Ciências do Ambiente

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1 Universidade Federal do Paraná Engenharia Civil Ciências do Ambiente Aula 23 O meio aquático II: Monitoramento e parâmetros de qualidade de água Prof.ª Heloise Knapik 1

2 Bacia do Alto Iguaçu

3 Ocupação Urbana

4 Localização de ETEs

5 Uso e Ocupação do Solo

6 Exemplo de Monitoramento

7 Frequência de Amostragem Função do objetivo: Diagnóstico Fiscalização e controle Pesquisa de curto, médio ou longo termo

8 Tipo de Amostragem Simples Composta Integrada

9 Monitoramento da qualidade da água Quais parâmetros monitorar?

10 Tipos de parâmetros Físicos Químicos Biológicos (ecotoxicológicos) Hidrológicos

11 Meio de análise (matriz) Coluna d água Sedimento Organismos

12 Medições In situ: parâmetros físicos e hidrológicos, sensores portáteis, experimentos de fotodegradação Laboratório: parâmetros químicos e biológicos, experimentos de biodegração

13 Medições Titulação em campo Coleta de amostras

14 Medições Coleta de sedimento com draga Coleta de sedimento tubular (testemunho)

15 Parâmetros Físicos Por quê monitorar alterações físicas? O que elas representam e o que podem influenciar no ecossistema aquático? Legislação?

16 Parâmetros Físicos Cor Turbidez Sólidos Condutividade Sabor e odor Temperatura

17 Cor Parâmetros Físicos: cor Substâncias minerais e orgânicas dissolvidas, coloidais ou sem suspensão Significa a capacidade da água em absolver certas radiações do espectro visível Cor verdadeira substâncias dissolvidas Cor aparente matéria em suspensão Origem: Decomposição da matéria orgânica (marrom amarelada: ácidos húmicos e fúlvicos) Ferro (avermelhada) Esgotos domésticos e processos industriais

18 Parâmetros Físicos: cor Importância: - Aparência - Presença de matéria orgânica formação de THMs Dependendo dos valores a forma de tratamento de água para potabilização é diferenciada: - > 15 uc: percepção visual - < 5 uc: dispensam coagulação química - > 25 uc: requerem coagulação química seguida por filtração - Padrão de potabilidade: = 15uC

19 Parâmetros Físicos: turbidez Turbidez Medida indireta da quantidade de sólidos em suspensão Representa o grau de interferência com a passagem da luz através da água (aparência turva) Origem: Material em suspensão Materiais orgânicos e inorgânicos, esgotos, erosão, microrganismos

20 Parâmetros Físicos: turbidez Turbidez Medição e interpretação de resultados: Medida por comparação de escala (NTU unidades nefelométricas ou ut unidades de Turbidez Dependendo dos valores a forma de tratamento é diferenciada: - = 10 ut: ligeira nebulosidade - = 500 ut: opaca - < 20 ut: dispensa coagulação química, apenas com processo de filtração - > 50 ut: requerem coagulação química ou pré-filtro grosseiro antes da filtração - Padrão de potabilidade: = 5uT

21 Alteração da qualidade da água em um evento de precipitação

22 Parâmetros Físicos : sabor e odor Sabor e odor Função de sólidos em suspensão ou dissolvidos e/ou gases dissolvidos Origem: - Matéria orgânica em decomposição - Microrganismos (altas) - Gases dissolvidos (gás sulfídrico H2S) Importância: Aceitação pela população

23 Determinação de sabor e odor 23

24 Determinação de sabor e odor Padrões de cheiro para treinar e capacitar os avaliadores: Cheiro medicinal (preparado com 2,6 ciclorofenol) Cheiro terroso e a peixe (solução de geosmina 2 g/l) Cheiro de mofo (2-metilsoborneol) Cheiro de ovos podres (sulfeto de hidrogênio) Cheiro a cloro (1 mg/l) Padrões para sabor: Sabor sal ( 1g/L de cloreto de sódio) Sabor doce (10 g/l de sacarose) Sabor amargo (1 /L de cafeína) Sabor ácido (1 ml/l de ácido cítrico) Sabor de mofo (2-metil isoborneol) Sabor de terra e peixe (geosmina) Sabor medicinal (2-6 diclorofenol) 24

25 Determinação de sabor e odor Primeiro determina-se o odor, seguido do sabor Comparação de resultados de diferentes analistas Identificação analítica para a origem dos resultados da análise sensorial 25

26 Parâmetros Físicos: legislação CONAMA 430/2011 (Complementa a 357/2005) o Condição de lançamento de efluentes: temperatura (inferior a 40ºC, e com variação de até 3º na zona de mistura), materiais sedimentáveis (até 1mg/L) CONAMA 357/2005 o Águas doces classe 1: Turbidez até 40 NTU, cor verdadeira natural, resíduos sólidos virtualmente ausentes. o Águas doces classe 2 e 3: Turbidez até 100 NTU, cor verdadeira até 75 mg Pt/L

27 Parâmetros Químicos Por quê monitorar alterações químicas? Quais os parâmetros? Qual a representatividade desses parâmetros? Quais os cuidados de coleta e preservação? Legislação?

