hidrográfica. A CETESB - Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental utilizou, de 1975 a 2001, o Índice de Qualidade das Águas - IQA, Os parâmetros de qualidade, que fazem parte do cálculo do IQA refletem, principalmente, a contaminação dos corpos hídricos o- casionada pelo lançamento de esgotos domésticos. É importante também salientar que este índice foi desenvolvido para avaliar a qualidade das águas, tendo como determinante Página 26 de 65

27 principal a sua utilização para o abastecimento público, considerando aspectos relativos ao tratamento dessas águas. A crescente urbanização e industrialização de algumas regiões do Estado de São Paulo tem como conseqüência um maior comprometimento da qualidade das águas dos rios e reservatórios, devido, principalmente, à maior complexidade de poluentes que estão sendo lançados no meio ambiente e à deficiência do sistema de coleta e tratamento dos esgotos gerados pela população. Assim, a partir de 2002, a CETESB tem utilizado índices específicos para os principais usos do recurso hídrico: águas destinadas para fins de abastecimento público - IAP; águas destinadas para a proteção da vida aquática - IVA e águas destinadas para o banho - Classificação da Praia. O uso de um índice numérico global foi considerado inadequado, devido à possibilidade de perda de importantes informações, tendo sido proposta a representação conjunta dos três índices. O IAP, comparado com o IQA, é um índice mais fidedigno da qualidade da água bruta a ser captada, a qual, após tratamento, será distribuída para a população. Do mesmo modo, o IVA foi considerado um indicador mais adequado da qualidade da á- gua visando à proteção da vida aquática, por incorporar, com ponderação mais significativa, parâmetros mais representativos, especialmente a toxicidade e a eutrofização. Observou-se, ainda, que ambos os índices poderão ser aprimorados com o tempo, com a supressão ou inclusão de parâmetros de interesse IB - Índice de balneabilidade O Índice de Balneabilidade visa avaliar a qualidade da água para fins de recreação de contato primário, sendo aplicado em praias de águas interiores, localizadas em rios e reservatórios. Nas praias onde são realizadas classificações semanais, o IB é obtido através de uma síntese das classificações ao longo das 52 semanas do ano. As praias onde são realizadas classificações mensais, o IB é calculado a partir das densidades de E. coli. Apresentam-se na Tabela a seguir, as especificações que determinam a Qualificação A- nual para as praias com classificações semanais e mensais. ÓTIMA Praias classificadas como EXCE- LENTES em 100% do tempo Número de resultados de Coliformes Termotolerantes menores do que 250 ou E. coli menores do que 200 em 100% do ano. BOA REGULAR Praias PRÓPRIAS em 100% do tempo, exceto as classificadas como EXCELENTES em 100% do tempo Praias classificadas como IM- PRÓPRIAS em porcentagem de tempo inferior a 50% Número de resultados de Coliformes Termotolerantes menores do que ou E. coli menores do que 800 em 100% do ano, exceto a condição de menores do que 250 e 200 em 100% do ano. Número de resultados de Coliformes Termotolerantes maiores do que ou E. coli maiores do que 800 em porcentagem inferior a 50% do ano. MÁ Praias classificadas como IM- PRÓPRIAS em porcentagem de tempo igual ou superior a 50% Número de resultados de coliformes Termotolerantes maiores do que ou E. coli maiores do que 800 em porcentagem igual ou superior a 50% do ano. Página 27 de 65

28 IAP - Índice de qualidade de água bruta para fins de abastecimento público O IAP é o produto da ponderação dos resultados atuais do IQA (Índice de Qualidade de Águas) e do ISTO (Índice de Substâncias Tóxicas e Organolépticas), que é composto pelo grupo de substâncias que afetam a qualidade organoléptica da água, bem como de substâncias tóxicas. Assim, o índice será composto por três grupos principais de variáveis: IQA grupo de variáveis básicas (Temperatura da Água, ph, Oxigênio Dissolvido, Demanda Bioquímica de Oxigênio, Coliformes Termotolerantes, Nitrogênio Total, Fósforo Total, Resíduo Total e Turbidez); ISTO - Índice de Substâncias Tóxicas e Organolépticas a) Variáveis que indicam a presença de substâncias tóxicas (Teste de Ames - Genotoxicidade, Potencial de Formação de Trihalometanos - PFTHM, Número de Células de Cianobactérias, Cádmio, Chumbo, Cromo Total, Mercúrio e Níquel); b) Grupo de variáveis que afetam a qualidade organoléptica (Ferro, Manganês, Alumínio, Cobre e Zinco). O IAP será calculado segundo a seguinte expressão: IAP = IQA x ISTO O IAP completo será designado como sendo aquele que inclui no grupo de Substâncias Tóxicas (ST) do ISTO, o Teste de Ames e o Potencial de Formação de THM, e será aplicado para todos os pontos da Rede de Monitoramento que são utilizados para abastecimento público. Nos demais pontos, o IAP será calculado excluindo-se tais parâmetros. Parte dos parâmetros do ISTO apresentam freqüência semestral, uma vez que os dados históricos dos mesmos retratam concentrações baixas nas águas. Sendo assim, nos meses onde não existem resultados para esses parâmetros, o ISTO será calculado desconsiderando tais ausências. Página 28 de 65

29 3. Química ambiental do Ar 3.1. Causas da poluição do ar A poluição do ar pode ser definida como o resultado da alteração das características físicas e/ou química e/ou biológica da atmosfera de forma a causar danos ao homem e/ou fauna e/ou flora, e/ou aos materiais ou de forma a restringir o pleno uso e gozo da propriedade. É caracterizada pela presença de gases tóxicos e partículas líquidas ou sólidas no ar. Os escapamentos dos veículos, as chaminés das fábricas, as queimadas estão constantemente lançando no ar grandes quantidades de substâncias prejudiciais à saúde. A poluição do ar não é um problema recente. A própria natureza tem na sua constituição fenômenos geológicos e reações químicas que são fontes de poluição. São exemplos disso as erupções vulcânicas que lançam gases e poeira na atmosfera (material particulado e gases) e os incêndios florestais que produzem muito gás carbônico. Nos grandes centros urbanos e industriais tornam-se freqüentes os dias em que a poluição atinge níveis críticos. Os escapamentos dos veículos automotores emitem gases como o monóxido (CO) e o dióxido de carbono (CO 2 ), o óxido de nitrogênio (NO), o dióxido de enxofre (SO 2 ) e os hidrocarbonetos. As fábricas de papel e cimento, indústrias químicas, refinarias e as siderúrgicas emitem óxidos sulfúricos, óxidos de nitrogênio, enxofre, partículas metálicas (chumbo, níquel e zinco) e substâncias usadas na fabricação de inseticidas. Produtos como os aerossóis, espumas plásticas, alguns tipos de extintores de incêndio, materiais de isolamento de construção, buzinas de barcos, espumas para embalagem de alimentos, entre vários outros liberam clorofluorcarbonos (CFCs). Todos esses poluentes são resultantes das atividades humanas e são lançados na atmosfera Denomina-se por fonte de poluição, toda e qualquer atividade, sistema, processo, operação, maquinaria, equipamento ou dispositivo, móvel ou não, que direta ou indiretamente, gerar, produzir, lançar ou liberar poluente, ou induzir a poluição do meio ambiente. As fontes de poluição do ar são classificadas como: Naturais - erupções vulcânicas (partículas e compostos de enxofre), evaporação natural, tempestades de areia e poeiras em geral, decomposição de vegetais, decomposição de animais e incêndios florestais. Artificiais - estão subdivididas em: a) Estacionárias: queima de combustível na indústria e emissão por processos e operações industriais; queima de lixo ao ar livre, incineração de lixo, limpeza a seco, poeiras fugitivas em geral, comercialização e armazenamento de produtos voláteis. b) Móveis: veículos automotores (gasolina, álcool e diesel) Defini-se poluente como toda a forma de matéria ou energia que causar direta ou indiretamente a poluição do meio ambiente Os poluentes podem ser classificados também conforme: a) Forma física Partículas (ou material particulado) matéria sólida ou líquida pequena e discreta, como exemplo temos; poeiras, fumos e névoas. Chama-se de partículas respiráveis, as que possuem diâmetro aerodinâmico menor que 10 µm. Gases e vapores- moléculas muito separadas com grande mobilidade. Não tem forma ou volume, como exemplo temos: monóxido de carbono (CO), dióxido de enxofre (SO2), vapores de hidrocarbonetos e óxidos de nitrogênio (NOx). b) Origem Primários são emitidos diretamente de fontes identificáveis e permanece na atmosfera na forma em que foram emitidos, pelo menos por certo tempo. Página 29 de 65

