Poluição Ambiental Poluição Hídrica. Prof. Dr. Antonio Donizetti G. de Souza UNIFAL-MG Campus Poços de Caldas

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1 Poluição Ambiental Poluição Hídrica Prof. Dr. Antonio Donizetti G. de Souza UNIFAL-MG Campus Poços de Caldas

2 Qualidade da Água -A expressão qualidade da água não se refere ao um grau de pureza absoluto ou mesmo próximo do absoluto, como para outras substâncias. -Refere-se sim, a um padrão tão próximo quanto possível do natural, ou seja, a água como se encontrada nos rios e nascentes, antes do contato com o homem. - O grau de pureza desejável depende do uso da água

3 Qualidade da Água 1. Qualidade: Caracterização Física, Química e Biológica 2. Fatores: Condições naturais da bacia hidrográfica (geologia, pedologia, vegetação, ecossistemas, sazonalidade, etc). Atividades Antrópicas (uso e ocupação do solo: urbanização, agricultura, usos, industriais, etc).

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5 Qualidade da Água. Qualidade Existente x Qualidade Desejada Qualidade Existente: condições naturais e do uso e ocupação do solo na bacia hidrográfica Qualidade Desejada: Função do uso previsto para a água.

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7 Poluição Hídrica Comportamento dos Poluentes no Meio Aquático Poluentes Corpo Hídrico Concentração Comportamento Mecanismos Físicos Químicos Biológicos

8 Zona de Mistura Região do corpo receptor que se estende do ponto de lançamento do efluente e o local em que é atingido o equilíbrio de mistura entre os parâmetros físicos, químicos e biológicos do efluente do corpo receptor, sendo específica para cada parâmetro.

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10 Grupo de Indicadores de Qualidade e Poluição Hídrica 1. Gerais 2. Matéria Orgânica 3. Nutrientes 4. Composição Iônica 5. Metais 6. Outros Inorgânicos 7. Poluentes Orgânicos 8. Biológicos

11 Grupo Indicadores Variáveis 1. Gerais Temperatura ph Condutividade Sólidos (Totais/Suspensos/Dissolvidos) Turbidez/Transparência Dureza Alcalinidade Clorofila a Potencial Redox Oxigênio Dissolvido 2. Matéria Orgânica Carbono Orgânico Total Carbono Inorgânico Total DBO DQO 3. Nutrientes Nitrogênio Total Nitrato Nitrito Amônia Fósforo Total

12 Grupo Indicadores Variáveis 4. Composição Iônica Na, K, Ca, Mg, Cl, Fe, Ba, Zn, Al, Ni, SO 4 5. Metais Cd, Pb, Cr, Mn, As, Hg 6. Outros Inorgânicos Fluoreto Cianeto 7. Poluentes Orgânicos Óleos e Graxas Fenóis HAP (Hidrocarbonetos Aromáticos Policíclicos) Pesticidas Organoclorados/Fosforados Surfactantes 8. Biológicos Coliformes Termotolerantes E. coli Fito/Zoo/Bentos

13 Indicadores de Qualidade da Água Temperatura ( o C) Influencia a concentração de várias variáveis na água. Variações sazonais e diárias (diurno/noturno) Elevação súbita: Tensão superficial, solubilidade dos gases, atividades biológicas, reações químicas, decomposição de M.O. Águas naturais: 0 o C - 30 o C (alguns casos 40 o C - 45 o C).

14 Indicadores de Qualidade da Água Turbidez (NTU) Avalia o grau de atenuação e dispersão da luz incidente na água Fatores: Partículas orgânicas e inorgânicas (areia, silte, argila) Sólidos suspensos Plâncton e outros microorganismos Alterações: Erosão margens (rios e lagos) Sazonalidade Lançamento efluentes (domésticos/industriais) Mineração Problemas: Diminuição fotossíntese Prejuízo aos usos da água (custo de tratamento)

15 Indicadores de Qualidade da Água Turbidez (NTU) Águas Naturais: NTU Consumo humano (< 5 NTU)

16 Modelling the risk of mortality of Corbicula fluminea (Müller, 1774) (Bivalvia: Corbiculidae) exposed to different turbidity conditions Artigo

17 Indicadores de Qualidade da Água ph Potencial Hidrogeniônico Relação numérica do equilíbrio [H + ] e [OH - ] ph= -log [H + ] (0-14) Influencia: Distribuição espécies Precipitação de metais Solubilização de compostos (ex: P) Corrosão em tubulações Águas Naturais: 6-9 Alterações: Fotossíntese e Respiração Lançamentos esgotos (doméstico/industrial) Importância unidade logaritmo base 10

