Qualidade de água de Poço e Águas pluviais da FEUP Parâmetros físico-químicos

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1 Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Qualidade de água de Poço e Águas pluviais da FEUP Parâmetros físico-químicos Manuel Firmino & Sara Ferreira Projeto FEUP 2016/ MIEA: João Bastos Supervisor: Margarida Bastos Turma 1 Grupo 1: Monitor: Patrícia Lopes Estudantes & Autores: Ana Margarida Fonseca up @fe.up.pt Beatriz Moreira up @fe.up.pt Cristóvão Rocha up @fe.up.pt Diogo Curval up @fe.up.pt Diogo Lages up @fe.up.pt Francisco Samagaio up @fe.up.pt

2 Resumo No âmbito da unidade curricular Projeto FEUP, realizou-se uma investigação acerca dos sistemas de armazenamento de águas pluviais e captação de águas de poço, mais concretamente da qualidade das águas pluviais e águas de poço na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto. Sabendo que a faculdade recorre a sistemas de captação de água do poço e a reencaminhamento das águas pluviais para um tanque de armazenamento, o presente trabalho teve como objetivo analisar essas mesmas águas, de acordo com parâmetros físico-químicos, com o intuito de estudar a sua qualidade, tanto para consumo humano, bem como para o seu aproveitamento em atividades do quotidiano. Com o presente trabalho concluiu-se que as águas pluviais armazenadas na faculdade seriam apropriadas para a rega, uma vez que se encontram dentro dos valores aconselhados na legislação. Quanto às águas de poço, concluiu-se que não são apropriadas para consumo humano, mas que apresentam valores apropriados para a sua utilização atual, no tanque de ondas do departamento de hidráulica, no arrefecimento de equipamentos no departamento de Engenharia Mecânica. Palavras-Chave Águas Pluviais; Águas de Poço; Concentração de Nitratos; ph; Turvação; Carbono Orgânico Total; Condutividade. Qualidade da água de poço e das águas pluviais na FEUP - Parâmetros físico-químicos 2/17

3 Índice Lista de figuras Lista de acrónimos 1. Introdução 2. Águas pluviais 2.1 Aproveitamento de águas pluviais Aproveitamento e qualidade das águas pluviais na FEUP 3. Águas de poço 3.1 Aproveitamento das águas de poço Aproveitamento das águas de poço na FEUP 4. Procedimento experimental 4.1 Análise das águas pluviais e de águas de poço Determinação da Condutividade Determinação do ph Determinação de nitratos por elétrodo seletivo Determinação da turvação Determinação do carbono orgânico total (COT) 5. Resultados 5.1 Condutividade: 5.2 ph: 5.3 Nitratos: 5.4 Turvação: 5.5 Carbono orgânico total: 6. Interpretação de resultados 6.1 Águas pluviais 6.2 Águas de poço 7. Conclusões 8. Referências bibliográficas Qualidade da água de poço e das águas pluviais na FEUP - Parâmetros físico-químicos 3/17

4 Lista de figuras Figura 1: Distribuição planetária da água (Página 6) Figura 2 : Condutivímetro (Crison) (Página 10) Figura 3 : Turbidímetro (Página 11) Figura 4 : Analisador de TOC (Página 11) Figura 5: Medidor de Ph (Página 10) Lista de acrónimos Qualidade da água de poço e das águas pluviais na FEUP - Parâmetros físico-químicos 4/17

5 FEUP- Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto VMR- Valor Máximo Recomendado VMA- Valor Máximo Admissível SAAP- Sistema de Aproveitamento de Águas Pluviais 1. Introdução A água representa, desde sempre, um bem essencial à sobrevivência humana. No entanto, a água potável encontrada na natureza é cada vez mais escassa. Portanto, este recurso deve ser utilizado de uma forma sustentável. Por exemplo, através do desenvolvimento de sistemas de aproveitamento de águas pluviais, que, apesar da sua composição não permitir o seu consumo pelo Homem, podem satisfazer as suas necessidades em inúmeras atividades que envolvem grandes gastos de água, e cuja a realização não implique o uso de água potável. Figura 1: Distribuição planetária da água (Fonte: Vianna 1997) Qualidade da água de poço e das águas pluviais na FEUP - Parâmetros físico-químicos 5/17