30 Secundários são formados na atmosfera como resultado de reações entre dois ou mais poluentes. Como exemplo clássico tem os oxidantes fotoquímicos, principalmente o ozônio, formado nas reações durante a ocorrência de smog fotoquímico, pela reação entre óxidos de nitrogênio e compostos orgânicos voláteis. c) Toxicidade e freqüência de ocorrência Poluentes padrões são os que ocorrem com grande freqüência sendo danosos à saúde e ao bem estar geral da população além de comumente causar danos a outros receptores. São controlados através de padrões de qualidade do ar. No Brasil temos os seguintes poluentes como padrão: monóxido de carbono, dióxido de enxofre, ozônio e material particulado Poluentes perigosos são os que podem causar ou contribuir para o aumento da mortalidade ou para o aumento da ocorrência de doenças irreversíveis ou reversíveis, mas incapacitantes. Usualmente causam problemas localizados e são controlados através de padrões de emissão. Como exemplos têm: asbestos (amianto), benzeno, cloreto de vinila, berílio, mercúrio e arsênio. Poluentes incômodos são os que apresentam odores como exemplos têm: mercaptanas, gás sulfídrico, etc Efeitos da poluição do ar A emissão excessiva de poluentes tem provocado sérios danos à saúde como problemas respiratórios (bronquite crônica e asma), alergias, lesões degenerativas no sistema nervoso ou em órgãos vitais e até câncer. Esses distúrbios agravam-se pela ausência de ventos e no inverno com o fenômeno da inversão térmica (ocorre quando uma camada de ar frio forma uma parede na atmosfera que impede a passagem do ar quente e a dispersão dos poluentes). Morreram em decorrência desse fenômeno cerca de pessoas em Londres no ano de Os danos não se restringem à espécie humana. Toda a natureza é afetada. A toxidez do ar ocasiona a destruição de florestas, forte chuvas que provocam a erosão do solo e o entupimento dos rios. Os principais impactos ao meio ambiente são a redução da camada de ozônio, o efeito estufa e a precipitação de chuva ácida Redução da Camada de Ozônio A camada de ozônio protege a terra dos raios ultravioleta do sol, que são extremamente prejudiciais à vida. Ela está situada na faixa de 15 e 50 km de altitude. Os CFCs (clorofluorcarbonos) são compostos altamente nocivos a este escudo natural da terra. O CFC é uma mistura de átomos de cloro e carbono. Presentes no ar poluído, o CFC é transportado até elevadas altitudes quando é bombardeado pelos raios solares ocasionando a separação do cloro e do carbono. O cloro, por sua vez, tem a capacidade de destruir as moléculas de ozônio. Basta um átomo de cloro para destruir milhares de moléculas de ozônio (O3) formando um buraco, pelo qual, os raios UV passam chegando a atingir a superfície terrestre. Em 1985 os cientistas descobriram um buraco na camada de ozônio sobre a Antártida o qual continua se expandindo. A redução do ozônio contribui para o efeito estufa Efeito Estufa É a elevação da temperatura da terra provocada pela introdução na atmosfera de excessivas quantidades de gases estranhos. O principal agente causador do efeito estufa é o gás carbônico (CO 2 ) resultante da combustão do carvão, lenha e petróleo. Esse efeito é semelhante à dos vidros fechados de um carro exposto ao sol. O vidro permite a passagem dos raios solares, acumulando calor no interior do veículo, que fica cada vez mais quente. As conseqüências desse fenômeno são catastróficas como o aquecimento e a al- Página 30 de 65

31 teração do clima favorecendo a ocorrência de furacões, tempestades e até terremotos; ou o degelo das calotas polares, aumentando o nível do mar e inundando regiões litorâneas; ou afetando o equilíbrio ambiental com o surgimento de epidemias Chuva Ácida A queima incompleta dos combustíveis fósseis pelas indústrias e pelos veículos produz o gás carbônico junto com outras formas oxidadas do nitrogênio e do enxofre que são liberados para a atmosfera. Juntando o dióxido de enxofre e o vapor d'água forma-se o ácido sulfúrico que cai sobre a superfície terrestre em forma de chuva. As conseqüências disto são a acidez dos lagos ocasionando o desaparecimento das espécies que vivem neles, o desgaste do solo, da vegetação e dos monumentos. A água da chuva não é totalmente pura, pois sempre carrega componentes da atmosfera, o próprio CO 2 ao se dissolver na água a torna um pouco ácida, com um ph aproximadamente igual a 5,6. A reação da água com o gás carbônico é: O ácido formado (ácido carbônico), é um ácido muito fraco, o que não compete à água uma diminuição brusca do ph. A chuva ácida é um fenômeno causado pela poluição da atmosfera. Ela pode acarretar muitos problemas para as plantas, animais, solo, água, construções e também às pessoas. Reage com metais e carbonatos atacando muitos materiais usados na construção civil, como mármore e calcários. Diferentemente do CO 2, os óxidos de enxofre (SO 2 e SO 3 ) e de nitrogênio (N 2 O, NO e NO 2 ) presentes na atmosfera formam ácidos fortes, aumentando a acidez da água da chuva. Na atmosfera ocorre às seguintes reações: Reações semelhantes ocorrem com os óxidos de nitrogênio. Como o ar é formado de N 2 e O 2, durante as tempestades, os raios provocam a seguinte reação: e conseqüentemente: A chuva ácida pode ser transportada através de longas distâncias, podendo cair em locais em que não há fonte de poluentes causadores de chuva ácida Efeitos da Chuva Ácida a) Nas florestas - Tem sido percebido pelos cientistas ao longo dos anos, que em muitas florestas as árvores não crescem como deveriam e as folhas, em vez de estarem verdes e normais, ficam castanhas e acabam caindo. Os investigadores acreditam que o principal fator responsável pelos danos causados às plantas e a morte de muitas florestas é a chuva ácida. A chuva ácida não é responsável direta da morte das árvores. O que ocorre geralmente é que a árvore enfraquece e as suas folhas morrem, limitando assim os nutrientes de que precisa ou envenenando o solo com substâncias tóxicas. De acordo Página 31 de 65

32 com os cientistas, a água acidificada dissolve os nutrientes que estão no solo e arrasta-os rapidamente antes que as plantas os possam utilizar para crescer. A chuva ácida pode causar ainda a liberação de algumas substâncias tóxicas como o a- lumínio no solo, prejudicando sua fertilidade.mesmo o solo sendo bastante resistente às chuvas ácidas, há que contar com as nuvens e o nevoeiro que muitas das vezes são ainda mais ácidos que a chuva. As proteções das folhas são destruídas quando são banhadas por nuvens ácidas, e suas folhas acabam ficando danificadas e com manchas castanhas. Para crescerem, as folhas transformam em alimento a luz solar através da fotossíntese. As folhas ao morrerem não podem produzir energia suficiente para que a árvore se mantenha saudável. Uma vez que as árvores estejam enfraquecidas serão mais facilmente atacadas por doenças e insetos. b) Nas águas - A maioria dos rios e lagos possuem um ph entre 6 e 8. O ph dos lagos no entanto pode atingir valores aproximados a 5 quando os solos e a água não têm a capacidade de neutralizar a chuva ácida, todos os organismos que vivem em meios aquáticos poderão morrer por conseqüência deste fenômeno. Os sapos suportam as variações de ph maiores e poderiam resistir, mas se o seu alimento também desaparecer acabarão morrendo. À medida que a acidez dos lagos aumenta os peixes vão desaparecendo. Mesmo que alguns mais resistentes consigam sobreviver, é muito difícil que a sua continuidade esteja assegurada uma vez que os seus ovos não têm hipóteses de eclodir. c) Em construções - A chuva ácida pode ser responsável pela corrosão de pedra, metal ou tinta. Praticamente todos os materiais se degradam gradualmente quando expostos à chuva e ao vento. A chuva ácida acelera esse processo, destruindo estátuas, prédios ou monumentos. É importante saber que reparar os estragos causados pela chuva ácida em casas e prédios pode ser extremamente caro; além do mais, muitos monumentos encontram-se já muito degradados e a sua recuperação ou substituição muitas vezes é impossível.o principal constituinte dos mármores, os quais são utilizados na construção de prédios e monumentos, é o calcário (Carbonato de cálcio - CaCO 3 ) que reage com os ácidos contribuintes da acidez da chuva ácida como na reação a seguir: Possíveis medidas para se evitar a chuva ácida: a) Purificação do carvão mineral, antes de seu uso; b) Emprego de caldeiras com sistemas de absorção de SO 2 ; c) Uso de petróleo de melhor qualidade e purificação de seus derivados; d) Construção de motores de carros mais eficientes (que destruam os gases nocivos); Inversão térmica A concentração de poluentes está fortemente relacionada às condições meteorológicas. Alguns dos parâmetros que favorecem altos índices de poluição são: alta porcentagem de calmaria, ventos fracos e inversões térmicas a baixa altitude. Este fenômeno é particularmente comum no inverno paulista, quando as noites são frias e a temperatura tende a se elevar rapidamente durante o dia, provocando alteração no resfriamento natural do ar. A inversão térmica se caracteriza por uma camada de ar quente que se forma sobre a cidade, aprisionando o ar e impedindo a dispersão dos poluentes. Nos primeiros 10 km da atmosfera, normalmente, o ar vai se resfriando à medida que nos distanciamos da superfície da terra. Assim o ar mais próximo à superfície, que é mais Página 32 de 65

33 quente, portanto mais leve, pode ascender, favorecendo a dispersão dos poluentes emitidos pelas fontes, conforme se verifica na figura 1. A inversão térmica é uma condição meteorológica que ocorre quando uma camada de ar quente se sobrepõe a uma camada de ar frio, impedindo o movimento ascendente do ar, uma vez que, o ar abaixo dessa camada fica mais frio, portanto, mais pesado, fazendo com os poluentes se mantenham próximos da superfície, como pode ser observado na figura Medidas para controlar a poluição do ar A existência de uma rigorosa legislação antipoluição, que obrigue as fábricas a instalarem filtros nas suas chaminés, a tratar os seus resíduos e a usar processos menos poluentes. Penalizações para as indústrias que não estiverem de acordo com as Leis; Controle rigoroso dos combustíveis e sobre seu grau de pureza; a. Criação de dispositivos de controle de poluição; b. Vistoria nos veículos automotores para retirar de circulação os desregulados. Nos modelos mais antigos a exigência de instalação de filtros especiais nos escapamentos; c. Aplicação de rodízio de carros diariamente; d. Incentivar as pessoas a deixarem seus carros em casa pelo menos dois dias, organizando assim, um sistema de caronas e a utilizarem mais os transportes coletivos; e. Melhoria e segurança no sistema de transporte coletivo; f. Recolhimento de condicionadores de ar, geladeiras e outros produtos que usam CFC; g. Incentivo às pesquisas para a elaboração de substitutos do CFC; h. Investimentos nas fontes alternativas de energia e na elaboração de novos tipos de combustíveis como o álcool vegetal (carros), extraído da cana-de-açúcar e do euca- Página 33 de 65