28 Parâmetros Químicos - Potabilização ph Alcalinidade Acidez Dureza Cloretos, sulfatos e sólidos totais Ferro e manganês Produtos farmacêuticos

29 Parâmetros Químicos Poluição Orgânica DBO Demanda bioquímica de oxigênio DQO Demanda química de oxigênio Carbono orgânico OD - Oxigênio Dissolvido Nitrogênio Fósforo

30 Oxigênio Dissolvido Importância Essencial para os organismos aeróbios Consumido durante a estabilização da matéria orgânica Origem: Fotossíntese Dissolução do oxigênio atmosférico

31 Oxigênio Dissolvido Determinação Método químico fixação de oxigênio e titulação Sensores: membranas ou sensores óticos para determinação da concentração de OD

32 Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) Determinação da DBO Determinação indireta da quantidade de oxigênio necessária para degradar bioquimicamente a matéria orgânica Diferença da concentração de oxigênio dissolvido entre o primeiro e quinto dias de análise Método químico Método respirométrico

33 BOD (mgo 2 /L) Dissolved Oxygen (mgo 2 /L) Resultados DBO e OD no Rio Iguaçu IG01 IG02A IG03 IG04 IG05 IG06 IG01 IG02A IG03 IG04 IG05 IG06 33

34 Demanda Química de Oxigênio (DQO) Determinação indireta da quantidade de oxigênio necessária para degradar quimicamente a matéria orgânica biodegradável e compostos refratários Utiliza um forte oxidante em substituição do oxigênio dissolvido - reduz o tempo de determinação para 2 horas

35 Parâmetros Químicos: Aplicação direta DBO depleção do Oxigênio Dissolvido (OD) DQO parâmetro de controle de eficiência do tratamento Série de Sólidos aumento da turbidez eficiência dos processos de tratamento Série de nitrogênio nutrientes proliferação de algas, consumo de OD Oxigênio dissolvido Impactos de qualidade da água

36 Parâmetros Químicos: legislação CONAMA 430/2011 (Alterou a 357/2005) o Condição de lançamento de efluentes: remoção mínima de 60% da DBO. o Condição de lançamento de efluentes de sistemas de tratamento: DBO máxima de 120 mg/l, ph entre 5 e 9. CONAMA 357/2005 o Águas doces classe 1: OD não inferior a 6 mg/l, DBO até 3 mg/l o Águas doces classe 2: OD não inferior a 5 mg/l, DBO até 5 mg/l o Águas doces classe 3: OD não inferior a 4 mg/l, DBO até 10 mg/l o Águas classe 4: OD superior a 2 mg/l

37 Parâmetros Biológicos Por quê parâmetros biológicos são importantes? Quais são representativos? Quais as dificuldades, cuidados e vantagens nas análises? A legislação considera esse tipo de parâmetro?

38 Parâmetros Biológicos de Q.A. - Potabilização Bactérias Introduzidos na água junto com matéria fecal de esgotos sanitários; Exemplos: bactérias, vírus e protozoários; Medição: indicadores de matéria fecal no meio - Coliformes fecais ou termotolerantes (presentes em animais de sangue quente) Escherichia coli. - Coliformes totais: decomposição da matéria orgânica

39 Parâmetros Biológicos de Q.A. - Potabilização Coliformes totais Coliformes termotolerantes

40 Algas Parâmetros Biológicos de Q.A. - Potabilização Aumentam a turbidez; Grande formação de massa orgânica oxidação, produção de lodo, problemas nas etapas de tratamento; Confere sabor e odor desagradável; Remoção processo de floculação;

41 Biomonitoramento o É o uso sistemático de respostas biológicas para avaliar alterações no ambiente dentro de programas de qualidade de água. o Comunidades mais utilizadas: o Fitoplanctônica (microalgas e cianobactérias); o Zooplanctônica (animais que vivem em suspensão na coluna d água); o Zoobentônica (animais que habitam os sedimentos).

42 Indicadores biológicos - legislação o Conama 357/2005 (alterada pela 430/2011) Águas classes especial, 1 e 2: o Art. 8: O conjunto de parâmetros de qualidade de água selecionado para subsidiar a proposta de enquadramento deverá ser monitorada periodicamente pelo Poder Público o 3: A qualidade dos ambientes aquáticos poderá ser avaliada por Indicadores Biológicos, quando apropriado, utilizando-se organismos e/ou comunidades aquáticas.

43 Indicadores biológicos - legislação o Conama 430/2011 Dispõe sobre as condições e padrões de lançamento de efluentes, complementa e altera a Resolução CONAMA 357/2005. o Art. 18.: O efluente não deverá causar ou possuir potencial para causar efeitos tóxicos aos organismos aquáticos no corpo receptor, de acordo com os critérios de ecotoxicidade estabelecidos pelo órgão ambiental competente. o 1: Os critérios de ecotoxicidade previstos no caput deste artigo devem basear em resultados de ensaios ecotoxicológicos aceitos pelo órgão ambiental, realizados no efluente, utilizando organismos aquáticos de pelo menos dois níveis tróficos diferentes.

44 Quais parâmetros monitorar? Objetivos & aplicações

45 Parâmetros de Qualidade de Água - Potabilização Parâmetros físicos: Cor Turbidez Sabor e odor Parâmetros químicos: ph Alcalinidade Acidez Dureza Cloretos, sulfatos e sólidos totais Ferro e manganês Produtos farmacêuticos Parâmetros bacteriológicos: Bactérias Algas Organismos indicadores (Coliformes)

46 Parâmetros de Qualidade de Água Águas residuárias Parâmetros físicos: Temperatura Sólidos Parâmetros químicos: ph Alcalinidade OD DBO DQO Nitrogênio Fósforo Parâmetros bacteriológicos: Cianobactérias Algas Organismos indicadores (coliformes)

47 Parâmetros de Qualidade de Água Fiscalização em Corpos Receptores Parâmetros físicos: Cor Turbidez Temperatura Parâmetros químicos: ph OD DBO DQO Nitrogênio Fósforo Micropoluentes Parâmetros bacteriológicos: Algas Organismos indicadores (coliformes)

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