PHD 5004 Qualidade da Água Variáveis Indicadoras da Qualidade da Água

Transcrição

1 PHD 5004 Qualidade da Água Variáveis Indicadoras da Qualidade da Água Monica Porto

2 TEMPERATURA: NÃO HÁ VARIAÇÕES BRUSCAS (ALTO CALOR ESPECÍFICO). DEPENDE DA LATITUDE, ALTITUDE, ESTAÇÃO DO ANO, HORA DO DIA, VENTO, NUVENS, VAZÃO, PROFUNDIDADE DA ÁGUA. AFETA CARACTERÍSTICAS FÍSICAS, QUÍMICAS E BIOLÓGICAS

3 TEMPERATURA cinética de reações química evaporação, volatização solubilidade dos gases taxas de respiração taxas de reprodução A temperatura tem forte influência em quase todos os processos

4 TEMPERATURA: VARIA ENTRE 0ºC E 30ºC PRINCIPAIS VARIÁVEIS ANOMALIA DA CURVA DE DENSIDADE FAZ O GELO FLUTUAR NOS RIOS A TEMPERATURA É PRATICAMENTE A MESMA AO LONGO DA SEÇÃO TRANSVERSAL DEVIDO À TURBULÊNCIA NOS LAGOS PODE SE DESENVOLVER UM PERFIL TÍPICO DE TEMPERATURA (ESTRATIFICAÇÃO TÉRMICA)

5 Curva de Densidade da Água Densidade (g/m 3 ) C! Temperatura ( 0 C)

6 TRANPARÊNCIA: BAIXOS TEORES DE SÓLIDOS EM SUSPENSÃO PERMITEM QUE A LUZ CHEGUE A PROFUNDIDADES MAIORES MEDIDA NO CORPO D ÁGUA COM O DISCO SECCHI

7 TRANSPARÊNCIA QUANDO NÃO SE ENXERGA MAIS O DISCO, 95% DA LUZ JÁ SE EXTINGUIU PROFUNDIDADE SECCHI (Z D ) HÁ FOTOSSÍNTESE ATÉ 3 Z D LAKE TAHOE Z D = 33m

8 CONDUTIVIDADE É A CAPACIDADE DE CONDUZIR CORRENTE ELÉTRICA É DETERMINADA PELA PRESENÇA DE SUBSTÂNCIAS DISSOLVIDAS ÁGUA PURA TEM CONDUTIVIDADE BAIXA; AUMENTA COM O TEOR DE SÓLIDOS DISSOLVIDOS

9 SÓLIDOS TODOS OS CONTAMINANTES DA ÁGUA, COM EXCEÇÃO DOS GASES, CONTRIBUEM PARA O TEOR DE SÓLIDOS PRESENTES PODEM SER CLASSIFICADOS PELO SEU TAMANHO OU CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS

10 SÓLIDOS: PRINCIPAIS VARIÁVEIS

11 SÓLIDOS (RESÍDUO) - TAMANHO NÃO - FILTRÁVEIS: SEDIMENTÁVEIS SUSPENSÃO FILTRÁVEIS: COLOIDAIS DISSOLVIDOS MEMBRANA 1.2μm

12 SÓLIDOS - QUÍMICA VOLÁTEIS (temperatura do ensaio 550 o C) equivalem à fração orgânica NÃO-VOLÁTEIS são também chamados resíduo fixo (minerais)

13 ODOR USUALMENTE RESULTADO DO DECAIMENTO DA MATÉRIA ORGÂNICA OU RESÍDUOS INDUSTRIAIS MEDIÇÃO É SUBJETIVA

14 COR APARECE PRINCIPALMENTE DEVIDO AOS PROCESSOS DE DECOMPOSIÇÃO PODE HAVER COR PROVENIENTE DE ARGILAS, FERRO E MANGANÊS A ÁGUA PODE PARECER TER COR DEVIDO AO MATERIAL EM SUSPENSÃO, RESULTADO DA REFLEXÃO E DA DISPERSÃO (COR APARENTE)

15 COR A COR É DADA POR MATERIAL DISSOLVIDO (COR VERDADEIRA) A COR VERDADEIRA É MEDIDA EM UNIDADES DE COR NA NATUREZA, A COR VARIA ENTRE unidades de cor, NA ÁGUA TRATADA < 5