34 lipto, e do óleo vegetal (substitui o óleo diesel e o combustível para a aviação), extraído da mamona, do babaçu, da soja, do algodão, do dendê e do amendoim; i. Melhor planejamento das cidades, buscando a harmonia entre a natureza e a urbanização; b) Maior controle e fiscalização sobre desmatamentos e incêndios nas matas e florestas; c) Proteção e conservação dos parques ecológicos; d) Incentivo à população para plantar árvores; e) Campanhas de conscientização da população para os riscos da poluição; f) Cooperação com as entidades de proteção ambiental Padrões de Qualidade do ar Os padrões de qualidade do ar definem legalmente o limite máximo para a concentração de um poluente na atmosfera, que garanta a proteção da saúde e do meio ambiente. Os padrões de qualidade do ar são baseados em estudos científicos dos efeitos produzidos por poluentes específicos e são fixados em níveis que possam propiciar uma margem de segurança adequada. Os padrões nacionais foram estabelecidos pelo IBAMA - Instituto Brasileiro de Meio Ambiente e aprovados pelo CONAMA - Conselho Nacional de Meio Ambiente, por meio da Resolução CONAMA 03/90. São estabelecidos dois tipos de padrões de qualidade do ar: os primários e os secundários. São padrões primários de qualidade do ar as concentrações de poluentes que, ultrapassadas, poderão afetar a saúde da população. Podem ser entendidos como níveis máximos toleráveis de concentração de poluentes atmosféricos, constituindo-se em metas de curto e médio prazo. São padrões secundários de qualidade do ar as concentrações de poluentes atmosféricos abaixo das quais se prevê o mínimo efeito adverso sobre o bem estar da população, assim como o mínimo dano à fauna e à flora, aos materiais e ao meio ambiente em geral. Podem ser entendidos como níveis desejados de concentração de poluentes, constituindo-se em meta de longo prazo. O objetivo do estabelecimento de padrões secundários é criar uma base para uma política de prevenção da degradação da qualidade do ar. Devem ser aplicados às áreas de preservação (por exemplo: parques nacionais, áreas de proteção ambiental, estâncias turísticas, etc.). Não se aplicam, pelo menos em curto prazo, a áreas de desenvolvimento, onde devem ser aplicados os padrões primários. Como prevê a própria Resolução CONAMA n.º 03/90, a aplicação diferenciada de padrões primários e secundários requer que o território nacional seja dividido em classes I, II e III conforme o uso pretendido. A mesma resolução prevê ainda que enquanto não for estabelecida a classificação das áreas os padrões aplicáveis serão os primários. Os parâmetros regulamentados são os seguintes: partículas totais em suspensão, fumaça, partículas inalavam dióxido de enxofre, monóxido de carbono, ozônio e dióxido de nitrogênio. Os padrões nacionais de qualidade do ar são apresentados na tabela a seguir. Página 34 de 65

35 Padrões nacionais de qualidade do ar (Resolução CONAMA nº 03 de 28/06/90) Poluente Tempo de Amostragem Padrão Primário µg/m³ Padrão Secundário µg/m³ Método de Medição partículas totais em suspensão 24 horas 1 MGA amostrador de grandes volumes partículas inaláveis 24 horas separação MAA inercial/filtração fumaça 24 horas MAA refletância dióxido de enxofre 24 horas MAA pararosanilina dióxido de nitrogênio 1 hora MAA quimiluminescência monóxido de carbono 1 hora ppm ppm infravermelho 8 horas ppm ppm não dispersivo ozônio 1 hora quimiluminescência 1 - Não deve ser excedido mais que uma vez ao ano. 2 - Média geométrica anual. 3 - Média aritmética anual. A mesma resolução estabelece ainda os critérios para episódios agudos de poluição do ar. A declaração dos estados de Atenção, Alerta e Emergência requer, além dos níveis de concentração atingidos, a previsão de condições meteorológicas desfavoráveis à dispersão dos poluentes. A Legislação Estadual (DE 8468 de 08/09/76) também estabelece padrões de qualidade do ar e critérios para episódios agudos de poluição do ar, mas abrange um número menor de parâmetros. Os parâmetros comuns às legislações federais e estaduais têm os mesmos padrões e critérios, com exceção dos critérios de episódio para ozônio. Neste caso a Legislação Estadual é mais rigorosa para o nível de atenção (200µg/m3). Além dos poluentes para os quais foram estabelecidos Padrões de Qualidade do Ar, a CETESB monitora outros parâmetros, como por exemplo, os Compostos de Enxofre Reduzido Total (ERT). Critérios para episódios agudos de poluição do ar (Resolução CONAMA nº 03 de 28/06/90) Parâmetros Atenção Alerta Emergência Partículas totais em suspensão (µg/m 3 ) - 24h Partículas inaláveis (µg/m 3 ) - 24h Fumaça (µg/m 3 ) - 24h Dióxido de enxofre (µg/m 3 ) - 24h SO 2 X PTS (µg/m 3 )(µg/m 3 ) - 24h Dióxido de nitrogênio (µg/m 3 ) - 1h Monóxido de carbono (ppm) - 8h Ozônio (µg/m 3 ) 1h 400* O nível de atenção é declarado pela CETESB com base na Legislação Estadual que é mais restritiva (200 µg/m3). O índice de qualidade do ar é uma ferramenta matemática desenvolvida para simplificar o processo de divulgação da qualidade do ar. Esse índice é utilizado desde 1981, e foi cria- Página 35 de 65

36 do usando como base uma longa experiência desenvolvida no Canadá e EUA. Os parâmetros contemplados pela estrutura do índice da CETESB são: a) dióxido de enxofre (SO 2 ) b) partículas totais em suspensão (PTS) c) partículas inaláveis (MP10) d) fumaça (FMC) e) monóxido de carbono (CO) f) ozônio (O 3 ) g) dióxido de nitrogênio (NO 2 ) Para cada poluente medido é calculado um índice, que através do qual obtêm uma qualificação, que é uma espécie de uma nota, feita conforme apresentado na tabela abaixo. Qualidade Índice MP 10 O 3 CO (µg/m 3 ) (µg/m 3 ) (ppm) NO 2 (µg/m 3 ) SO 2 (µg/m 3 ) Boa , Regular , Inadequada Má Péssima >299 >420 >800 >30 >2260 >1600 Para efeito de divulgação utiliza-se o índice mais elevado, isto é, a qualidade do ar de uma estação é determinada pelo pior caso. Esta qualificação do ar está associada com efeitos sobre a saúde, independentemente do poluente em questão, conforme tabela a- baixo: Qualidade Índice Significado Boa 0-50 Praticamente não há riscos à saúde. Regular Pessoas de grupos sensíveis (crianças, idosos e pessoas com doenças respiratórias e cardíacas), podem apresentar sintomas como tosse seca e cansaço. A população, em geral, não é afetada. Toda a população pode apresentar sintomas como tosse seca, cansaço, ardor nos olhos, nariz e garganta. Pessoas de grupos sensíveis (crianças, Inadequada idosos e pessoas com doenças respiratórias e cardíacas), podem apresentar efeitos mais sérios na saúde. Toda a população pode apresentar agravamento dos sintomas como tosse seca, cansaço, ardor nos olhos, nariz e garganta e ainda apresentar falta Má de ar e respiração ofegante. Efeitos ainda mais graves à saúde de grupos sensíveis (crianças, idosos e pessoas com doenças respiratórias e cardíacas). Péssima >299 Toda a população pode apresentar sérios riscos de manifestações de doenças respiratórias e cardiovasculares. Aumento de mortes prematuras em pessoas de grupos sensíveis. Individualmente, cada poluente apresenta diferentes efeitos sobre a saúde da população para faixas de concentração distintas, identificados por estudos epidemiológicos desenvolvidos dentro e fora do país. Tais efeitos sobre a saúde requerem medidas de prevenção a serem adotadas pela população afetada. No inverno, freqüentemente ocorrem dias com baixa umidade do ar e alta concentração de poluentes. Nessas condições, é comum ocorrerem complicações respiratórias devido Página 36 de 65

37 ao ressecamento das mucosas, provocando sangramento pelo nariz, ressecamento da pele e irritação dos olhos. Quando a umidade relativa do ar estiver entre 20 e 30%, é melhor evitar exercícios físicos ao ar livre entre 11 e 15 horas; umidificar o ambiente através de vaporizadores, toalhas molhadas, recipientes com água, umidificação de jardins etc.; sempre que possível permanecer em locais protegidos do sol ou em áreas arborizadas. Se a umidade estiver entre 20 e 12%, é recomendável suspender exercícios físicos e trabalhos ao ar livre entre 10 e 16 horas; evitar aglomerações em ambientes fechados; e seguir as orientações anteriores. Mas, se a umidade for menor do que 12% é preciso interromper qualquer atividade ao ar livre entre 10 e 16 horas; determinar a suspensão de atividades que exijam aglomerações de pessoas em recintos fechados; manter umidificados os ambientes internos, principalmente quartos de crianças, hospitais etc. Além dessas medidas é recomendável usar colírio de soro fisiológico ou água boricada para os olhos e narinas e beber muita água Significado dos principais poluente encontrados no ar A interação entre as fontes de poluição e a atmosfera vai definir o nível de qualidade do ar, que determina por sua vez o surgimento de efeitos adversos da poluição do ar sobre os receptores, que podem ser o homem, os animais, as plantas e os materiais. A medição sistemática da qualidade do ar é restrita a um número de poluentes, definidos em função de sua importância e dos recursos disponíveis para seu acompanhamento. O grupo de poluentes que servem como indicadores de qualidade do ar, adotados universalmente e que foram escolhidos em razão da freqüência de ocorrência e de seus efeitos adversos, são: Material particulado Material Particulado (MP), Partículas Totais em Suspensão(PTS), Partículas Inaláveis (MP10) e Fumaça (FMC). Sob a denominação geral de Material Particulado se encontra um conjunto de poluentes constituídos de poeiras, fumaças e todo tipo de material sólido e líquido que se mantém suspenso na atmosfera por causa de seu pequeno tamanho. As principais fontes de e- missão de particulado para a atmosfera são: veículos automotores, processos industriais, queima de biomassa, ressuspensão de poeira do solo, entre outros. O material particulado pode também se formar na atmosfera a partir de gases como dióxido de enxofre (SO 2 ), óxidos de nitrogênio (NOx) e compostos orgânicos voláteis (COVs), que são emitidos principalmente em atividades de combustão, transformando-se em partículas como resultado de reações químicas no ar. O tamanho das partículas está diretamente associado ao seu potencial para causar problemas à saúde, sendo que quanto menores maiores os efeitos provocados. O particulado pode também reduzir a visibilidade na atmosfera. O material particulado pode ser classificado como: a) Partículas Totais em Suspensão (PTS) Podem ser definidas de maneira simplificada como aquelas cujo diâmetro aerodinâmico é menor que 50 µm. Uma parte destas partículas é inaláveis e pode causar problemas à saúde, outra parte pode afetar desfavoravelmente a qualidade de vida da população, interferindo nas condições estéticas do ambiente e prejudicando as atividades normais da comunidade. b) Partículas Inaláveis (MP10) Podem ser definidas de maneira simplificada como aquelas cujo diâmetro aerodinâmico é menor que 10 µm. As partículas inaláveis podem ainda ser classificadas como partículas inaláveis finas MP2, 5 (<2,5µm) e partículas inaláveis grossas (2,5 a 10µm). As partículas finas, devido ao seu tama- Página 37 de 65

