4.4 - Poluição por Substâncias Tóxicas

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1 4.4 - Poluição por Substâncias Tóxicas Regina Tiemy Kishi Departamento de Hidráulica e Saneamento UFPR Efluente Corpo de água Uso 1

2 Água para consumo: Padrões de qualidade específicos ao uso Efluente Bruto: O que contém? Efluente Bruto Benzeno Fenóis Cd Hg Pb ETE: O que tratar? Como tratar? Eficiência $$ Efluente tratado: Limites de lançamento Efluente Seguro Fenóis Hg Pb Benzeno Cd Corpo Receptor: Padrões de qualidade Bom estado Fenóis Hg Benzeno Pb Cd N 2

3 Problemas nos países industrializados 23/11/2011 Efluentes Domésticos e Padrões de 3

4 23/11/2011 Efluentes Domésticos e Padrões de 4

5 Alumínio Amônia AOX Arsênio Aumento da temperatura Cádmio Chumbo Cianeto Cloro Cobre Coliforme Compostos de Fenóxi Cromo (hexavalente) DBO DQO Fenol Ferro Fluoreto Fósforo Hidrocarbonetos Mercúrio Metais Totais Níquel Nitrogênio Nitroorgânicos Óleo e Graxa Organoclorados Sulfitos TSS Uréia Zinco Indústria x Efluente Produção de alumínio x x x x x x Base Metal e Mineração de Ferro x x x x x x x x x x x x x x Produção de Cloro e soda cáustica x x x x x Produção de Tinta x x x x x x x x x Cervejarias x x x x x x x Fábrica de Laticínios x x x x x x x x Processamento e Distribuição de Carne x x x x x x x Processamento de Óleo Vegetal x x x x x x Formulação de Pesticidas x x x x x x x x x x x Fertilizantes de N para Plantas x x x x 5

6 Metais Pesados Efluentes de indústrias siderúrgicas (Cr, Cd, Pb, Hg), produção de tintas (Cr, Cu), Eletrônicos (Cu, Pb, Hg); Pesticidas (Cr, Cu, Hg); Fertilizante (Cd); Curtume (Cr) Metal Cádmio Mercúrio Chumbo Efeito Doenças renais e degenerativas dos ossos; diminuição de Ca nos ossos; alterações e má formação do feto; alterações no sistema imunológico; possível relação com desenvolvimento de tumores, diabetes e hipertensão Distúrbios graves no sistema nervoso central; má formação fetal Anemia, comprometimento funcional dos rins, fígado e coração; danos cerebrais e retardamento mental; Síndrome de Minamata

7 Contaminantes Contaminantes Clássicos Comportamento e efeitos estabelecidos Compostos emergentes Compostos sintéticos que estão sendo introduzidos nos produtos da vida moderna 7

8 Substâncias artificiais Micro contaminantes Materiais de construção: Tipo de material Biocidas Tipo de Revestimento Medicamentos Antibióticos Hormônios Antioxidantes Fármacos em geral Jardim: Pesticidas Cosméticos Produtos de limpeza Subprodutos de detergentes Desinfetantes Solventes Produtos de higiene Fragrâncias Outros: Agentes estabilizantes da ind. Alimentícia Aditivos de gasolina Nanomateriais Repelentes de insetos Plastificantes 8

9 Compostos emergentes Substâncias orgânicas traços: bilionésimo até milionésimo de gramas/litro ng/l - μg/l Desenvolvimento instrumental e analítico detecção 9

10 Compostos emergentes Características Riscos sobre a saúde humana, fauna e flora (GHISELLI, 2006, PONEZI et al, 2006) Produção: +/ compostos/ano +/- 500kg/ano < 45% submetidos a algum tipo de ensaio toxicológico básico < 10% estudados quanto aos efeitos tóxicos sobre organismos em desenvolvimento Persistente Ritmo de introdução Ritmo de degradação 10

11 Micro contaminantes - Efeitos sobre ecossistema Embora em pequenas concentrações, podem provocar efeitos indesejáveis sobre organismos aquáticos Efeitos prováveis na fauna aquática: Algumas dessas substâncias intervêm diretamente nos hormônios dos organismos aquáticos e podem, por exemplo, conduzir a uma feminização de peixes machos. Evidências indicam efeitos crônicos em organismos aquáticos. Para alguns pesticidas foram registrados efeitos agudos em organismos vivos. Infertilidade Órgãos sexuais defeituosos 11

12 Avaliação da Presença de Hormônios Sexuais Femininos na Bacia do Rio Iguaçu Curitiba - Paraná Karina Scurupa Machado Hormônios pesquisados: Estradiol Estrona Etinilestradiol Progesterona 12

13 Águas superficiais Origem / HSFs (ng/l) E1 E2 EET PG Fonte Holanda 3,4 5,5 4,3 -- Belfroid et al., (1999) Alemanha 4,1 3,6 5,1 -- Kuch e Ballschmiter (2001) EUA Wolpin et al., (2002) EUA <0,3 <0, Boyd et al., (2003) Mozaz, Alda e Barceló Espanha 22 <2,5 <2,5 -- (2004) Israel ,1 -- Barel Cohen et al., (2006) Japão Yamamoto et al., (2006) Brasil-Campinas 1,7 3, Ghiselli (2006) Brasil-Campinas < Raimundo (2007) Brasil-Curitiba Machado (2010) E1-Estrona E2-Estradiol EET-Etinilestradiol PG-Progesterona Fonte: Karina Scurupa Machado 13