16 TURBIDEZ RESULTA DA DISPERSÃO DA LUZ NAS PARTÍCULAS EM SUSPENSÃO NA ÁGUA: PLÂNCTON, BACTÉRIAS, ARGILAS MEDIDA COM INSTRUMENTOS QUE AVALIAM A DISPERSÃO DA LUZ, DADA EM UNIDADES DE TURBIDEZ

17 ph INDICA A CONCENTRAÇÃO DO ION H + MEDE A ACIDEZ DA SOLUÇÃO ph NEUTRO = 7 EQUILÍBRIO ÁCIDO X BASE ph > 7 BÁSICO MAIOR CONCENTRAÇÃO DE OH - ph < 7 ÁCIDO MAIOR CONCENTRAÇÃO DE H +

18 ph NAS ÁGUAS NATURAIS O ph É CONTROLADO PELA PRESENÇA DE CARBONATOS E BICARBONATOS E PELA PRESENÇA DE ÁCIDOS HÚMICOS REAÇÕES QUÍMICAS SÃO AFETADAS PELO ph; MUITOS ORGANISMOS SOBREVIVEM APENAS NUMA FAIXA MUITO ESTREITA DE ph, TIPICAMENTE ENTRE 6.5 E 8.5 ÁGUA NATURAIS TÊM USUALMENTE ph NESSA FAIXA

19 ALCALINIDADE É A CAPACIDADE DE NEUTRALIZAR ÁCIDOS ALCALINIDADE É CONTROLADA PELA PRESENÇA DE CARBONATOS BICARBONATOS E HIDRÓXIDOS

20 DUREZA É A SOMA DAS CONCENTRAÇÕES DE CÁLCIO E MAGNÉSIO PRESENTES NA ÁGUA CURIOSIDADE: AMBOS REAGEM COM SABÃO E NÃO FAZ ESPUMA

21 ÍONS CÁTIONS ÂNIONS Cálcio Ca ++ Bicarbonatos HCO - 3 Magnésio Mg ++ Sulfato SO -- 4 Sódio Na + Cloreto Cl - Potássio K + Nitrato NO - 3

22 ÍONS ESPÉCIES IÔNICAS PRESENTES NA ÁGUA DERIVAM DO CONTATO DA ÁGUA COM A ATMOSFERA E COM OS VÁRIOS DEPÓSITOS MINERAIS PRESENTES NA BACIA HIDROGRÁFICA AS CONCENTRAÇÕES VARIAM COM A LOCALIZAÇÃO GEOGRÁFICA

23 GASES GASES DISSOLVIDOS NA ÁGUA: O 2, CO 2, N 2, H 2 S, NH 3, CH 4 O 2, CO 2 ESSENCIAIS PARA A VIDA AQUÁTICA, MAS O CO 2 É 35 VEZES MAIS SOLÚVEL NA ÁGUA CONCENTRAÇÃO DE SATURAÇÃO DIMINUE QUANDO A TEMPERATURA AUMENTA OU A ALTITUDE AUMENTA (PRESSÃO DIMINUE)

24 GASES OXIGÊNIO FONTE ENDOGÉNA: FOTOSSÍNTESE FONTE EXÓGENA: TROCAS ATMOSFÉRICAS CONCENTRAÇÃO USUAL: >7,0 mg/l CONCENTRAÇÃO DE SATURAÇÃO: ~10 mg/l (9,2 mg/l, 20ºC, NÍVEL DO MAR)

25 Critérios para Oxigênio Dissolvido VALORES MÍNIMOS PARA A CONCENTRAÇÃO DE OXIGÊNIO DISSOLVIDO (mg/l) Impacto sem impacto impacto moderado mortalidade aguda organismos jovens Água Fria organismos adultos organismos jovens 6,5 5 4 Água Quente organismos adultos 6 4 3

26 RADIOTIVIDADE MUITAS ÁGUAS NATURAIS CONTÉM NÍVEIS BAIXOS DE RADIOTIVIDADE, PRINCIPALMENTE ÁGUAS SUBTERRÂNEAS FAZ PARTE DO PADRÃO DE POTABILIDADE

27 NUTRIENTES COMPOSTOS DE NITROGÊNIO AMÔNIA NITRITO NITRATO NITROGÊNIO ORGÂNICO EM CONDIÇÕES AERÓBICAS SÃO OXIDADOS PARA NITRATO ESSENCIAL, POIS FORMA PROTEÍNAS