38 nho diminuto, podem atingir os alvéolos pulmonares, já as grossas ficam retidas na parte superior do sistema respiratório. c) Fumaça (FMC) - Está associada ao material particulado suspenso na atmosfera proveniente dos processos de combustão. O método de determinação da fumaça é baseado na medida de refletância da luz que incide na poeira (coletada em um filtro), o que confere a este parâmetro a característica de estar diretamente relacionado ao teor de fuligem na atmosfera Monóxido de Carbono (CO) É um gás incolor e inodoro que resulta da queima incompleta de combustíveis de origem orgânica (combustíveis fósseis, biomassa, etc.). Em geral é encontrado em maiores concentrações nas cidades, emitido principalmente por veículos automotores. Altas concentrações de CO são encontradas em áreas de intensa circulação de veículos. Pertencente ao grupo de poluentes gasosos, o monóxido de carbono (CO) é um gás inodoro, incolor e insípido. Tal poluente é produzido tanto por processos naturais quanto por processos provocados pelo ser humano. Têm-se como exemplos de fontes de emissão naturais, as queimadas florestais espontâneas, as erupções vulcânicas e a decomposição de clorofila Hidrocarbonetos: C- H É uma classe de composto formado por hidrogênio e carbono. Não são necessariamente perigosos, mas na presença da luz solar formam óxidos de nitrogênio e daí sim produzem compostos secundários que são nocivos à saúde humana. São gases e vapores resultantes da queima incompleta e evaporação de combustíveis e de outros produtos orgânicos voláteis. Diversos hidrocarbonetos como o benzeno são cancerígenos e mutagênicos, não havendo uma concentração ambiente totalmente segura. Participam ativamente das reações de formação da névoa fotoquímica. Poderíamos perguntar qual é o combustível que mais polui a atmosfera: O álcool, a gasolina ou o óleo diesel? A gasolina, além de ser derivada do petróleo, lança na atmosfera gases que prejudicam a saúde humana e o meio ambiente, pois não há um motor que faz a combustão de forma correta. Mas os hidrocarbonetos que compõem a gasolina são mais leves do que aqueles que compõem o óleo diesel, pois são formados por moléculas de menor cadeia carbônica (normalmente cadeias de 4 a 12 átomos de carbono), com isso a gasolina se torna menos poluente do que o diesel. O álcool, juntamente com a gasolina, polui consideravelmente menos do que o diesel, graças ao catalisador que é uma peça vital para reduzir a emissão de gases poluentes. Esse importante equipamento faz com que gases mais prejudiciais, como os monóxidos de carbono, sejam transformados em substâncias menos perigosas. Mas ambos, tanto o álcool como a gasolina, são responsáveis pela emissão do perigoso dióxido de carbono, que contribui para o efeito estufa e o aquecimento global. A queima do álcool emite menos gases poluentes na atmosfera, pelo fato de ser derivado da fermentação da cana-de-açúcar, a queima do álcool produz em média 25% menos monóxido de carbono e 35% menos óxido de nitrogênio (NO) que a gasolina. Mas o álcool também polui, é verdade que em menos proporção que a gasolina, mas não pode ser classificado como não-poluente. O diesel, ele se tornou o grande vilão no trânsito, e para agravar a situação, os veículos movidos a diesel, como ônibus e caminhões, não são equipados com bons Página 38 de 65

39 catalisadores. Metais pesados altamente nocivos fazem parte da composição do diesel, eles se acumulam no organismo humano e, depois de alguns anos, chegam a causar até mesmo males neurológicos. Estudos revelaram que as dioxinas presentes no diesel são responsáveis por provocar as fortes dores de cabeça, distúrbios hormonais e câncer no aparelho respiratório. A própria fuligem desse combustível serve como um facilitador para as alergias nas vias aéreas. Sem dúvidas o combustível que mais polui é o diesel NOx - Óxido de Nitrogênio (NO) e Dióxido de Nitrogênio (NO2) São formados durante processos de combustão. Em grandes cidades, os veículos geralmente são os principais responsáveis pela emissão dos óxidos de nitrogênio. O NO, sob a ação de luz solar se transforma em NO 2 e tem papel importante na formação de oxidantes fotoquímicos como o ozônio. Dependendo das concentrações, o NO 2 causa prejuízos à saúde. Formam-se quando o N 2 do ar reage com o O 2 no processo de queima de combustível fóssil a altas temperaturas. São chamadas de NOx. São produzidos também pela atividade das bactérias que existem no solo. No meio rural sua concentração é baixa e nas zonas urbanas sua concentração é de 10 a 100 vezes maior. Provoca chuva ácida quando no NO 2 oxida e reage coma umidade do ar formando o HNO 3 ( acido nítrico) que provoca chuva ácida Ozônio (O 3 ) e Oxidantes Fotoquímicos Oxidantes fotoquímicos é a denominação que se dá à mistura de poluentes secundários formados pelas reações entre os óxidos de nitrogênio e compostos orgânicos voláteis, na presença de luz solar, sendo estes últimos liberados na queima incompleta e evaporação de combustíveis e solventes. O principal produto desta reação é o ozônio, por isso mesmo utilizado como parâmetro indicador da presença de oxidantes fotoquímicos na atmosfera. Tais poluentes formam a chamada névoa fotoquímica ou smog fotoquímico, que possui este nome porque causa na atmosfera diminuição da visibilidade. Além de prejuízos à saúde, o ozônio pode causar danos à vegetação. É sempre bom ressaltar que o ozônio encontrado na faixa de ar próxima do solo, onde respiramos chamado de mau ozônio, é tóxico. Entretanto, na estratosfera (a cerca de 25 km de altitude) o o- zônio tem a importante função de proteger a Terra, como um filtro, dos raios ultravioletas emitidos pelo Sol. É um poluente secundário que se formam através de uma complexa reação química envolvendo outros poluentes tais como os óxidos de nitrogênio e hidrocarbonetos. É uma poluição fotoquímica Dióxido de carbono (CO 2 ) É um óxido presente na atmosfera, é associado ao chamado efeito estufa e por isso é considerado prejudicial ao ambiente. Mais conhecido como gás carbônico, o CO 2 vem aumentando gradualmente na atmosfera terrestre, você imagina por quê? Os nossos veículos movidos a combustível de petróleo são os principais fornecedores de CO 2. A própria natureza tem uma solução para o problema: a remoção do gás através da fotossíntese. Mas infelizmente o homem novamente interfere no processo, o corte indevido de árvores faz com que a vegetação diminua e conseqüentemente fica mais difícil ocorrer a purificação do ar pela fotossíntese. E o pior é que além de acabar com as plantas, o homem ainda se encarrega de realizar as queimadas de extensas áreas verdes, gerando a- inda mais gás carbônico. Página 39 de 65

40 Enxofre Reduzido Total (ERT) Sulfeto de hidrogênio, metil mercaptana, dimetil sulfeto, dimetil dissulfeto, são, de maneira geral, os compostos de enxofre reduzido mais freqüentemente emitido em operações de refinarias de petróleo, fábricas de celulose, plantas de tratamento de esgoto e produção de rayon - viscose, entre outras. As demais espécies de enxofre reduzido são encontradas em maior quantidade perto de locais específicos. O dissulfeto de carbono, por exemplo, é usado na fabricação de rayon-viscose e celofane. Os compostos de enxofre reduzido também podem ocorrer naturalmente no ambiente como resultado da degradação microbiológica de matéria orgânica contendo sulfatos, sob condições anaeróbias, e como resultado da decomposição bacteriológica de proteínas. Estes compostos produzem odor desagradável, semelhante ao de ovo podre ou repolho, mesmo em baixas concentrações Smog O Smog é proveniente da queima incompleta dos combustíveis fósseis (à base de petróleo). Os gases lançados pelos carburadores dos carros não se acumulam somente ao nível do solo, eles tendem a subir e formar uma densa neblina. Com certeza a paisagem fica prejudicada com a presença da fumaça escura, e o pior é que não é só por uma questão de beleza. O Smog causa sérios danos à saúde do homem, mais precisamente ao aparelho respiratório. Problemas como irritação constante na garganta e narinas, são problemas comuns aos moradores de capitais onde o tráfego de automóveis se intensifica a cada dia. Veja agora quais os tipos de Smog existem: a) Smog urbana: a mais comum é uma mistura de poluentes gasosos, neblina e partículas sólidas (poeira). A coloração escura se deve à junção destes materiais. b) Smog Industrial: presença de compostos mais nocivos à saúde, como H 2 SO 4 (ácido sulfúrico), SO 2 (dióxido de enxofre), cinzas, fuligem, entre outros. É por isso que a poluição industrial é considerada um risco à humanidade. c) Smog fotoquímica: o próprio nome já define, ela ocorre em presença de luz. Esta neblina é comum nos dias muito quentes e secos, em sua composição encontramos dióxido de nitrogênio (NO 2 ) provindo de escapamentos de automóveis. Os locais de intenso tráfego de veículos e luz solar incidente, com altas temperaturas e ventos calmos, são os pontos mais comuns onde aparecem Smogs fotoquímicos. O grau de umidade da atmosfera também é um fator favorável devem razão da presença de gotículas de água suspensas no ar. Neste caso uma mistura de névoa com partículas de fumaça se acumula nas proximidades do solo em vez de subir. Página 40 de 65

