FACULDADE DE ENGENHARIA

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1 FACULDADE DE ENGENHARIA ÁGUA Profa. Aline Sarmento Procópio Dep. Engenharia Sanitária e Ambiental

2 A água na natureza - O CICLO HIDROLÓGICO O CICLO HIDROLÓGICO - Precipitação Detenção Evaporação Escoamento superficial Evapotranspiração Infiltração Escoamento subterrâneo Purificação e reciclagem da água

3 Ciclo Hidrológico Braga et al., 2005

4 Distribuição global da água Água doce Água subterrânea Água doce acessível 0,6% Biota 0,0001% Oceanos e lagos salinos 97,4% Água doce 2,6% Calotas polares e geleiras 2% 0,014% Lagos 0,007% Umidade do solo 0,005% Rios 0,0001% Vapor d água atmosférico 0,001% Miller Jr., 2007 É UM DE NOSSOS RECURSOS MAIS MAL ADMINISTRADOS

5 Conama 357 de 25 de março 2005 Dispõe sobre a classificação dos corpos de água e diretrizes ambientais para o seu enquadramento, bem como estabelece as condições e padrões de lançamento de efluentes, e dá outras providências.

6 aguas doces: salinidade < 0,5 ; aguas salobras: 0,5 > salinidade < 30 ; aguas salinas: salinidade > 30 ; ambiente lêntico: água parada, movimento lento ou estagnado; ambiente lótico: a águas continentais moventes;

7 DA CLASSIFICACAO DOS CORPOS DE ÁGUA Doces I - classe especial: a) ao abastecimento para consumo humano, com desinfecção; b) a preservação do equilíbrio natural das comunidades aquáticas; e, c) a preservação dos ambientes aquáticos em unidades de conservação de proteção integral.

8 classe 1: águas que podem ser destinadas: a) ao abastecimento para consumo humano, apos tratamento simplificado; b) a proteção das comunidades aquáticas; c) a recreação de contato primário, tais como natação, esqui aquático e mergulho, conforme Resolução CONAMA no 274, de 2000; d) a irrigação de hortaliças que são consumidas cruas e de frutas que se desenvolvam rentes ao solo e que sejam ingeridas cruas sem remoção de película; e e) a proteção das comunidades aquáticas em Terras Indígenas.

9 classe 2: águas que podem ser destinadas: a) ao abastecimento para consumo humano, apos tratamento convencional; b) a proteção das comunidades aquáticas; c) a recreação de contato primário, tais como natação, esqui aquático e mergulho, conforme Resolução CONAMA no 274, de 2000; d) a irrigação de hortaliças, plantas frutíferas e de parques, jardins, campos de esporte e lazer, com os quais o publico possa vir a ter contato direto; e e) a aqüicultura e a atividade de pesca.

10 classe 3: águas que podem ser destinadas: a) ao abastecimento para consumo humano, apos tratamento convencional ou avançado; b) a irrigação de culturas arbóreas, cerealíferas e forrageiras; c) a pesca amadora; d) a recreação de contato secundário; e e) a dessedentarão de animais.

11 Uso global de água doce superficial Usamos cerca de 54 % do escoamento superficial disponível Uso direto: 34% Uso indireto: 20% (ex.: navegação, diluição de poluentes,...) 70% da água retirada irrigação de 1/5 das plantações mundiais (produzem 40% dos alimentos) 20% indústria 10% residências Estimativa de uso da água doce sup. até 2025: %

12 Pegada hídrica um exemplo De acordo com um relatório da UNESCO de 2010 (The green, blue and grey water footprint of farm animals and animal products) tem-se que: para a produção de 1 kg de carne bovina são gastos aproximadamente litros de água. Supondo um banho diário de 10 minutos (gasto aproximado de 100 litros), ao fim do mês seriam l de água. Economizamos mais água não comendo 1 kg de carne do que deixando de tomar banho por 5 meses!