6 Analisando a Figura 1, vemos que 97,4% da água mundial encontra-se nos oceanos, ou seja, água imprópria para o consumo humano, a não ser que seja realizado um processo de dessalinização, o que requer um investimento muito alto. A água presente nas regiões polares, glaciais e águas subterrâneas a grandes profundidades representa 2,3% da quantidade total do planeta. Somente 0,3% da água disponível é própria para o consumo humano, e está em rios, lagos e pântanos (água doce). Fonte: Distribuição planetária da água (Fonte: Vianna 1997) De acordo com a sua composição físico-química e/ou microbiológica, a água poderá tornar-se própria ou imprópria para o consumo humano. Esta pode resultar de fontes superficiais ou fontes subterrâneas, tendo sempre a necessidade de ser sujeita a diferenciados processos de tratamento, de modo a não ser considerada uma ameaça para a saúde pública. Relativamente às águas subterrâneas, estas resultam da infiltração das águas pluviais, assim como da alimentação direta dos rios e lagos, daí representarem a grande maioria das reservas de água doce disponíveis e exploráveis na Terra, constituindo assim um recurso altamente valioso. Uma vez infiltrada, a água fica alojada numa formação rochosa - constituída por um conjunto de rochas porosas e permeáveis - que tanto têm a capacidade de reter água como de a ceder. Desta forma, é possível utilizar os aquíferos como fonte de água para consumo na indústria, na agricultura e nos demais consumos públicos humanos. A captação das águas subterrâneas constitui uma parte fundamental dos sistemas de abastecimento de água necessárias a qualquer tipo de utilização, pelo que é fundamental adaptar o método à origem da água na natureza. Qualquer perfuração feita para obter água de um aquífero pode ser designada de poço ou furo. Nesse sentido, foi proposta a realização de análises d os parâmetros físico-químicos de dois tipos de água existentes na FEUP: águas de poço e águas pluviais, de acordo com de cada uma. 2. Águas pluviais Os sistemas de aproveitamento de águas pluviais permitem o armazenamento e tratamento das águas da chuva. Devido ao elevado consumo de água em atividades do quotidiano, em que não é necessária a utilização de água potável, a recuperação de águas Qualidade da água de poço e das águas pluviais na FEUP - Parâmetros físico-químicos 6/17

7 pluviais representa uma alternativa ao consumo excessivo da mesma. (Verdade, 2008) 2.1 Aproveitamento de águas pluviais O aproveitamento de águas pluviais corresponde a um conjunto de medidas utilizadas para reutilizar a água proveniente da chuva, que, posteriormente à sua precipitação, é conduzida a uma rede de drenagem pluvial. De maneira a reduzir a utilização de águas potáveis em tarefas domésticas, o ideal seria o aproveitamento de águas pluviais. O facto de as águas pluviais não serem potáveis impossibilita a sua utilização para consumo humano. No entanto, atividades como: rega, descargas de autoclismos ou lavagens de automóveis não requerem o uso de água própria para consumo, como tal, podem nestes casos, serem utilizadas águas pluviais Aproveitamento e qualidade das águas pluviais na FEUP A Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, no que diz respeito ao aproveitamento das águas provenientes da chuva, encontra-se equipada por um sistema de aproveitamento de águas pluviais SAAP que tem como objetivo a recolha dessas mesmas águas e o seu armazenamento para posteriormente serem enviadas para a rede pública de águas pluviais. Deste modo, foi possível o estudo dessas mesmas águas e dos seus parâmetros físico-químicos, ou seja, o nível de nitratos (NO 3- ) ph, condutividade, turvação e quantidade de carbono orgânico total. (Verdade, 2008) 3. Águas de poço Designa-se por poço uma obra de captação de águas subterrâneas, realizada com o auxílio de equipamentos de perfuração. Juntamente com os parâmetros físico-químicos e microbiológicos, para que água captada num poço seja potável, este deverá encontrar-se a, pelo menos, 30 metros de Qualidade da água de poço e das águas pluviais na FEUP - Parâmetros físico-químicos 7/17