41 4. Química ambiental do solo O solo é uma camada finamente dividida de minerais resistentes e materiais orgânicos que favorecem o crescimento das plantas. Para os seres humanos e a maioria dos organismos terrestres, o solo é a parte mais importante da geosfera. Embora o solo corresponda a uma faixa muito estreita quando comparado com o diâmetro total da Terra, é dele que provém a maioria dos alimentos requeridos pelos organismos terrestres. Um solo fértil e um clima que contribui para sua produtividade são valiosos recursos que uma nação pode ter. Além de ser o local da maior parte da produção de alimentos, o solo é o receptor de grandes quantidades de poluentes. Fertilizantes, pesticidas, e resíduos sólidos depositados no solo freqüentemente contribuem para poluição da água e do ar. O solo é formado pelo desgaste de rochas como resultado da interação dos processos geológico, hidrológico, e biológico. Solos são porosos e verticalmente estratificados em linhas horizontais, como o resultado da filtração de água e de processos biológicos. São sistemas abertos que sofrem constantes trocas de substâncias e energia com a atmosfera, hidrosfera e biosfera. O solo, como recurso natural básico, disponibiliza múltiplas funções ou serviços aos seres vivos em geral e ao Homem em particular, constituindo: O homem possui a tendência natural de utilizar o solo como receptáculo de seus resíduos. Deste modo, grande quantidade de resíduos é disposta no solo, ocasionando assim a contaminação e a poluição do mesmo. Lixo é todo e qualquer resíduo sólido resultante das atividades diárias do homem em sociedade. Pode encontrar-se nos estados sólido, líquido e gasoso. Como exemplo de lixo tem as sobras de alimentos, embalagens, papéis, plásticos e outros. A definição de lixo como material inservível e não aproveitável é, na atualidade, com o crescimento da indústria da reciclagem, considerada relativa, pois um resíduo poderá ser inútil para algumas pessoas e, ao mesmo tempo, considerado como aproveitável para outras. O solo é uma mistura de vários minerais, matéria orgânica e água capaz de manter a vida das plantas na superfície terrestre. É o produto final das ações dos processos físicos, químicos e biológicos que degradam as rochas e em grande parte produzem minerais. A porção orgânica do solo consiste em biomassa de plantas em várias fases de apodrecimento. No solo podem ser encontradas muitas populações de bactérias, fungos, e animais como minhoca; por exemplo. A fração sólida do solo possui aproximadamente 5% de matéria orgânica e 95% de matéria inorgânica. Alguns solos podem conter até 95% de material orgânico ou menos de 1% desse material. Os solos típicos mostram camadas características com o aumento da profundidade. Estas camadas são chamadas horizontes; os horizontes formam-se como o resultado de interações complexas que ocorrem devido ao desgaste do solo provocado pelas mudanças ao longo do tempo. Página 41 de 65

42 A água da chuva que atravessa o solo carrega sólidos dissolvidos e coloidais para horizontes inferiores, onde eles são depositados. Processos biológicos, tais como o apodrecimento bacteriano da biomassa das plantas, produzem CO 2 ligeiramente ácido, ácidos orgânicos, e combinações de complexos que são levados através da água da chuva para horizontes inferiores, onde eles interagem com areia e minerais, alterando as propriedades dos mesmos. A camada do topo do solo, de vários centímetros de espessura, é conhecida como o horizonte A, ou camada da superfície do solo. Esta é a camada de máxima atividade biológica no solo e contém a maior parte de material orgânico. A camada seguinte é o horizonte B, ou subsolo. Recebe materiais tais como matéria orgânica, sais e partículas de areia que são carreadas do horizonte A. O horizonte C é composto de rochas desgastadas a partir das quais se originou o solo. Os solos exibem uma grande variedade de características que são usadas para a sua classificação para vários propósitos, inclusive produção agrícola, construção de estrada e etc. Outras características do solo incluem resistência, viabilidade, tamanho de partícula, permeabilidade, e grau de desenvolvimento Compostos químicos existentes no solo Água no solo São requeridas grandes quantidades de água para produção da maioria das substâncias da planta. A água é o meio de transporte básico para levar nutrientes essenciais de partículas sólidas do solo à planta através de suas raízes para as partes mais distantes de sua estrutura. Normalmente, devido ao pequeno tamanho de partículas do solo e a presença de pequenos vasos capilares e poros, a fase de água não é totalmente independente da parte sólida do solo. A disponibilidade de água para plantas é governada por inclinações do vaso capilar e forças gravitacionais. Os nutrientes dissolvidos em água dependem da variação da concentração e dos potenciais elétricos. A presença de água em espaços maiores no solo é relativamente disponível às plantas e facilmente escoa. A água contida em poros menores ou entre as partículas de areia é retida mais fortemente. Um dos efeitos químicos mais marcantes do encharcamento é a redução do potencial de oxidação (pe) pela ação de agentes redutores orgânicos que agem através de bactérias catalisadoras. Assim, a condição de oxi-redução do solo torna-se muito mais redutora, e o pe do solo pode diminuir o ph da água em equilíbrio com o ar (pe= a ph 7) para 1 ou menos. Um dos resultados mais significativos desta mudança é a transformação de ferro e manganês em ferro solúvel (II) e manganês (II) por redução dos seus óxidos insolúveis com aiores graus de oxidação: m Página 42 de 65

43 MnO 2 + 4H + + 2e > Mn H 2 O Fe 2 O 3 + 6H + + 2e > 2Fe H 2 O Alguns íons de metais solúveis como Fe 2+ e Mn 2+ são tóxicos às plantas a níveis muito altos. Por outro lado, a oxidação para óxidos insolúveis pode causar formação de depósitos de Fe 2 O 3 e MnO 2 que dificultam o escoamento da água no solo A solução solo A solução solo é a porção aquosa do solo que contém materiais dissolvidos provenientes dos processos químicos e bioquímicos do solo e provenientes da troca com a hidrosfera e biosfera. Este meio transporta espécies químicas para as partículas do solo, mantendo um contato íntimo entre os solutos e as partículas do solo. Além de fornecer água para crescimento de planta, é um meio essencial para a troca de nutrientes da planta entre as raízes e terra sólida. Obter uma amostra de solução de solo é freqüentemente muito difícil porque a parte mais significante está confinada em vasos capilares e filmes de superfície. O meio mais direto é a coleta da água de drenagem. A solução do solo pode ser isolada do solo através da separação mecânica por centrifugação, pressão ou tratamento no vácuo. O material mineral dissolvido no solo está presente na forma de íons. Proeminentes entre os cátions estão H +, Ca 2+, Mg 2+, K +, Na +, e normalmente quantidades menores de Fe 2+, Mn 2+, e Al 3+. Os últimos três cátions podem estar presentes parcialmente hidrolisados como FeOH, ou complexados através de substâncias ligantes de húmicos orgânicos. Os â- nions que podem estar presentes são HCO 3 -, CO 3 2-, HSO 4 -, SO 4 2-, Cl -, e F -. Além de ser ligado a H + em espécies como bicarbonatos (ajuste de acidez), os ânions podem ser complexados com íons de metal, como em AlF2+. Cátions e ânions de multivalência formam íons emparelhados entre si, por exemplo, CaSO 4 e FeSO Ajuste de acidez no solo A maioria das plantas comuns cresce melhor em solos com ph próximo da neutralidade. Para um solo muito ácido, o ótimo desenvolvimento da planta é alcançado restituindo o solo com carbonato de cálcio. Solo} (H + ) 2 + CaCO > Solo} Ca 2+ + CO 2 + H 2 O Em áreas de pouca chuva, os solos podem ficar muito básicos (alcalinos) devido à presença de sais básicos como Na2CO3. Os solos alcalinos podem ser tratados com alumínio ou sulfato de ferro que formam ácido hidrólises: 2Fe SO H 2 O > 2Fe(OH )3 + 6H SO 4 2- O enxofre é usado para acidificar terras alcalinas, sendo oxidado através de reações com bactérias, produzindo ácido sulfúrico. Altas taxas de enxofre que são eliminadas dos combustíveis fósseis poluindo o ar, através do dióxido de enxofre, podem fazer o tratamento de terras alcalinas, o que é economicamente muito atraente Água no solo São requeridas grandes quantidades de água para produção da maioria das substâncias da planta. A água é o meio de transporte básico para levar nutrientes essenciais de partículas sólidas do solo à planta através de suas raízes para as partes mais distantes de sua estrutura. Normalmente, devido ao pequeno tamanho de partículas do solo e a presença de pequenos vasos capilares e poros, a fase de água não é totalmente independente da parte sólida do solo. A disponibilidade de água para plantas é governada por inclinações do vaso capilar e forças gravitacionais. Os nutrientes dissolvidos em água dependem da variação da concentração e dos potenciais elétricos. A presença de água em espaços maiores no Página 43 de 65