28 NUTRIENTES COMPOSTOS DE FÓSFORO ORTOFOSFATO POLIFOSFATOS FÓSFORO ORGÂNICO NA FOTOSSÍNTESE É USADO COMO FOSFATO ESSENCIAL, ENTRA NA SÍNTESE DO DNA É USUALMENTE FATOR LIMITANTE

29 METAIS TRAÇOS DE ALGUNS METAIS SÃO IMPORTANTES COMO MICRONUTRIENTES: ZINCO, COBRE OUTROS RARAMENTE APARECEM NA FORMA SOLÚVEL, COMO FERRO E MANGANÊS ALGUNS SÃO TÓXICOS: BÁRIO, ANTINÔMIO, CÁDMIO, CROMO, CHUMBO, MERCÚRIO, NÍQUEL AMPLIAÇÃO BIOLÓGICA

30 MATÉRIA ORGÂNICA NAS ÁGUAS NATURAIS, OS RESÍDUOS DOS ANIMAIS VIVOS E RESTOS DOS SERES MORTOS VÃO SER DECOMPOSTOS PELOS ORGANISMOS DECOMPOSITORES ISTO RESULTA NUM CERTO TEOR DE MATÉRIA ORGÂNICA PRESENTE NA ÁGUA, EMBORA EM PEQUENA QUANTIDADE A MATÉRIA ORGÂNICA É BIODEGRADÁVEL, ISTO É, DEGRADADA (OU DECOMPOSTA) POR MECANISMOS BIOLÓGICOS (OU DECOMPOSITORES)

31 MATÉRIA ORGÂNICA OS PRINCIPAIS COMPOSTOS ORGÂNICOS INCLUEM AS PROTEÍNAS, CARBOIDRATOS E GORDURAS PROTEÍNAS CONTÉM C H O N S CARBOHIDRATOS CONTÉM C H O INCLUEM AÇÚCARES, AMIDO, CELULOSE GORDURAS SÃO INSOLÚVEIS EM ÁGUA COMO SE MEDE A QUANTIDADE DE MATÉRIA ORGÂNICA NA ÁGUA?

32 DEMANDA BIOQUÍMICA DE OXIGÊNIO DBO A DECOMPOSIÇÃO É UMA REAÇÃO DE OXIDAÇÃO =RESPIRAÇÃO A QUANTIDADE DE OXIGÊNIO QUE OS DECOMPOSITORES RESPIRAM ENQUANTO DECOMPÕEM A MATÉRIA ORGÂNICA, ISTO É, A QUANTIDADE DE OXIGÊNIO METABOLIZADA PARA QUEBRAR AS CADEIAS ORGÂNICAS É CHAMADA DE Demanda Bioquímica de Oxigênio Isto é,a quantidade de matéria orgânica é medida pela através da quantidade de oxigênio necessário para degradá-la

33 DEMANDA BIOQUÍMICA DE OXIGÊNIO

34 DEMANDA BIOQUÍMICA DE OXIGÊNIO ENSAIO PARA MEDIR DBO: 1. DILUI-SE A AMOSTRA; MEDE-SE OD INICIAL 2. COLOCA-SE A AMOSTRA DILUÍDA EM ESTUFA DE TEMPERATURA CONTROLADA, A 20ºC, NO ESCURO 3. MEDE-SE OD APÓS 5 DIAS 4. A DIFERENÇA CORRESPONDE À DBO

35 DEMANDA BIOQUÍMICA DE OXIGÊNIO POR EXEMPLO, AS ÁGUAS NATURAIS TÊM DBO DA ORDEM DE 5,0 mg/l O QUE SIGNIFICA ISSO? SIGNIFICA QUE PARA DECOMPOR A MATÉRIA ORGÂNICA EXISTENTE EM LITRO DE ÁGUA OS DECOMPOSITORES RETIRARAM DA ÁGUA (I.E., RESPIRARAM) 5 mg DE OXIGÊNIO. DBO NÃO É MATÉRIA ORGÂNICA, É OXIGÊNIO CONSUMIDO NA DECOMPOSIÇÃO

36 Valores Típicos de DBO

37 DEMANDA BIOQUÍMICA DE OXIGÊNIO DECOMPOSIÇÃO SE DÁ EM DUAS FASES: na primeira fase as cadeias são quebradas em: CO 2 NH 3 H 2 0 ~30 dias! na segunda fase a amônia é oxidada ESGOTO BRUTO: (valores EUA Thomann, 1987) DBO5 =180mg/l (média) mg/l CDBO = 220 mg/l (média) mg/l NDBO = 220 mg/l

