TH-727 Princípios da Modelagem e Controle da Qualidade da Água Superficial

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1 TH-727 Princípios da Modelagem e Controle da Qualidade da Água Superficial Regina Tiemy Kishi Princípios da Modelagem e Controle da Qualidade da Água Superficial Regina Kishi,, Página 1

2 Conteúdo 1. Introdução à questão ambiental e aspectos de qualidade da água 2. Legislação 3. Amostragem, Medição e Determinação Laboratorial 4. Balanço de massas/lei da conservação da massa 5. Modelagem da cinética 6. Cargas de poluentes 7. Sistemas completamente misturados 9. Modelagem em rios 10. Etapas da modelagem 11. Contaminação orgânica - Modelagem de DBO/OD Exercício 12. Contaminação por patogênicos - Modelagem de patogênicos 13. Eutrofização e Modelagem do nitrogênio e do fósforo 14. Substâncias tóxicas 8. Sistemas não completamente misturados Princípios da Modelagem e Controle da Qualidade da Água Superficial Regina Kishi,, Página 2

3 Referências bibliográficas Referências principais: CHAPRA, S.C Surface water-quality modeling. Boston: McGraw-Hill. 844p. THOMANN, R.V. e MUELLER, J.A Principles of Surface Water Quality Modeling and Control. New York: Harper & Row. Referências de apoio Hemond, H.F. & Fechner, E.J Chemical fate and transportation in the environment. San Diego: Academic Press. 338p. Thibodeaus, L.J Environmental Chemodynamics: Movement of Chemical in Air, Water and Soil. New York: John Wiley. 593p. Csanady, G.T Turbulent Diffusion in the Environment. Dordrecht: D. Reidel Publishing. 248p. James, A Mathematical models in water pollution control. New Castle: John Wiley. 420p. Orlob, G Mathematical modelling of water quality: streams, lakes and reservoirs. California: Davis. 518p. Jorgensen, S.E Fundamentals of ecological modeling. Copenhagen: Elsevier. 389p. Brown & Barnwell The enhanced stream water quality models QUAL2E and QUAL2E-UNCAS: Documentation and user manual. Georgia: EPA. 183 S.. Whitehead, P.G The application of mathematical models of water quality and pollutant transport: an international survey. Paris: UNESCO. Princípios da Modelagem e Controle da Qualidade da Água Superficial Regina Kishi,, Página 3

4 Avaliação Trabalhos Trabalhos com apresentação oral Simulação com Qual2K 02 Provas Prova 01: Prova 02: Princípios da Modelagem e Controle da Qualidade da Água Superficial Regina Kishi,, Página 4

5 Introdução à Questão Ambiental e Aspectos de Qualidade da Água Princípios da Modelagem e Controle da Qualidade da Água Superficial Regina Kishi,, Página 5

6 Quantidade de Água água 71% Volume estimado de água na Terra: 1380 milhões km 3 terras emersas 29% água doce líquida 1% água superficial: 3 % água subterrânea: 97 % água doce congelada 2% água salgada 97% Princípios da Modelagem e Controle da Qualidade da Água Superficial Regina Kishi,, Página 6

7 Quantidade distribuição espacial e temporal Distribuição espacial: irregular Brasil: 20% água doce superficial 80% Amazônia Distribuição temporal: irregular Estiagem Chuva Princípios da Modelagem e Controle da Qualidade da Água Superficial Regina Kishi,, Página 7

8 Água Conceito de qualidade da água Propriedades de solvente H 2 O Capacidade de transportar partículas Incorpora diversas substâncias Tipo, quantidade e características destas substâncias definem a qualidade Princípios da Modelagem e Controle da Qualidade da Água Superficial Regina Kishi,, Página 8

9 Ciclo hidrológico Condições naturais Princípios da Modelagem e Controle da Qualidade da Água Superficial Regina Kishi,, Página 9

10 Ciclo hidrológico e Fontes de poluição Fontes pontuais Condições naturais x interferência antrópica Fontes difusas Poluição atmosférica Princípios da Modelagem e Controle da Qualidade da Água Superficial Regina Kishi,, Página 10

11 Qualidade Problemas nos países industrializados Princípios da Modelagem e Controle da Qualidade da Água Superficial Regina Kishi,, Página 11

12 Novo Gráfico da Poluição Princípios da Modelagem e Controle da Qualidade da Água Superficial Regina Kishi,, Página 12

13 Tipo de poluente x fonte Esgoto doméstico: MO, Nutrientes, OD, patogênicos Esgoto industrial: variável (MO, metais, fenóis, etc) Agropecuária: nutrientes, agrotóxicos, sólidos Fontes pontuais Magnitude em termos de carga Descargas contínua ou intermitente Fontes difusas Formas de transporte Princípios da Modelagem e Controle da Qualidade da Água Superficial Regina Kishi,, Página 13