44 solo é relativamente disponível às plantas e facilmente escoa. A água contida em poros menores ou entre as partículas de areia é retida mais fortemente. Um dos efeitos químicos mais marcantes do encharcamento é a redução do potencial de oxidação (pe) pela ação de agentes redutores orgânicos que agem através de bactérias catalisadoras. Assim, a condição de oxi-redução do solo torna-se muito mais redutora, e o pe do solo pode diminuir o ph da água em equilíbrio com o ar (pe= a ph 7) para 1 ou menos. Um dos resultados mais significativos desta mudança é a transformação de ferro e manganês em ferro solúvel (II) e manganês (II) por redução dos seus óxidos insolúveis com maiores graus de oxidação: MnO 2 + 4H + + 2e >Mn H 2 O Fe 2 O 3 + 6H + + 2e > 2Fe H 2 O Alguns íons de metais solúveis como Fe 2+ e Mn 2+ são tóxicos às plantas a níveis muito altos. Por outro lado, a oxidação para óxidos insolúveis pode causar formação de depósitos de Fe 2 O 3 e MnO 2 que dificultam o escoamento da água no solo. A solução solo A solução solo é a porção aquosa do solo que contém materiais dissolvidos provenientes dos processos químicos e bioquímicos do solo e provenientes da troca com a hidrosfera e biosfera. Este meio transporta espécies químicas para as partículas do solo, mantendo um contato íntimo entre os solutos e as partículas do solo. Além de fornecer água para crescimento de planta, é um meio essencial para a troca de nutrientes da planta entre as raízes e terra sólida. Obter uma amostra de solução de solo é freqüentemente muito difícil porque a parte mais significante está confinada em vasos capilares e filmes de superfície. O meio mais direto é a coleta da água de drenagem. A solução do solo pode ser isolada do solo através da separação mecânica por centrifugação, pressão ou tratamento no vácuo. O material mineral dissolvido no solo está presente na forma de íons. Proeminentes entre os cátions estão H +, Ca 2+, Mg 2+, K +, Na +, e normalmente quantidades menores de Fe 2+, Mn 2+, e Al 3+. Os últimos três cátions podem estar presentes parcialmente hidrolisados como FeOH +, ou complexados através de substâncias ligantes de húmicos orgânicos. Os ânions que podem estar presentes são HCO 3-, CO 3 2-, HSO 4 -, SO 4 2-, Cl -, e F -. Além de ser ligado a H+ em espécies como bicarbonatos (ajuste de acidez), os ânions podem ser complexados com íons de metal, como em AlF 2+. Cátions e ânions de multivalência formam íons emparelhados entre si, por exemplo, CaSO 4 e FeSO Ajuste de acidez no solo A maioria das plantas comuns cresce melhor em solos com ph próximo da neutralidade. Para um solo muito ácido, o ótimo desenvolvimento da planta é alcançado restituindo o solo com carbonato de cálcio. Solo} (H + ) 2 + CaCO > Solo} Ca CO 2 + H 2 O Em áreas de pouca chuva, os solos podem ficar muito básicos (alcalinos) devido à presença de sais básicos como Na2CO3. Os solos alcalinos podem ser tratados com alumínio ou sulfato de ferro que formam ácido hidrólises: 2Fe3+ + 3SO H2O > 2Fe(OH)3 + 6H+ + 3 SO42- O enxofre é usado para acidificar terras alcalinas, sendo oxidado através de reações com bactérias, produzindo ácido sulfúrico. Altas taxas de enxofre que são eliminadas dos combustíveis fósseis poluindo o ar, através do dióxido de enxofre, podem fazer o tratamento de terras alcalinas, o que é economicamente muito atraente Ar no solo Página 44 de 65

45 Aproximadamente 35% do volume de solo é composto de ar nos poros. Considerando que a atmosfera seca ao nível do mar contém 21% O 2 e 0,03% CO 2 de volume, estas porcentagens podem ser bastante diferentes devido à decomposição de matéria orgânica: {CH 2 O} + O > CO 2 + H 2 O Este processo consome oxigênio (O 2 ) e produz gás carbônico (CO 2 ). Como resultado, a quantidade de oxigênio do ar no solo pode ser muito menor que 15%, e a quantidade de gás carbônico pode ser de um percentual muito maior. Assim, a diminuição de material orgânico no solo aumenta o nível de equilíbrio de CO 2 dissolvido na água presente no solo. Este processo diminui o ph e contribui para formação de minerais de carbonato, particularmente carbonato de cálcio. O CO 2 também dificulta o equilíbrio do processo pelo qual as raízes absorvem íons metálicos do solo. Os componentes inorgânicos do solo O desgaste das rochas e minerais inorgânicos que compõem o solo contribui na formação de colóides inorgânicos. Estes colóides são repositórios de água e nutrientes da planta que estão disponíveis de acordo com suas necessidades. Colóides inorgânicos absorvem freqüentemente substâncias tóxicas do solo, fazendo um papel de desintoxicação de substâncias que, caso contrário, prejudicariam as plantas. A abundância e o tipo de material coloidal inorgânico no solo são fatores importantes na determinação da produtividade do solo. A absorção dos nutrientes da planta através das raízes envolve freqüentemente interações complexas entre a água e as fases inorgânicas, este processo é influenciado fortemente pela estrutura iônica do material inorgânico do solo. Os elementos mais comuns na crosta terrestre são oxigênio, sílica, alumínio, ferro, cálcio, sódio, potássio, e magnésio. Assim, os minerais compostos destes elementos - particularmente sílica e oxigênio - constituem a maior fração mineral da terra. Os componentes minerais mais comuns do solo são divididos finamente em quartzo (SiO 2 ), ortoclásio (KAl- Si 3 O 8 ), epidote (4CaO.3(AlFe) 2 O 3.6SiO 2.H 2 O), geothite (FeO(OH)), magnetita (Fe 3 O 2 ), carbonatos de cálcio e magnésio (CaCO 3 e MgCO 3 ) e óxidos de manganês (MnO 2 ) e titânio (TiO 2 ) Nitrogênio Na maioria dos solos, mais de 90% do nitrogênio contido é orgânico. Este nitrogênio orgânico é, principalmente, o produto da biodegradação de plantas e animais mortos. Ele é eventualmente hidrolisado à NH 4 + (nitrogênio inorgânico), o qual pode ser oxidado à NO3- (nitrogênio inorgânico) pela ação das bactérias presentes no solo. O nitrogênio confinado no solo é especialmente importante para manter a fertilidade do solo. Ao contrário do potássio ou fosfato, o nitrogênio não é um significante produto do desgaste mineral. Uma das fontes de nitrogênio no solo é a atmosfera, o qual é transformado por bactérias fixadoras de nitrogênio através de um processo bioquímico: 3{CH 2 O} + 2N 2 + 3H 2 O + 4H + 3CO 2 + 4NH 4 + No entanto, as bactérias fixadoras de nitrogênio não fornecem nitrogênio suficiente para manter a fertilidade do solo. O nitrogênio inorgânico, proveniente de fertilizantes ou da água da chuva, é freqüentemente perdido, em grande parte, pela lixiviação. O húmus do solo, porém, serve como um reservatório do nitrogênio que as plantas necessitam. O nitrogênio é um dos principais componentes das proteínas e da matéria viva. Plantas e cereais cultivados em solos ricos em nitrogênio não somente rendem mais, como também são freqüentemente ricas em proteínas e, conseqüentemente, mais nutritivas. Página 45 de 65

46 Fósforo Embora o percentual de fósforo nas plantas seja relativamente baixo, ele é um componente essencial às plantas. O fósforo, como o nitrogênio, deve estar presente em uma forma inorgânica simples para que possa ser assimilado pelas plantas. Dentro de uma faixa de ph, as espécies presentes na maioria dos solos são ortofosfatos, H 2 PO 4 - e HPO O ortofosfato é mais disponível para as plantas em valores de ph perto da neutralidade. Acredita-se que em solos relativamente ácidos, os íons ortofosfatos são precipitados ou absorvidos por espécies de Al3+ e Fe3+. Em solos alcalinos, o ortofosfato pode reagir com carbonato de cálcio para formar um composto relativamente insolúvel: 3 HPO CaCO 3 (s) + 2H 2 O > Ca 5 (PO 4 ) 3 (OH) + 5HCO OH Potássio O potássio é essencial para o crescimento das plantas. O potássio ativa algumas enzimas e desempenha um papel importante no equilíbrio de água nas plantas. É também essencial para algumas transformações de carboidratos. O rendimento de uma colheita está diretamente relacionado com a quantidade de potássio presente no solo. Quando fertilizantes de nitrogênio são adicionados ao solo para aumentar a produtividade, aumenta a remoção do potássio. Sendo assim, o potássio pode se tornar um nutriente limitante em solos fertilizados com grande quantidade de outros nutrientes. O potássio é um dos elementos mais abundantes da crosta terrestre, cerca de 2,6%; porém, muito desse potássio não está disponível para as plantas, pois geralmente se a- presenta sob a forma de minerais (silicatos que contém o potássio, por exemplo - K2O. Al 2 O 3. 4SiO 2 ) Matéria orgânica no solo Embora um solo produtivo seja composto de menos que 5% de matéria orgânica esta determina em grande parte a produtividade do solo. Serve como uma fonte de alimento para microrganismos através de reações químicas, influenciando nas propriedades físicas do solo. Algumas combinações de compostos orgânicos contribuem até mesmo no desgaste de matéria mineral, o processo pelo qual o solo é formado. Por exemplo, C2O22-, (íon de oxalato), produzido através do metabolismo de fungos do solo, quando presente na água do solo, dissolve minerais, enquanto acelera o processo de desgaste, aumentando assim a disponibilidade de espécies de íons nutrientes. Este processo de desgaste envolve complexação de oxalato de ferro ou alumínio em minerais, representados pela reação abaixo na qual M é Al ou Fe. 3H+ + M(OH)3(s) + M(C2O4)2-(aq) + 2Ca2+(aq) + 3H2O Componentes biologicamente ativos da fração orgânica do solo incluem polissacarídeos, aminoácidos, nucleotídeos, enxofre orgânico e combinações de fósforo. Húmus, um material insolúvel em água que biodegrada muito lentamente, compõe a maior parte da matéria orgânica do solo Fertilizantes Fertilizante é um produto destinado para melhorar as condições nutritivas das plantas e a produtividade do solo. As plantas necessitam de nutrientes como o nitrogênio, potássio e fósforo, e uma das formas de obter esses nutrientes é através dos fertilizantes quando depositados no solo. O nitrogênio mantém a fertilidade do solo, portanto, alimentos e plantas cultivados em solos com nitrogênio são ricos em proteínas; o potássio é essencial para o crescimento das plantas e o fósforo é um elemento essencial para todo tipo de plan- Página 46 de 65

