UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE UNIDADE ACADÊMICA DE ENGENHARIA CIVIL - CTRN POLUIÇÃO HÍDRICA. Heitor Remigio Guerra

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE UNIDADE ACADÊMICA DE ENGENHARIA CIVIL - CTRN POLUIÇÃO HÍDRICA Heitor Remigio Guerra

2 Poluição Ambiental

3 Poluição Ambiental

4 Poluente 0 Qualquer forma de matéria ou energia, ou modo de intervenção, que degrade as características do meio ambiente. Classificação dos Poluentes Poluentes Primários - Estão presentes no ambiente na forma em que são emitidos pela fonte. Os principais poluentes desta categoria são tanto sólidos, como líquidos e gasosos, ou mesmo radiações. Poluentes Secundários - São produzidos no ambiente pela reação entre dois ou mais poluentes primários, ou pela reação com constituintes normais do meio ambiente.

5 0 Importância da Água Poluição Hídrica A água representa 70% da massa do corpo humano; Sintomas de desidratação: Perda de 1% a 5% de água Sede, pulso acelerado, fraqueza Perda de 6% a 10% de água Dor de cabeça, fala confusa, visão turva Perda de 11% a 12% de água Delírio, língua inchada, morte Uma pessoa pode suportar até 28 dias sem comer, mas apenas 3 dias sem beber água.

6 Importância da Água A água é um elemento essencial à vida dos seres vivos (sua falta provoca a debilidade ou até a morte dos seres vivos); Essencial a manutenção dos ecossistemas do planeta; Usos da água: Abastecimento humano; Abastecimento industrial; Irrigação; Geração de energia elétrica; Navegação; Preservação da flora e da fauna; Aquicultura; Recreação; Diluição de despejos. Desafio de alimentar o mundo: agricultura e água.

7 Distribuição de Água no Planeta

8 Distribuição de Água no Brasil O Brasil é um país privilegiado no que diz respeito à quantidade de água. Porém, sua distribuição não é uniforme em todo o território nacional.

9 Bacias Hidrográficas 0 Bacia Hidrográfica É um conjunto de terras banhadas por um rio principal e seus tributários (afluentes, subafluentes etc.); Formação: dá-se através dos desníveis dos terrenos que direcionam os cursos da água, sempre das áreas mais altas para as mais baixas.

10 O que estamos fazendo com os nossos Rios?

11 Dominialidade dos Rios Águas federais: rios atravessando mais de um estado ou outro país. Águas estaduais Águas federais Águas estaduais: águas subterrâneas e rios situados inteiramente no território de um único estado, exceto aqueles reservados em obras da União.

12 O que é Poluição Hídrica? É qualquer alteração nas características físicas, químicas e/ou biológicas das águas, que possa constituir prejuízo à saúde, à segurança e ao bem estar da população e, ainda, possa comprometer a fauna e a utilização das águas para fins recreativos, comerciais, industriais e de geração de energia (CONAMA).

13 Usos da água

14 Usos da água - doméstico

15 Usos da Água Consuntivo Não Consuntivo

16 Fontes de Poluição

17 PRINCIPAIS POLUENTES AQUÁTICOS Poluentes Orgânicos biodegradáveis; Poluentes Orgânicos Recalcitrantes ou refratários; Metais; Nutrientes; Organismos patogênicos; Sólidos em suspensão; Calor; Radioatividade.

18 Fontes potencialmente poluidoras Água Superficial Esgoto doméstico; Efluentes industriais; Águas pluviais, carreando impurezas do solo ou contendo esgotos lançados nas galerias; Resíduos sólidos (lixo); Pesticidas; Fertilizantes; Detergentes; Precipitação de poluentes atmosféricos (sobre o solo ou a água); Alteração nas margens dos mananciais, provocando carreamento do solo, como consequências da erosão.