13 Disponibilidade de recursos hídricos superficiais no Brasil Cerca de 23% de água doce do planeta estão na América do Sul; Grande parte concentrada no Rio Amazonas, o maior rio do mundo em extensão e volume d água, que corta seis países: Brasil, Peru, Equador, Colômbia, Venezuela e Bolívia. O Brasil possui cerca de 17 % da água doce disponível no mundo 68,5% está na Região Norte 31,5% no resto do país 6% no Sudeste Atendem 5 % da população Atendem 95% da população Fonte:

14 Águas subterrâneas Área de recarga do aquífero não confinado Área de recarga do aquífero Confinado (áreas de afloramento) Poço artesiano Infiltração Sup. do lençol freático Área de recarga do aquífero não confinado Infiltração Poço artesiano (com bomba) Lago Material pouco permeável Miller Jr., 2007

15 Águas subterrâneas Importantes cidades do país dependem integral ou parcialmente da água subterrânea para abastecimento, como, por exemplo: ~ 50% dos municípios de São Paulo, 70% dos municípios de Maranhão, 80% dos municípios de Piauí, Mossoró e Natal (RN), Maceió (AL), Região Metropolitana de Recife (PE) e Barreiras (BA). Aqüíferos Guarani um dos mais importantes do mundo: abrange os estados de GO, MG, SP, MS, PR, SC e RS, e os países Paraguai, Uruguai e Argentina extensão de 1,2 x10 6 km 2 ( km 2 no Brasil) reservas estimadas: cerca de 45 mil km 3 Volume médio anual consumido no mundo= km 3

16 Qualidade da Água A alteração da qualidade da água agrava o problema da escassez desse recurso (qualidade x quantidade) Gasto atual com saneamento no mundo: ~ US$ 80 bilhões ainda assim, 25 milhões de pessoas no mundo morrem por ano em virtude de doenças transmitidas pela água (OMS). Maior problema no Brasil despejo de efluentes domésticos Rio Tietê: efluentes domésticos + alta carga orgânica industrial Atravessa a RMSP com Q média = 82 m 3 /s (40% são esgotos não tratados)

17 Características físicas da água Densidade: ~ 800 vezes superior à densidade do ar varia com a temperatura, a concentração de substâncias dissolvidas, a pressão e com a concentração de sais dissolvidos 4 Braga et al., 2005 Calor específico alto variações de T relativamente pequenas, para grandes quantidades de calor liberado/absorvido. ex: Efluentes aquecidos no meio aquático x biota aquática Viscosidade: diminui com o aumento de T ex: algas (não são dotadas de mecanismos de locomoção própria) flutua por atrito de sua sup. com a água

18 Características físicas da água Penetração de luz: - fotossíntese - conversão em calor Fatores que podem afetar a penetração de luz: cor (reflexão de luz) e turbidez (material em suspensão) Cor real Cor aparente Tensão superficial Toda molécula de água é polarizada sofre e exerce atração das moléculas vizinhas 105 Na superfície líquida essa atração é maior película Detergentes: diminuem a tensão superficial não desejável + -

19 Características químicas da água Solvente universal algumas das substâncias dissolvidas nas águas naturais são essenciais para a sobrevivência de organismos aquáticos ex.: sais de fósforo e de nitrogênio ph para a sobrevivência de organismos aquáticos deve ser mantido entre 6,5 e 8,5 Características biológicas da água organismos: ocorrem quando há condições físicas e químicas apropriadas no meio aquático surge uma cadeia alimentar: produtores, consumidores de várias ordens e decompositores

20 Usos da água Braga et al., 2005

21 Usos da água Consuntivos Abastecimento humano Dessedentação de animais Abastecimento de água indústria Irrigação

22 Não consuntivos Geração de energia elétrica Recreação/lazer Harmonia paisagística e manutenção das condições climáticas Proteção e preservação conservação da flora e fauna Navegação Pesca Diluição de despejos

23 Conflito de interesses

24 Alteração da qualidade da água Poluição x contaminação (substâncias nocivas à saúde e a espécies da vida aquática: microrganismos patogênicos) Fontes pontuais e difusas Espalham-se por toda a cidade, são difíceis de identificar e tratar São bem localizadas, fáceis de identificar e de monitorar Escoamento superficial urbano, escoamento superficial de áreas agrícolas e deposição atmosférica Descarga de efluentes a partir de indústrias e de estações de tratamento de esgoto Braga et al., 2005

25 Principais Fontes Poluidoras de Águas Superficiais 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 conseqüências da erosão. Principais Fontes Poluidoras de Águas Subterrâneas Infiltração dos poluentes das águas superficiais; Vazamento de tubulações ou depósitos subterrâneos; Resíduos de outras fontes: cemitérios, minas, depósitos de materiais radioativos.