47 tas porque é um macronutriente importante, que a planta precisa para poder completar seu ciclo produtivo. Os fertilizantes a base de fósforo são obtidos a partir de rochas fosfáticas, principalmente as apatitas-hidroxiapatita, Ca 5 (PO 4 ) 3 OH, e fluoroapatita, Ca 5 (PO 4 ) 3 F, pelo tratamento com ácido sulfúrico. Assim, o fósforo está presente nestes fertilizantes na forma de superfosfatos simples e triplos e contém basicamente fosfato monocálcico monohidratado [Ca(H 2 PO 4 ) 2.H 2 O], e os fosfatos mono [NH 4 H 2 PO 4 ] e diamônico [(NH 4 ) 2 HPO 4 ] Componentes Orgânicos do solo Húmus é o resíduo da degradação do apodrecimento de plantas, em grande parte C, H e O. É o componente orgânico mais abundante no solo e melhora propriedades físicas do solo, troca de nutrientes, reservatório de N fixo. Dos componentes orgânicos listados, o húmus do solo é o mais significante. Húmus é composto de frações solúveis chamadas ácidos húmicos e fúlvicos, e uma fração insolúvel chamada humina. É o resíduo originado quando bactérias e fungos biodegradam o material das plantas. A maior parte da biomassa da planta consiste em celulose relativamente degradável e lignina resistente à degradação. Entre os principais componentes químicos da lignina estão os anéis aromáticos conectados por cadeias de alquilas, grupos metilas, e grupos hidroxilas. Estes artefatos estruturais acontecem no húmus do solo e dão a ele muitas de suas propriedades características. Gorduras, resinas e ceras extraídos de lipídios através de solventes orgânicos. Pequena parte da matéria orgânica do solo pode afetar as propriedades físicas do solo repelindo água, pode ser fitotóxico. Sacarídeos Celulose, amido, hemicelulose, gomas - Principal fonte de alimento para microrganismos do solo, ajuda na estabilização de agregados do solo. Nitrogênio orgânico Nitrogênio ligado ao húmus, aminoácidos e outras composições. Fornece nitrogênio para fertilidade do solo. Compostos de fósforo Éster fosfatos, inositol fosfatos (ácido fítico), fosfolipídios. Fonte de fosfato para a planta. O acúmulo de matéria orgânica no solo é influenciado fortemente pela temperatura e pela disponibilidade de oxigênio. Como a taxa de biodegradação diminui com o declínio da temperatura, a matéria orgânica não degrada rapidamente em climas mais frios e tende a formar o solo. Em água e em solos com grandes quantidades de água, a vegetação que se deteriora não tem acesso fácil a oxigênio, acumulando matéria orgânica. O conteúdo orgânico pode alcançar 90% em áreas onde plantas crescem e se deterioram em solos saturados com água Substâncias Tóxicas Persistentes Como o próprio nome diz, as STPs são substâncias altamente tóxicas, formadas por compostos químicos orgânicos semelhantes aos dos seres vivos. Entre eles destacam-se os POPs (Poluentes Orgânicos Persistentes) e o metais pesados produzidos pela indústria química. Os POPs estão em todo lugar e são repassados de geração a geração, a- cumulando-se no meio ambiente e nos corpos das pessoas, animais e plantas. Estas substâncias tóxicas são geradas em diversos processos industriais, entre eles: Produção do PVC: plástico utilizado em brinquedos, utensílios domésticos, tubos e conexões, embalagens de alimentos etc; Produção de papel: através do processo de branqueamento com cloro; Geração e composição de produtos agrícolas: um grande número de herbicidas, inseticidas e fungicidas; Incineração de lixo: doméstico, industrial e hospitalar; Página 47 de 65

48 Processos industriais: todos os que empregam cloro e derivados do petróleo. No mês de novembro de 2000, representantes de mais de 100 países se reuniram em Johannesburg, África do Sul, para discutir a eliminação de 12 tipos diferentes de POPs (o chamado Protocolo POPs). Os 12 Poluentes cuja eliminação foi discutida são: Aldrin, Clordano, Dieldrin, DDT, Dioxinas, Furanos, Endrin, Heptacloro, Hexaclorobenzeno, Mirex, PCBs e Toxafeno. Os POPs são tóxicos à todos os seres vivos, inclusive as plantas, por serem bioacumulativos, ou seja, não são eliminados com o tempo pelo organismo e resistentes à degradação química, biológica e fotolítica (da luz), afetando a saúde humana e os ecossistemas, mesmo em pequenas concentrações 4.2. Poluição do solo A poluição do solo é causada pelo contato com ar ou águas poluídas com resíduos industriais ou agrícolas e principalmente por lixo e substâncias tóxicas jogadas diretamente sobre ele, transportados pelo ar, pela chuva e pelo homem. O uso indevido do solo e de técnicas ultrapassadas na agricultura, os desmatamentos, as queimadas, o lixo, os esgotos, a chuva ácida, a mineração são agentes causadores do desgaste de nossa litosfera Até pequenos desmatamentos podem causar sérios problemas de erosão. A Mata Atlântica já perdeu 93% de sua área original, e essa destruição agora avança sobre o Cerrado e a Amazônia. O uso inadequado da terra e práticas de agricultura impróprias (queimadas, desmatamentos, etc.) causam a desertificação, ausência de vegetação pelo empobrecimento dos solos Prevenção e Tratamento da Poluição do Solo Dentre os agentes poluentes do solo o uso de substâncias químicas na agricultura e o lixo urbano são os mais comuns. Como prevenção/tratamento do uso de substâncias na agricultura a única saída é a Agricultura Sustentável que permite a utilização das terras sem degradação. O lixo influencia bastante na poluição do solo quando não rejeitado de maneira correta. Algumas medidas quanto ao destino do lixo são primordiais para evitar a poluição do solo e dos outros compartimentos. O lixão é apenas a disposição do lixo a céu aberto em terrenos baldios onde fica exposto sem nenhum tratamento e sem nenhum critério sanitário de proteção ao ambiente, provocando intensa proliferação de moscas, mosquitos, baratas e ratos, e ainda é aproveitado pelos "catadores de lixo" que correm o risco de contrair doenças. Outro inconveniente é o "chorume", líquido que resulta da decomposição do lixo que possui alta taxa de compostos orgânicos de difícil degradação e que polui o solo e os lençóis d'água. Os gases também produzidos pela decomposição do lixo poluem o ar e são vetores de doenças através de germes patológicos Lixo O lixo constitui-se de uma grande diversidade de resíduos sólidos de diferentes procedências, gerados por aglomerações urbanas ou processos produtivos, incluindo o resíduo sólido urbano que é gerado em nossas residências. O IPT/CEMPRE (1995), define-o como restos das atividades humanas, consideradas pelos geradores inúteis, indesejáveis ou descartáveis. Normalmente apresenta-se em estado sólido, semi-sólido ou semilíquido Página 48 de 65

49 O lixo urbano é constituído predominantemente por matéria orgânica e como tal sofre intensa decomposição, permitindo a reciclagem. A decomposição pode ser feita por dois processos: aeróbio e anaeróbio. A decomposição aeróbia é muito mais rápida, e os resíduos resultantes são: gás carbônico, sais minerais e alguns compostos orgânicos que, mais resistentes à biodegradação, não chegam a se decompor totalmente. A decomposição anaeróbia, entretanto pode originar compostos nocivos, como gás sulfídrico, mercaptanas e outros compostos que podem ser tóxicos ou exalar mau cheiro. Segundo a Pesquisa Nacional de Saneamento Básico (PNSB), realizada em 1989 pelo Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE) e editada em 1991 (IPT/CEMPRE, 1995), "o brasileiro convive com a maioria do lixo que produz. São toneladas de lixo produzidas diariamente no país. De todo esse lixo, 76% fica a céu aberto (lixão), apenas 24% recebe um tratamento mais adequado". De acordo com Figueiredo (1995), 13% da parte do lixo que recebe algum tipo de tratamento ainda contamina lençóis freáticos, sendo depositados em aterros controlados, e 10% dos aterros sanitários, não são eficientes e nem possui um certo grau de qualidade devido à necessidade constante de controle e manutenção, o que nem sempre acontece Resíduos industriais Geralmente, sob a denominação de resíduos industriais se enquadram sólidos, lamas e materiais pastosos oriundos do processo industrial metalúrgico, químico ou petroquímico, papeleiro, alimentício etc. e que não guardam interesse imediato pelo gerador que deseja, de alguma forma, se desfazer deles. Há três classes de resíduos industriais: os inertes, os não inertes e os perigosos. Cada uma dessas classes traz dificuldade diferenciada ao empresário para se ver livre do resíduo, desde o transporte até o destino final. Os métodos clássicos empregados vão, desde a reciclagem no próprio processo em outra unidade da fábrica, passando pela venda ou doação, a incineração e a disposição em aterros. Cada um desses destinos guarda procedimentos bem definidos na legislação ambiental. Praticamente, toda atividade industrial é obrigada pela lei ambiental a apresentar periodicamente ao órgão de controle ambiental um relatório que demonstre quantidade, tipo, características fisico-químicas, formas de armazenamento e estoque e ainda, a destinação dos resíduos gerados e que estão estocados e com destinação ainda não definida ( Porém, os especialistas do setor acreditam que boa parte desses resíduos está sendo depositada de forma inadequada, através de um esquema que o jargão denomina de "Boca de Porco". Por esse esquema, os geradores contratam empresas de conduta duvidosa, a preços normalmente bem abaixo dos praticados no mercado, que encontram um destino para o resíduo. Só não se sabe como nem onde. Os resíduos industriais se contam entre os principais responsáveis pela poluição da água O gerenciamento dos resíduos sólidos industriais é hoje um dos principais problemas vivenciados pelas empresas na área de meio ambiente. A principal atividade industrial geradora de resíduos perigosos é a química, que gera 177 mil t/ano, o que corresponde a aproximadamente 33% do total de resíduos Classe I (perigosos) gerados no estado de São Paulo. Com a aprovação da Lei de Crimes Ambientais, no início de 1998, a qual estabelece pesadas sanções para os responsáveis pela disposição inadequada de resíduos, as empresas que prestam serviços na área de resíduos sentiram um certo aquecimento do mercado - houve empresas que tiveram um aumento de 20% na demanda por serviços logo a- pós a promulgação da lei - mas tal movimento foi de certa forma arrefecido com a emissão da Medida Provisória que ampliou o prazo para as empresas se adequarem à nova Página 49 de 65