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20 Fontes Potencialmente Poluidoras Água subterrânea Infiltração de: esgotos a partir de sumidouros ou valas de infiltração (fossas sépticas); esgotos depositados em lagoas de estabilização ou em outros sistemas de tratamento usando disposição no solo; esgotos aplicados no solo em sistemas de irrigação; águas contendo pesticidas, fertilizantes, detergentes e poluentes atmosféricos depositados no solo; outras impurezas presentes no solo; águas superficiais poluídas; Vazamento de tubulações ou depósitos subterrâneos; Percolação do chorume resultante de depósitos de lixo no solo; Resíduos de outras fontes: cemitérios, minas, depósitos de materiais radioativos.

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22 Quantidade X Qualidade

23 Indicadores de Poluição Mat. Orgânica - DBO, DQO e OD (mg/l); Sólidos - SS e RS (ml/l); turbidez (unt); Ácidos e Álcalis - ph; Bactérias - IC (coli/100 ml); Óleos e Gorduras - OG (mg/l); Nitratos - NO3 (mg/l); Fosfatos - PO4 (mg/l); Temperatura - T ( C); Metais Metais (mg/l).

24 CONSEQUÊNCIA NO MEIO AQUÁTICO Elevação da temperatura aumento das reações químicas e biológicas redução do teor de oxigênio dissolvido diminuição da viscosidade da água Matéria orgânica redução do oxigênio dissolvido (decomposição bacteriana aeróbia) maus odores Microrganismos patogênicos transmissão de doenças ao homem radioatividade Metais Pesados Uma exposição prolongada pode provocar o aparecimento de de várias doenças Câncer. Pode afetar também as células envolvidas na reprodução Pode gerar danos a saúde em função da quantidade ingerida e pela sua toxicidade Poluentes Orgânicos Recalcitrantes ou refratários- Petróleo, Pesticidas e detergentes sintéticos Nutrientes Pode afetar a troca de gases entre os meios ar- água detergentes e petróleo, danos a fauna e flora e no caso dos pesticidas o fenômeno da bioacumulação em organismos vivos O excesso pode levar ao crescimento excessivo de alguns organismos aquáticos, podendo prejudicar a utilização de mananciais de água potável

25 DBO- Demanda Bioquímica de Oxigênio É a quantidade de oxigênio necessária para estabilizar a matéria orgânica; DBO520 (DBO5 ou DBO) Teste padrão Medida a 5 dias (20º C) Dia 0 Dia 5 DBO = 7 3 = 4 mg/l OD = 7 mg/l OD = 3 mg/l Visualização da taxa de degradação do despejo ao longo do tempo Visualização da taxa de consumo de oxigênio ao longo do tempo Critério para dimensionamento da maioria dos sistemas de tratamento de esgotos e legislação ambiental são baseados nesse parâmetro

26 DQO- Demanda Química de Oxigênio Refere-se à quantidade oxigênio necessária para estabilizar, por meio de um oxidante em meio ácido (processo químico), a matéria orgânica. Algumas vantagens do teste: teste é realizado em 2 a 3 horas teste não afetado pela nitrificação

27 Classificação da Poluição Poluição Sedimentar Química Térmica Biológica

28 Poluição Sedimentar Acúmulo de partículas em suspensão (solo, produtos químicos insolúveis) Partículas do solo Produtos químicos insolúveis Qual a origem Extração mineral Desmatamentos Erosões Extração mineral Esgotos e fluentes O que causam Interferem na fotossíntese e na capacidade dos animais encontrarem alimentos Adsorvem e concentram os poluentes biológicos e os poluentes químicos

29 Poluição por despejos de substâncias. Substâncias tóxicas cuja presença na água não é fácil de identificar nem de remover Em geral os efeitos são cumulativos e podem levar anos para serem sentidos Os poluentes mais comuns das águas são: Fertilizantes agrícolas Esgotos doméstico e industrial Compostos orgânicos sintéticos Plásticos Petróleo Metais pesados

30 Poluição Biológica Presença de microorganismos patogênicos, especialmente na água potável: 4 bilhões de pessoas no mundo não têm acesso à água potável tratada; 2,9 bilhões de pessoas vivem em áreas sem coleta ou tratamento de esgoto. Controle simples Fervura da água Adição de NaClO Ou Ca(OH) 2 Apesar disso 250 milhões de casos de doenças (cólera, febre tifóide, diarréia, hepatite A) são transmitidas pela água por ano 10 milhões desses casos resultam em mortes (50% são crianças)