14 Definição qualidade x poluição Qualidade da água Série de concentrações e especificações de variáveis físicas e químicas; Composição e estado da biota aquática Poluição da água Introdução antrópica Introdução antrópica de substâncias que modificam condições naturais, que causam efeitos deletérios ou prejudicam usos. Princípios da Modelagem e Controle da Qualidade da Água Superficial Regina Kishi,, Página 14

15 O que é tóxico? Depende da concentração Pode ser úteis, inócuos ou nocivos, dependendo da concentração que são encontrados na água. Exemplo: cloreto de sódio, sulfato de cobre, fluor. Depende do uso da água Água com presença de patogênicos não é potável e não serve para uso recreacional ou irrigação de hortaliças ou frutas, porém pode ser usada para piscicultura, ecologia aquática em geral Presença de certas substâncias pode agredir canalizações ou equipamentos, embora potável. Bioacumulação Mesmo sendo ingeridas em concentrações não-nocivas, pela sua capacidade de acumular no organismo, pode atingir quantidades tóxicas e, às vezes, letais. Exemplo: Mercúrio Efeitos sinergéticos ou antagônicos Uma substância pode ter sua ação nociva aumentada ou reduzida, respectivamente, pela associação com outras substâncias ou fatores físicos. Exemplo: amônia em águas com alto ph. Princípios da Modelagem e Controle da Qualidade da Água Superficial Regina Kishi,, Página 15

16 Características/Composição da água SUBSTÂNCIAS CARACTERÍSTICAS FÍSICAS CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS CARACTERÍSTICAS BIOLÓGICAS Sólidos Gases Inorgânico Orgânico Organismo vivo Suspensos Dissolvidos Matéria em decomposição Princípios da Modelagem e Controle da Qualidade da Água Superficial Regina Kishi,, Página 16

17 Variáveis de qualidade A qualidade da água pode ser representada por diversos parâmetros, que traduzem as suas características físicas, químicas e biológicas. Variáveis Parâmetros Indicadores Parâmetros Físicos Parâmetros Inorgânicos não metálicos Orgânicos Parâmetros Biológicos Metais Cor Acidez Metano Plâncton Alumínio Condutividade Alcalinidade Óleos e Graxas Macroinvertebrados Arsênico Odor Boron Ácidos voláteis Macrófitas Bário orgânicos Sólidos Bromide Carbono orgânico Algas Berílio Salinidade Dióxido de Halogênios Cádmio carbono orgânicos Gosto Cloreto DBO Microbiológicos: Cálcio Temperatura Cloro (Residual) DQO Coliformes Totais Cromo Turbidez Cianeto Pesticidas Coliformes fecais Cobre orgânicos Flúor Fenóis Salmonela Ferro Iodo Surfactantes Protozoários Chumbo Nitrogênio Tanina e lignina Vírus Lítio Oxigênio Bactérias Magnésio Dissolvido Ozônio Fungos Manganês ph Mercúrio Fósforo Níquel Sílica Potássio Sulfato Selênio Sulfeto Prata Sulfito Sódio Zinco Princípios da Modelagem e Controle da Qualidade da Água Superficial Regina Kishi,, Página 17

18 Parâmetro Efeito Fonte Cádmio Danos nos rins Corrosão de canalizações galvanizadas, erosão de depósitos naturais, efluentes de refinarias de metais, escoamento superficial dos lixões (Cd proveniente das baterias) Nitrato Hemoglobinemia em Fertilizantes, tanques sépticos, efluentes. bebês abaixo de 6 Giardia lamblia meses Giardíase, doenças gastro-intestinais Efluente doméstico e resíduos fecais de animais Princípios da Modelagem e Controle da Qualidade da Água Superficial Regina Kishi,, Página 18

19 Considerações finais Custo com desassoreamento Diminuição da vida útil de reservatórios Enchentes Prejuízo à navegação Custos com saúde Patogênicos Cancerígenos, tóxicos, etc Custos com tratamento de água potável Limpeza dos filtros Toxinas, hormônios, etc e resíduos do tratamento SOLUCÃO: PROTEÇÃO E MANUTENÇÃO DA VIDA GESTÃO = CHAVE DO FUTURO Princípios da Modelagem e Controle da Qualidade da Água Superficial Regina Kishi,, Página 19