8 qualquer fossa que poderá existir no local, e deverá ter profundidade superior a 10 metros, de modo a que seja possível atingir o lençol freático. 3.1 Aproveitamento das águas de poço As águas de poço, estando confinadas a um meio subterrâneo, não são tão afetadas pelos fenômenos que ocorrem à superfície. Por exemplo, em períodos de seca extrema, o nível de água armazenada diminui, mas de forma mais mitigada comparativamente com o que sucede à superfície. Para além desta vantagem, as águas de poço são ainda mais puras e contêm uma maior percentagem de sais minerais do que as restantes, o que lhes confere um grande potencial de potabilidade. (Cleto, 2008) Em suma, será possível utilizar as águas de poço, depois de devidamente analisadas para qualquer atividade do quotidiano para a qual seja necessária água potável. No entanto, há que ser prudente na escolha do local de perfuração, pois alguns lençóis freáticos podem ter um elevado risco de contaminação, ou até já estarem contaminados Aproveitamento das águas de poço na FEUP A FEUP é provida de um poço, que se localiza no estacionamento da mesma e que neste momento sustenta atividades nos diversos departamentos, como arrefecimento de equipamentos no Departamento de Engenharia Mecânica ou a sua utilização no tanque de ondas n Departamento de Engenharia Civil, Secção de Hidráulica, Recursos Hídricos e Ambiente. 4. Procedimento experimental Depois de recolhidas, as amostras de águas pluviais e águas de poço, armazenadas na instituição, foram analisadas em laboratório, de forma a analisar a sua composição físicoquímica, com vista a avaliar as suas diferentes utilidades. Qualidade da água de poço e das águas pluviais na FEUP - Parâmetros físico-químicos 8/17

9 4.1 Análise das águas pluviais e de águas de poço Ambas as amostras de água recolhidas foram analisadas em relação à condutividade, ph, concentração de nitratos, turvação, e por fim à concentração de carbono orgânico total. Para a análise destas amostras foram utilizados os diversos equipamentos apresentados nas Figuras 2 a 6, nomeadamente Condutivímetro (marca Crison, Figura 2), Turbidímetro (Figura 3), Analisador de TOC (Figura 4) e Medidor de ph (Figura 5), Figura 2: Condutivímetro Fonte: MS TECNOPON Figura 4: Analisador de TOC Fonte: SHIMADZU Figura 3: Turbidímetro Fonte: HACH Figura 5: Medidor de ph Fonte: DELLT Qualidade da água de poço e das águas pluviais na FEUP - Parâmetros físico-químicos 9/17

10 4.1.1 Determinação da Condutividade Procedimento: - Ligou-se o condutivímetro (Crison), lavou-se com água destilada e secou-se muito bem o elétrodo com papel absorvente; - Transferiu-se 20 ml de amostra para um copo de 50 ml; - Mergulhou-se o elétrodo na amostra; - Deixou-se estabilizar a leitura (deixar de piscar) e registou-se a condutividade da amostra; - Lavou-se o elétrodo com água e limpou-se com papel absorvente Determinação do ph Procedimento: - Ligou-se o aparelho, lavou-se com água destilada e secou-se muito bem o elétrodo com papel absorvente; - Transferiu-se 20 ml de amostra para um copo de 50 ml; - Mergulhou-se o elétrodo na amostra; - Deixou-se estabilizar a leitura (deixar de piscar) registou-se a condutividade da amostra; - Lavou-se o elétrodo com água e limpou-se com papel absorvente Determinação de nitratos por elétrodo seletivo Procedimento: - Transferiu-se 20 ml de amostra para um copo de 50 ml; - Colocou-se uma barra magnética; - Mergulhou-se o elétrodo na amostra e ligou-se a agitação; - Juntou-se 1 ml de solução de ISA; - Fez-se a leitura (mv) ao fim de 5 minutos; - Lavou-se o elétrodo com água e limpou-se com papel absorvente. Qualidade da água de poço e das águas pluviais na FEUP - Parâmetros físico-químicos 10/17

11 4.1.4 Determinação da turvação Procedimento: - Agitou-se a amostra e colocou-se cerca de 10 ml na célula de amostragem; - Esperou-se alguns instantes até desaparecerem as bolhas de ar; - Colocou-se a célula no turbidímetro e registou-se a leitura diretamente do mostrador do equipamento; - Realizou-se o ensaio em duplicado Determinação do carbono orgânico total (COT) Procedimento: - Filtrou-se cerca de 50 ml de amostra através de um filtro com diâmetro de poros de 0,45 μm, usando o sistema de filtração por vácuo; - Preparou-se um branco usando água destilada em vez da amostra; - Seguiu-se as instruções do fabricante relativamente à operação do equipamento. Qualidade da água de poço e das águas pluviais na FEUP - Parâmetros físico-químicos 11/17

12 5. Resultados Os resultados dos diferentes parâmetros físico-químicos avaliados nas amostras de águas pluviais e água do poço da FEUP são apresentados nas Tabelas 1 e 2, dando a Tabela 1 informação sobre a condutividade e a Tabela 2 acerca do ph das amostras. 5.1 Condutividade: Tabela 1 : Condutividade Condutividade(muS/cm) Águas Pluviais Águas de poço Final ph: Tabela 2 : ph ph Águas Pluviais Águas de poço Final 7,89 5,6 5.3 Nitratos: Tabela 3 : Nitratos Nitratos(mg/L) Águas pluviais Águas de poço Final 3,54 (mg/l) 46,1 (mg/l) Qualidade da água de poço e das águas pluviais na FEUP - Parâmetros físico-químicos 12/17