18 Indicadores de Qualidade da Água Condutividade (µs/cm) Capacidade da água conduzir corrente elétrica Fatores: Substâncias iônicas (+ e -) Cátions e Ânions Características do Meio identidade da bacia Alterações: Lançamento efluentes (domésticos/industriais) Variações bruscas Relação: Sólidos Totais Dissolvidos Íons (Ca, Mg, Cl, Na, K, etc) Águas Naturais: µs/cm

19 Condutividades (us/cm) Condutividade (us/cm) Variação Espacial Área urbana 200,00 180,00 160,00 140,00 120,00 100,00 80,00 60,00 40,00 20,00 0, Estações de Coleta

20 Indicadores de Qualidade da Água Alcalinidade Total (meq/l de CaCO 3 ou mg/l) Capacidade da água absorver ácidos (capacidade-tampão) Fatores: Carbonatos/Bicarbonatos (CO 3-2, HCO 3- ) Hidróxidos (OH - ) Na, K, Mg, Ca Alterações: Lançamento efluentes (domésticos/industriais) Relação direta com Condutividade Titulação com H 2 SO 4 ph 4,35 Águas Naturais: mg/l

21 CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 H + + HCO 3 - H + + CO 3-2

22 Indicadores de Qualidade da Água Cloreto (mg/l) Origem natural: Dissolução de minerais, intrusão de águas salinas Origem antropogênica: Lançamentos domésticos e industriais, águas de irrigação Alterações: Lançamento efluentes (domésticos/industriais) Relação com Sólidos Dissolvidos e Condutividade Padrão CONAMA águas naturais: <250 mg/l Portabilidade: < 250 mg/l

23 Indicadores de Qualidade da Água Sólidos (mg/l) Material suspenso ou dissolvido em água que permanece como resíduo após evaporação ou calcinação ( C; 450 C-600 C). ST = STS + STD STS: Sólidos Totais Suspensos (retido em filtro 1,2 µm-0,45 µm) STD: Sólidos Totais Dissolvidos (atravessa o filtro)

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25 (450 o C-600 o C) (450 o C-600 o C)

26 Indicadores de Qualidade da Água Sólidos (mg/l) ST = STS + STD - STS: Relação com Turbidez (NTU) - STD: Relação com Condutividade (µs/cm)

27 Indicadores de Qualidade da Água Sólidos Totais Sólidos Totais Suspensos

28 STS (mg/l) Indicadores de Qualidade da Água 50,00 45,00 40,00 35,00 y = 0,8914x + 0,0845 R² = 0, ,00 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 0,00 0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 Turbidez (NTU) Turbidez (NTU) x STS (mg/l) Monitoramento (6 estações, 1 ano - rio Rib. Preto)

29 Indicadores de Qualidade da Água Oxigênio Dissolvido OD (mg/l ou % Saturação OD) Essencial à vida aquática Um dos principais indicadores de qualidade e poluição hídrica Fatores: Temperatura ( o C) Pressão Atmosférica (mmhg) Salinidade Fotossíntese Respiração Métodos Winkler (Fixação em campo e Titulação) Sensores de leitura direta

30 Sensores de campos Winkler modificado (Fixação em campo e Titulação)

31 Indicadores de Qualidade da Água Oxigênio Dissolvido OD (mg/l % Saturação OD) Solubilidade OD: Temperatura ( C) Pressão (mmhg) Salinidade Cs: Concentração de saturação de OD: Concentração de equilíbrio dinâmico de OD no líquido (mg/l) Importante: - Elevação da Temperatura: Redução Cs de OD - Elevação Altitude: Redução Cs de OD - Elevação Salinidade: Redução Cs de OD

32 Cs Concentração de Saturação de OD

33 Cs Concentração de Saturação de OD Exercício: Calculo de Cs em função da Temperatura e Pressão Atmosférica. 1. Qual Cs em um rio a 27 C a nível do mar? 2. Qual Cs em um corpo hídrico a 22 C e 600 m de altitude?

34 Percentual de Saturação de OD (%) Percentual máximo de OD em determinada T o C e Pressão Rio 1 Rio 2 OD = 5 mg/l OD = 5 mg/l T C = 30,7 C T C= 22,3 C Mesma altitude = 1100m Qual possui maior %Saturação OD?