31 Poluição Térmica Diminui a quantidade de oxigênio dissolvido (43,39 mg de O 2 /kg de H 2 0 a 20 C) Diminui do tempo de vida de algumas espécies aquáticas Altera os ciclos de reprodução Aumenta a quantidade de gás carbônico na atmosfera (0,86 L de CO 2 /L de H 2 O a 20 C) Aumenta a velocidade das reações entre os poluentes presentes na água Potencializa a ação nociva dos poluentes

32 Poluição por Matéria Orgânica Resultante do lançamento de esgotos domésticos e industriais ricos em matéria orgânica; Forma de poluição mais presente no dia-a-dia dos brasileiros; Carência do sistema de esgotamento sanitário; Esse tipo de poluição é causada por matérias orgânicas suscetíveis de degradação bacteriana: Degradação aeróbia água rica em oxigênio dissolvido e matéria orgânica pouco abundante (formam-se gás carbônico, água e nitratos); Degradação anaeróbia água não contém oxigênio suficiente (produção de gás carbônico, metano, amônia, ácidos graxos); Morte do corpo d água quantidade de esgotos lançada >> volume do corpo receptor e capacidade de oxigenação proliferação de bactérias consumo

33 Quantificação da Poluição É de costume relacionar a poluição orgânica em função da quantidade média de detritos produzidos diariamente por uma pessoa; Essa ordem de grandeza é e chamada de EQUIVALENTE POPULACIONAL (EP)

34 Equivalente Populacional Para Vários Tipos de Indústrias Tipo de Indústria Quantidade produzida ou processada /dia Cervejaria EP (hab) litros de cerveja Curtume Matadouro Celulose Usina de Álcool 1 Tonelada de peles Tonelada de peso em pé Tonelada de Celulose Tonelada de cana (65 litros de álcool) 400 Granja de Galinhas 10 aves abatidas 2 Laticínios Lavanderia 1000 litros de leite Tonelada de roupas 700

35 Autodepuração e Eutrofização Recuperação do equilíbrio no meio aquático por processos naturais após as alterações pelo lançamento de efluentes. Zonas: Zona de Degradação Zona de Decomposição Ativa Zona de Recuperação Zona de Águas Limpas

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37 Zona de degradação Início ponto de lançamento dos despejos; Água turva (cor acinzentada); Precipitação de partículas lodo no leito do corpo d água; Proliferação de bactérias (consumo de matéria orgânica); Redução da concentração de oxigênio dissolvido; Limite da 1ª zona concentração de oxigênio atinge 40% da concentração inicial; Não há odor;

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39 Zona de decomposição ativa Início oxigênio atinge valores inferiores a 40% da concentração de saturação; Água cor cinza-escura, quase negra; Desprendimento de gases mal cheirosos (amônia, gás sulfídrico, etc); Oxigênio dissolvido pode zerar Biota aeróbia é substituída por outra anaeróbia; Oxigênio passa a ser reposto ar atmosférico ou fotossíntese; População de bactérias decresce; Água começa a ficar mais clara (ainda impróprio p/ os peixes); Fim da 2ª zona oxigênio elevar-se a 40% da conc. de saturação.

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41 Zona de recuperação Início 40% de oxigênio de saturação; Término água saturada de oxigênio; Água mais clara e límpida; Proliferação de algas que reoxigenam o meio; Amônia oxidada a nitritos e nitratos (+ fosfatos fertilizam o meio, favorecendo a proliferação de algas); Cor esverdeada intensa (alimento p/ crustáceos, larvas de insetos, vermes, etc., que servem de alimentos p/ os peixes);

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43 Zona de Águas limpas Água características diferentes das águas poluídas; Água encontra-se eutrófica ; Não é limpa, devido a presença das algas (cor verde); Água recuperou-se, melhorou suas capacidade de produzir alimento protéico (piorou no quesito de potabilidade); Péssimo aspecto estético; Grande assoreamento nas margens; Invasão de plantas aquáticas indesejáveis.