26 Principais poluentes aquáticos Constituinte Matéria Orgânica Biodegradável Matéria orgânica não biodegradável Metais Parâmetro Representativo DBO Pesticidas, alguns detergentes, petróleo, outros (Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Zn, etc.) Possível Efeito Poluidor Consumo de Oxigênio, mortandade de peixes, condições sépticas. Toxicidade, espumas, maus odores, dentre outros. Toxicidade, problema de disposição do lodo na agricultura, contaminação da água subterrânea. Nutrientes Nitrogênio e Fósforo Eutrofização, toxicidade aos peixes (amônia), doenças em recém nascidos Organismos patogênicos Coliformes Doença de veiculação hídrica. Sólidos inorgânicos dissolvidos Sólidos dissolvidos, condutividade elétrica. Salinidade excessiva, prejuízo às plantações (irrigação), toxicidade a plantas, problemas de permeabilidade no solo (sódio). Sólidos em Suspensão Sólidos Suspensos Totais Problemas estéticos, deposição de lodo, proteção de patógenos, adsorção de poluentes

27 AUTODEPURAÇÃO Pode ocorrer quando um corpo d água recebe uma carga de matéria orgânica biodegradável. Processos físicos diluição e sedimentação Processos químicos oxidação Processos biológicos consumida pelos decompositores aeróbios e anaeróbios transformação de compostos orgânicos de cadeia mais complexas (proteínas e gordura) em compostos de cadeia mais simples (amônia, aminoácidos, dióxido de carbono, metano, gás sulfídrico) Há decréscimo de O 2 na água em função da respiração dos decompositores

28 AUTODEPURAÇÃO Esgoto doméstico tipos de organismos oxigênio dissolvido 9 mg/l Vida aquática superior Organismos mais resistentes, bactérias e fungos (aeróbios) 300 mg/l Bactérias e fungos (anaeróbios) Organismos mais resistentes Vida aquática superior 9 mg/l Demanda bioquímica de oxigênio Zona limpa Zona de degradação Zona de Decomposição ativa Zona de recuperação Zona limpa DBO 5,20 DBO tempo, temperatura DBO 5,20 (esg. om.) 300 mg/l Miller Jr., 2007

29 Processos poluidores das águas Assoreamento: acúmulo de substâncias minerais (areia e argila) ou orgânicas (lodo) em um corpo d água,o que provoca a redução de sua profundidade e de seu volume útil. Erosão: nos rios: escoamento das águas, erosão da própria margem no entorno: práticas agrícolas inadequadas, infra-estrutura precária da urbanização, modificação da velocidade do curso d água

30 Lixo nas águas do Pacífico Entre o litoral da Califórnia e o Havaí e no Japão uma área enorme, de tamanho incerto: o Lixão do Pacífico (6 milhões de t de plástico) Estimativa da área: maior do que a soma das áreas de Espírito Santo, Rio de Janeiro e Minas Gerais.

31 EUTROFIZAÇÃO Aumento natural, ou artificial, das concentrações de nutrientes (P e N), principalmente fósforo e nitrogênio nos sistemas aquáticos. Causas: Esgotos Drenagem superficial de N e P Fertilizantes Resíduos orgânicos pecuária

32 Eutrofização algumas liberam toxinas Excesso de nutrientes aumento significativo de algas e cianobactérias (fotossintetizantes) bloqueio da luz solar e redução de O2 : plantas enraizadas passam a ter dificuldades para efetuarem a fotossíntese; animais não resistem à diminuição de O2 e alimento.

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34 Acidificação Acidificação: abaixamento do ph contribui para a degradação da vegetação e da vida aquática. Ainda problemas para abastecimento de água e produção de energia elétrica: desgastes nos equipamentos, tubulações, turbinas e bombas.