50 legislação e emissão da Medida Provisória que ampliou o prazo para as empresas se a- dequarem à nova legislação Resíduos domésticos e hospitalares Os resíduos domésticos são aqueles resíduos sólidos ou pastosos gerados nos lares, escritórios, escolas, hotéis, restaurantes, nas varreduras etc ( Constituído de restos de alimentos, poeira doméstica, embalagens e vasilhames que são eliminados no cotidiano ( Já, os chamados resíduos hospitalares são aqueles gerados nos hospitais, incluindo-se aí os oriundos dos laboratórios de análises clínicas, consultórios odontológicos, médicos e de ambulatórios que causam danos à saúde humana. As destinações desses resíduos domésticos podem ser os aterros sanitários, as usinas de reciclagem ou a incineração. Já, os resíduos hospitalares devem ter destinação mais cuidadosa, seguindo princípios específicos, desde sua coleta até a sua destruição Na medida em que a maioria dos resíduos é ainda depositada no solo sem qualquer controle, levando a ele os lixiviados produzidos e não recolhidos para posterior tratamento, esses resíduos contaminam facilmente solos e águas Resíduos Agrícolas Os resíduos sólidos das atividades agrícolas e da pecuária, como embalagens de adubos, defensivos agrícolas, ração, restos de colheita, esterco animal, etc., constituem uma crescente preocupação. A questão das embalagens dos agroquímicos (adubos e defensivos), geralmente muito tóxicos, têm sido alvo de legislação específica, definindo os cuidados na sua destinação final, e por vezes, co-responsabilizando a própria indústria fabricante desses produtos. Uma lei em vigor desde junho de 2000 (Lei no 9.974) que altera a Lei no de julho de 1989 estabelece regras e responsabilidades sobre o destino final das embalagens de produtos de defensivos agrícolas. O descarte anual de embalagens destes produtos no Brasil é de cerca de 115 milhões de unidades. A idéia, já praticada por empresas internacionais, é a reciclagem deste material, que envolve a lavagem do mesmo para reutilização, reciclagem ou inutilização Resíduos de Portos, Aeroportos, terminais Rodoviários e Ferroviários e Postos de Fronteira Os resíduos gerados nos portos, aeroportos, terminais rodoviários e ferroviários, constituem resíduos sépticos, ou seja, aqueles que contêm ou podem conter germes patogênicos trazidos a esses locais basicamente através de material de higiene, asseio pessoal, e restos de alimentação que podem veicular doenças provenientes de outras cidades, estados, ou países. Página 50 de 65

51 4.3. Classificação de Resíduos A NBR Resíduos Sólidos - Classificação estabelece critérios para a classificação de resíduos. Por esta norma os resíduos são classificados conforme: Resíduo Perigoso Classe I São assim denominados os resíduos que apresentam periculosidade, riscos a Saúde Publica (mortalidade, Incidência de doenças), riscos ao Meio Ambiente, ou quando o seu gerenciamento for inadequado. Os resíduos perigosos apresentam as seguintes características: a) Inflamabilidade: código D001 Líquido com ponto de fulgor inferior a 60 C, exceto solução aquosa com 24% álcool (v/v) Não líquido e ser capaz a 25 C e 1 atm de produzir fogo sob fricção, absorção de umidade ou alterações químicas e quando inflamado, queimar vigorosa e persistentemente Ser oxidante, liberando oxigênio, estimulando a combustão Ser gás comprimido inflamável b) Corrosividade: código D002 Líquido: com ph < 2 ou ph > 12,5 ou se sólido, sua mistura 1:1 (em peso) com água produzir ph < 2 ou ph > 12,5 Ser líquido ou quando misturado com quantidade equivalente de água, corroer o aço (COPANT 1020) a uma taxa de 6,35 mm / ano (temperatura 55 C) c) Reatividade: código D003 Instável e reagir de forma violenta, sem detonar, Reagir violentamente com a água Formar misturas potencialmente explosivas com água Gerar gases, fumos ou vapores tóxicos Possuir os íons cianeto ou sulfeto em concentração capaz de liberar: > 250 mg de HCN / kg resíduo > 500 mg de H2S / kg resíduo d) Toxicidade: código D005 a D052 extrato obtido do ensaio de lixiviação for superiores as limites estabelecidos no anexo F possuir 1 ou mais substâncias constantes anexo C (periculosidade) e apresentar toxidade: a) natureza do constituinte do resíduo b) concentração do constituinte do resíduo c) potencial de migração p/ o Meio Ambiente d) potencial p/ degrada-se em constituintes não perigosos e) extensão em que é capaz de bioacumulação nos ecosistemas f) efeito nocivo (presença agente teratogênico, mutagênica, carcinogênica ou ecotóxico) g) restos de embalagem contaminadas com substâncias-anexo D ou E h) derramamento / produtos fora de validade contaminada - anexo D ou E i) ser comprovadamente letal ao homem. j) Possuir substância em concentração letal (DL50 < 50 mg/kg) e) Patogenicidade - código D004 Página 51 de 65

52 Amostra representativa resíduo contiver ou houver suspeita de conter microorganismos patogênicos, proteínas virais, DNA ou RNA recombinantes, organismos geneticamente modificados, plamídios, cloroplastos, mitocôndrias ou toxinas capazes de produzir doença em homens, animais ou vegetais Resíduos de serviços de saúde deverão ser classificados conforme NBR Resíduos de estações de tratamento de esgoto doméstico e os resíduos sólidos domiciliares, não são classificados seguindo os critérios de patogenicidade, exceto os originados na assistência à saúde da pessoa ou animal Resíduo não Perigoso Este grupo está dividido em a) Resíduo Classe II A - Não Inertes é o resíduo que após o ensaio de solubilização tiver algum de seus constituintes com concentração superiores aos padrões de potabilidade da água, conforme indicado anexo G b) Resíduo Classe II B Inertes é o resíduo que após o ensaio de solubilização não tiverem nenhum de seus constituintes com concentração superiores aos padrões de potabilidade da água, exceto aspecto, cor, turbidez, dureza e sabor, conforme indicado anexo G Critério para classificação de resíduos Para classificar um resíduo temos que efetuar as seguintes etapas: a) Etapa 1 Verificar a origem do resíduo Origem conhecida - quando o resíduo for de uma fonte conhecida, deve-se verificar se é algum dos resíduos listados no Anexo A e B da NBR se ele tem patogenicidade e/ou se existe alguma das substâncias dos Anexos C, D e E da NBR Caso algum destes estiver acima padrão, o resíduo é classificado como Perigoso Classe I, não haveria necessidade de efetuar nenhum outro teste Origem desconhecida - realizar ensaios no resíduo bruto. Os ensaios a serem realizados são: corrosividade e/ou Inflamabilidade e/ou ensaio de cianeto (liberação HCN) e/ou ensaio de sulfeto (liberação H 2 S). Caso algum destes estiver acima do padrão, o resíduo é classificado como Perigoso Classe I, não haveria necessidade de efetuar nenhum outro teste b) Etapa 2 - Ensaios resíduo bruto estão dentro dos padrões: Lixiviação - realizar o ensaio de lixiviação conforme descrito na NBR , e avaliar o resultado das análises do extrato da lixiviação, comparando com os padrões listados no Anexo F da NBR Se algum dos resultados apresentarem acima dos padrões o resíduo é Perigoso Classe I, não haveria necessidade de efetuar nenhum outro teste. Se todos os resultados estiverem abaixo dos valores o resíduo é Não Perigoso Classe II, podendo ser: Classe II A - Não Inerte ou Classe II B Inerte. c) Etapa 3 - Ensaio lixiviação dentro dos padrões: Solubilização - efetuar ensaio de solubilização (NBR ) e avaliar o resultado das análises do extrato da lixiviação, comparando com os padrões listados no Anexo G da NBR , se algum dos resultados estiver acima dos padrões, o resíduo e classificado como- Classe II A - Não Inerte, se estiver abaixo dos padrões, ele é Classe II B - Inerte. Página 52 de 65

53 Fluxograma para classificação de resíduos Página 53 de 65