38 FASE CABORNÁCEA na primeira fase, organismos decompositores utilizam a energia das cadeias orgânicas de carbono a não ser que existam tóxicos na água que inibam a ação desses organismos, a fase carbonácea é exercida quase que imediatamente a velocidade de decomposição (inclinação da curva) é função da temperatura demora de 5 a 8 dias É A DBO 5,20

39 FASE NITROGENADA NA SEGUNDA FASE A AMÔNIA É OXIDADA PARA NITRATO: NH (NH, NO2) NO3 FASE NITROGENADA A FASE NITROGENADA SÓ COMEÇA DE 5 A 8 DIAS DEPOIS DE INICIADO O PROCESSO QUANDO A FASE CARBONÁCEA JÁ ESTÁ NO FINAL.

40 FASE NITROGENADA NITROGÊNIO NA ÁGUA ESTÁ EM: PROTEÍNAS URÉIA AMÔNIA NITRATO AMINOÁCIDOS AMÔNIA AMÔNIA

41 FASE NITROGENADA AMÔNIA bactéria nitrossomas NITRITO NH O 2 H + H O NO bactéria AMÔNIA NITRATO nitrobacter NO - + 0,5O NO

42 DEMANDA QUÍMICA DE OXIGÊNIO - DQO OXIDA-SE A MATÉRIA ORGÂNICA ATRAVÉS DE REAÇÕES QUÍMICAS (AGENTE OXIDANTE EM MEIO ÁCIDO) COM ISTO, MEDE-SE O CONSUMO TOTAL DE OXIGÊNIO PARA OXIDAR A MATÉRIA ORGÂNICA PROBLEMA: É UM TESTE NÃO-ESPECÍFICO, NÃO DISTINGUE CONSUMO ORGÂNICO OU INORGÂNICO VANTAGEM: RAPIDEZ (3 HORAS)

43 ORGANISMOS PRESENTES MICROORGANISMOS PRESENTES FITOPLANCTON ~ ALGAS ZOOPLÂNCTON BACTÉRIAS ORGANISMOS BENTÔNICOS NATURAIS DA ÁGUA TEM O SEU CICLO DE VIDA COMPLETO NA ÁGUA FAZEM PARTE DA CADEIA ALIMENTAR

44 ORGANISMOS PRESENTES QUANDO HÁ CONTAMINAÇÃO POR ESGOTOS DOMÉSTICOS HÁ APARECIMENTO DE ORGANISMOS PATOGÊNICOS, I.E., CAUSADORES DE DOENÇAS COMO: AMEBÍASE, GASTROENTERITE, CÓLERA, HEPATITE TIPO A, LEPTOSPIROSE, SALMONELOSE E FEBRE TIFÓIDE UMA PESSOA DOENTE PODE EXCRETAR 10 6 ORGANISMOS PATOGÊNICOS EM 1 g DE FEZES 80% DAS DOENÇAS QUE SE ALASTRAM PELOS PAÍSES DO TERCEIRO MUNDO SÃO TRANSMITIDAS PELA ÁGUA. COMO DETECTAR? TESTAR TODOS OS PATOGÊNICOS? CARO,DEMORADO SOLUÇÃO: ORGANISMO INDICADOR COLIFORMES TERMOTOLERANTES

45 ORGANISMOS PRESENTES COLIFORMES TERMOTOLERANTES (antigos coliformes fecais) HABITANTE NORMAL DO INTESTINO DOS ANIMAIS DE SANGUE QUENTE inclui os generos Klebsiella, Escherichia, Serratia, Erwenia e Enterobactéria SEMPRE QUE HOUVER COLIFORMES TERMOTOLERANTES NA ÁGUA SIGNIFICA QUE HOUVE CONTAMINAÇÃO POR MATÉRIA FECAL, DAÍ GRANDE PROBABILIDADE DE PRESENÇA DE PATOGÊNICOS.

46 ORGANISMOS PRESENTES COLIFORMES TERMOTOLERANTES VANTAGEM: FÁCIL DETECÇÃO, FERMETAM A LACTOSE, TEMPO DE VIDA FORA DO ORGANISMO HUMANO EQUIVALENTE AOS PATOGÊNICOS DESVANTAGEM: NÃO ESPECÍFICO HÁ OUTROS ORGANISMOS PATOGÊNICOS QUE PODEM SER INVESTIGADOS: DOENÇAS PARASITÁRIAS: Cryptosporidium sp e Giardia sp