14 Sedimento (μg/kg) Origem E2 EET E1 PG Fonte Espanha < 1,0 22,82 11,88 < 1,0 Petrovice et al., (2001) Espanha nd 22,8 11,9 6,82 Fonte: Karina Scurupa Machado Lopez de Alda et al., (2002) Alemanha 2,0 0,90 2,0 Thomas et al., (2002) EUA 48,8 Jenkins et al., (2003) Reino Unido 13,00 Thomas et al., (2004) Australia 2,48 < 0,50 1,17 Braga et al., (2005) Reino Unido 1,20 <0,04 3,30 Labadie e Hill (2006) Reino Unido 28,8 Labadie et al., (2007) Brasil 4,75-137,91 <3,0-35,60 < 2,5-42,18 <1,5-90,92 Machado (2010) E1-Estrona E2-Estradiol EET-Etinilestradiol PG-Progesterona 14

15 Concentração nas águas superficiais Medicamentos: Diclofenaco Grupo Analgésico e anti-inflamatório (Voltarem, Cataflan) C (ng/l) 90% percentil Zurique Suíça Ibuprofeno Analgésico * 52 Atenolol Beta bloqueador (doenças cardiovasculares) Propanolol Beta bloqueador 15 * Substância com efeito sobre hormônio Bisfenol A 9 * Fonte: Christian Balsiger,

16 Problemática USO Uso... Uso X Uso Y Uso... Uso Z ETA ETE Custos: Tratamento de água: $ $$$$$$$ Saúde pública: $ $$$$$$$ Ambientais: $ $$$$$$$ 16

17 LICENCIAMENTO AMBIENTAL Licenças prévia, de instalação e de operação Lei 6938/81 LIMITES DE LANÇAMENTO Resolução CONAMA 430/11 ENQUADRAMENTO Metas obrigatórias, intermediárias e final Lei 9433/97 PADRÃO DE QUALIDADE AMBIENTAL Resolução CONAMA 357/05 Parâmetro Valor Máximo Parâmetro Valor Máximo Cádmio total 0,2 mg/l Cádmio total 0,001 mg/l Mercúrio total 0,01 mg/l Mercúrio total 0,0002 mg/l Benzeno 1,2 mg/l Benzeno 0,005 mg/l Fenóis totais 0,5 mg/l Fenóis totais 0,003 mg/l 17

18 Poluentes x Tratamento POLUENTE Matéria orgânica biodegradável Fósforo Nitrogênio Patogênicos Micro contaminantes TRATAMENTO Tratamento convencional Coagulação/floculação Desnitrificação Filtros de membrana Nano filtração Carvão ativado Ozonização - Exigente Q U A L I D A D E + Exigente $$ C U S T O $$$$$$$ 18

19 Tecnologia & Pesquisas Objetivos: Efluentes recuperados e seguros Ecossistema protegido CONFIABILIDADE Cumprindo requisitos legais DESEMPENHO TÉCNICO Produção de menos residuais TECNOLOGIA DE TRATAMENTO INOVADORA APLICABILIDADE CUSTO Eficiência energética 19

20 Remoção de micro contaminantes Ozonização Testes na Suíça: Ozonização e Carvão Ativado Ozonização: 50 micro contaminantes analisados Acentuada diminuição no fluxo de substâncias mensuráveis. Por exemplo, os antibióticos testados e estrogênio foram eliminados Em aberto: Como se comportam os produtos da oxidação? Fonte: Balsiger, Mikroverunreinigungen die neue Herausforderung im Gewässerschutz 20

21 Nanofiltração Eficiência na remoção de hormônios, pesticidas e fármacos? Adsorção depende: Material da membrana Propriedades do contaminante Tamanho, hidrofobia, etc Hidrodinâmica afeta o grau com o qual desenvolve a polarização afeta a concentração na superfície da membrana 1º. Passo no estudo do impacto da polarização na adsorção e retenção é calcular a concentração na superfície da membrana para diferentes números de Re 21

22 Estrona Semião & Schäfer,

23 Estradiol Semião & Schäfer,

24 Biomass Concentrator Reactor Reator de fluxo por gravidade utiliza uma barreira porosa tendo tamanhos de poros médios de cerca de 1 a 50 mícrones através da qual a água permeia sob a pressão da gravidade. 24

25 Considerações finais Proteção das fontes de água potável Proteção dos organismos aquáticos Conhecimento científico Custos 25

26 Legislação (Res. CONAMA 430/11 e 357/05) Barreiras: CONTROLE NA FONTE CONSUMO CONSCIENTE TRATAMENTO CONFIÁVEL DISPOSIÇÃO ADEQUADA Produção e produtos Produtos Melhor tecnologia disponível Uso e conservação Operação controlada 26

27 Referências Bibliográficas Machado, Karina Scurupa Avaliação da Presença de Hormônios Sexuais Femininos na Bacia do Rio Iguaçu Curitiba Paraná. Diss. De Mestrado do Programa de Pós-Graduacao em Engenharia de Recursos Hídricos e Ambiental da UFPR. Balsiger, Christian Mikroverunreinigungen die neue Herausforderung im Gewässerschutz Semião & Schäfer, Estrogenic micropollutant adsorption dynamics onto nanofiltration membranes. Journal of Membrane Science 381. p /11/2011 Efluentes Domésticos e Padrões de 27