44 Eutrofização É fenômeno causado pelo excesso de nutrientes (compostos químicos ricos em fósforo ou nitrogênio) numa massa de água, provocando um aumento excessivo de algas.

45 Baixos níveis de nutrientes Crescimento limitado do fitoplâncton. Água límpida Elevada Biodiversidade Aumento da concentração de nutrientes Desenvolvimento do fitoplâncton. Aumento da turvação. Redução da comunidade vegetal submersa. Elevada concentração de nutrientes Crescimento rápido do fitoplâncton. Acumulação de detritos e algas mortas. Redução do oxigénio dissolvido

46 Eutrofização É mais comum em águas paradas (lagos, lagoas represas), pois não serem favorecidas pelas conduções de cursos d água como a velocidade de escoamento e turbidez; Problemas devido a proliferação excessiva de algas: Sabor e odor; Toxicidade; Turbidez e cor; Aderência às paredes dos reservatórios e tubulações (lodo); Prejuízos no tratamento da água; Uso de técnicas modernas para controle e correção dos efeitos da eutroficação alto investimento.

47 Eutrofização cultural Representa um processo de eutrofização acelerado. Ocorre em ecossistemas aquáticos próximas de zonas urbanas ou agrícolas, onde ocorre um aporte de nutrientes originados pelas diversas atividades humanas.

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49 Como controlar a poluição?

50 Controle da Poluição Despoluição do meio ambiente Ampliar o alcance do tratamento de efluentes gerados por esgotos domésticos, agricultura e indústrias

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52 Mecanismos físicos que atenuam a poluição Sedimentação Diluição As substâncias poluidoras mais densas são removidas da parte liquida pela ação da gravidade, que dependem da densidade de cada partícula individual ou do volume de água intersticial existente nos flocos formados por estas. Resultante da mistura do despejo com a água

53 Esquema da dispersão do poluente no meio aquático

54 Mecanismos químicos e biologicos Adsorção e Desorção floculação Precipitação Volatilização Correspondente à remoção de soluto de uma fase líquida para uma fase sólida, depende das características tanto do poluente como das partículas onde este é adsorvido, bem como das condições ambientais envolventes. A agregação de partículas em suspensão em flocos é essencial para a sedimentação, pois flocos maiores além de aumentarem a sedimentação, criam a possibilidade desta acontecer É o fenômeno que ocorre quando a concentração de um composto supera a solubilidade do fluido. Nestas condições, a parte não dissolvida, se solidifica e se separa formando um precipitado A volatilização é a conversão de constituintes químicos dissolvidos na água, em vapor, o qual em última instância resulta em uma transferência para a atmosfera.

55 Degradação Biótica (Biodegradação); Degradação Abiótica Mecanismos químicos e Ionização biologicos O metabolismo de micro organismos nativos no meio são capazes de transformar substâncias orgânicas em substâncias mais simples Envolve reações de oxidação (perda de elétrons), redução (ganho de elétrons), hidrólise( quebra de moléculas pela água) Nesses processos ácidos orgânicos (por exemplo, fenóis), dissolvidos em soluções aquosas, perdem um próton, aumentando significativamente sua solubilidade

56 Controle da Poluição Evitar poluir novamente o meio ambiente Ter consciência da necessidade de diminuir o volume de detritos gerados Proteger áreas de mananciais da ocupação humana Implantar métodos mais eficientes de irrigação minimizando o desperdício da água utilizada na agricultura

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58 Podemos viver num mundo sem poluição? São conhecidas mais de 7 milhões de substâncias químicas A cada ano cerca de novos produtos são lançados no mercado São produzidos 300 milhões de toneladas anuais de COS 150 mil deles em taxas superiores a 50 mil t/ano Cerca de 66 mil produtos químicos são comercializados hoje somente nos EUA Cerca de 45 mil substâncias são comercializadas internacionalmente Muitos são resistentes a biodegradação, estáveis e entram na cadeia alimentar Muitos podem ser mutagênicos, cancerígenos ou teratogênicos Só existem dados ecotoxicológicos para aproximadamente substâncias A tecnologia convencional de tratamento de água não remove totalmente os COS