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37 Indicadores de Qualidade da Água DBO Demanda Bioquímica de Oxigênio (mg/l) Quantidade de oxigênio necessária para oxidar a matéria orgânica por decomposição microbiana aeróbia. Método indireto de determinação da Matéria Orgânica. Avalia Lançamento de Poluição Matéria Orgânica Eficiência de ETE Teste Padrão: Diferença na Concentração de OD Incubação: 5 dias/20 C DBO 5,20 = OD Inicial OD Final (mg/l) DBO < 5 mg/l

38 Indicadores de Qualidade da Água DQO Demanda Química de Oxigênio (mg/l) Quantidade de oxigênio necessária para oxidação da matéria orgânica através de um agente químico (dicromato de potássio em meio ácido) DQO > DBO: Avalia a quantidade M.O. biodegradável e nãobiodegradável Teste: 2-3 horas

39 Indicadores de Qualidade da Água Organismos Indicadores de Contaminação Fecal Microorganismos do grupo coliformes capazes de fermentar lactose (44 o C-45ºC) Principais: Escherichia coli, Klebsiella, Enterobacter, Citrobacter. - Coliformes Termotolerantes (antigo Coliformes Fecais) - E.coli: Única de origem fecal

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41 Indicadores de Qualidade da Água Nitrogênio - Série (mg/l ou µg/l) Formas: Nitrogênio Total Nitrogênio Orgânico Nitrato / Nitrito / Amônia N-Amônia - Tóxica a organismos aquáticos NH 3 livre ( ph) NH4 + ionizada ( ph ou neutro) Decomposição micro-organismos OD N-Nitrato NO 3 - : Composto estável Nutriente fundamental plantas/algas OD Eutrofização dos corpos hídricos (efluentes e fertilizantes)

42 NH 3 NO 2 - NO 3 - Forma reduzida Meio Anaeróbio Forma oxidada Meio Aeróbio Forma Intermediária Instável Oxigênio Dissolvido

43 Formas de Fósforo (mg/l ou µg/l)

44 Indicadores de Qualidade da Água Fósforo (mg/l ou µg/l) P-Orto Principal forma assimilada Baixas concentrações: rapidamente absorvida plantas e algas PT: Indicador de Eutrofização dos corpos hídricos

45 Indicadores de Qualidade da Água Óleos e Graxas (mg/l ) Substâncias orgânicas Insolúveis em água Raramente encontradas em águas naturais Ácidos graxos Óleos Gorduras Origem: Efluentes (domésticos/industriais) Oficinas Postos Combustíveis Recomendação: Virtualmente ausentes

46 Indicadores de Qualidade da Água Fenóis (mg/l ) Compostos orgânicos aromáticos (1 ou 2 hidroxilas ligas a um anel aromático) Origem: Efluentes domésticos e industriais diversos (químicos, farmacêuticos e siderúrgicos, de fábricas de matéria plástica, etc) Pouca origem natural: decomposição M.O (folhas, raízes) decomposição bioquímica de organismos.

47 Indicadores de Qualidade da Água Fenóis (mg/l ) Clorofenóis (reação com cloro): Odor e sabor desagradáveis na água potável Diminuição OD Tóxico a organismos aquáticos e homem Recomendação geral: < 0,003 mg/l

48 Indicadores de Qualidade da Água Metais (mg/l ou µg/l) Elementos-traço originados da crosta e despejos industriais. Tóxicos, Bioacumulativos em cadeias e Carcinogênicos. Cádmio, Cobre, Cromo, Cobre, Chumbo, Mercúrio, Níquel, Zinco, Arsênio. Maiores concentrações no Sedimento Estudos de background nos ambientes aquáticos (sedimento)

49 Indicadores de Qualidade da Água Sedimentos (mg/l ou µg/l) O sedimento pode ser considerado como o resultado da integração de todos os processos que ocorrem em um ecossistema aquático, além de ser, devido à sua capacidade de acumulação de compostos, um dos mais importantes compartimentos na avaliação do nível de contaminação ambiental (ESTEVES, 2011). Geralmente a concentração de elementos de despejos pontuais ou difusos são maiores no sedimento que na coluna d'água (LITERATHY et al.,1987). Representam uma fonte potencial secundária de poluição e sua análise tem se tornado cada vez mais importante no monitoramento ambiental.

50 Coleta com draga Análise Granulométrica

51 Indicadores de Qualidade da Água Sedimentos (mg/l ou µg/l) Granulometria (areia, silte e argila), Sólidos (Totais, Fixos e Voláteis) e Umidade. Inorgânicos: Alumínio, Cádmio, Chumbo, Cobre, Cromo, Fósforo, Ferro, Manganês, Mercúrio, Níquel, Nitrogênio e Zinco. Orgânicas: Pesticidas Organoclorados: Aldrin, BHC Alfa, BHC Beta, BHC Delta, Cis e Trans Clordano, DDD, DDE, DDT, Dieldrin, Endosulfan I e II, Endosulfan Sulfato, Endrin, Heptacloro, etc.

52 Indicadores de Qualidade da Água Publicação Importante: GUIA NACIONAL DE COLETA E PRESERVAÇÃO DE AMOSTRAS ÁGUA, SEDIMENTO, COMUNIDADES AQUÁTICAS E EFLUENTES LÍQUIDOS CETESB/ANA, 2011