13 5.4 Turvação: Tabela 4 : Turvação NTU (nephelometric turbidity units) Água pluvial Água de poço Final 2,5 NTU 12 NTU 5.5 Carbono orgânico total: Tabela 5: Carbono orgânico total Designação da amostra Carbono total (mg/l) Carbono inorgânico (mg/l) Carbono orgânico total (mg/l) Águas pluviais (1ªleitura) 17,87 (mg/l) 8,488 (mg/l) Águas pluviais (2ªleitura) 17,81 (mg/l) 8,233 (mg/l) 9,479 (mg/l) Águas pluviais (média) 17,84 (mg/l) 8,361 (mg/l) Águas de poço (1ªleitura) 12,48 (mg/l) 3,214 (mg/l) Águas de poço (2ªleitura) 12,21 (mg/l) 3,132 (mg/l) 9,174 (mg/l) Águas de poço (média) 12,35 (mg/l) 3,169 (mg/l) Qualidade da água de poço e das águas pluviais na FEUP - Parâmetros físico-químicos 13/17

14 6. Discussão de resultados 6.1 Águas pluviais Na tabela seguinte será indicada a comparação dos resultados obtidos com os valores legislados por lei. Tabela 6: Comparação dos valores obtidos nas nas águas pluviais com os valores da legislação Valor Decreto-lei n.º 236/98 Valor obtido (VMR) ph 6,50-8,40 7,89 ±0,02 Concentração de Nitratos 500,00mg/L 3,54 ±0,02 mg/l Correspondendo as águas pluviais a águas superficiais, de acordo com o Decreto- Lei n.º 236/98, uma água para consumo humano os valores máximos admissíveis (VMA) de ph deveriam variar entre 5,0-9,0. O valor de 7,89 obtido em laboratório para as águas pluviais da FEUP encontra-se dentro dos parâmetros recomendados. No caso destas águas serem destinadas para atividades de rega,, a sua concentração de nitratos de 3,54 mg/l e o seu ph de 7,89, qualifica-as para este fim, uma vez que o valor VMR para estes parâmetros segundo o Decreto-Lei n.º 236/98 é, no caso dos nitratos, de 50 mg/l e, no que diz respeito ao ph, este pode variar entre 6,5-8,4. De acordo com o referido Decreto-Lei as águas do litoral ou salobras para fins aquícolas têm também de obedecer a determinados parâmetros, nomeadamente valores de ph entre 7,0 e 9,0. No que diz respeito a águas para fins agrícolas ou águas balneares, estas devem apresentar valores de ph entre 6,0 e 9,0. As águas pluviais recolhidas na FEUP apresentam valores de ph que as qualificam para fins aquícolas, agrícolas e como águas balneares. No entanto os resultados deverão ser encarados com precaução dado que apenas foi efetuada uma determinada. Assim seria adequado recolher nova amostra, e repetir as determinações bem como avaliar outros parâmetros que não forma contemplados no presente estudo. Qualidade da água de poço e das águas pluviais na FEUP - Parâmetros físico-químicos 14/17

15 6.2 Águas de poço Tabela 7: Comparação dos valores obtidos nas águas de poço com os valores da legislação Valor Decreto-Lei n.º 236/98 Valor obtido (VMR) ph 6,5-8,5 5,96 ± 0,02 Condutividade 400 μs/cm 309 ± 3 μs/cm Concentração de Nitratos 25 mg/l 46,1 ± 0.9 mg/l Turvação 0,4 NTU 12 ± 3 NTU Carbono orgânico total 9,174 ± 0,2 mg/l A água de poço apresenta valores de ph de 5,96; condutividade de 309 ms/cm; a sua concentração de nitratos é de 46,1 mg/l; turvação de 12 NTU e carbono orgânico total de 9,174 mg/l. Perante os valores apresentados no Decreto-Lei n.º 236/98 e no Decreto-Lei 306/2007, águas destinadas ao consumo humano devem obedecer aos seguintes valores nos diferentes parâmetros para : i) ph com os VMR com valores no intervalo 6,5-8,5 e VMA de 9,5; ii) condutividade de VMR 400 μs/cm; iii) concentração de nitratoscom VMR de 25 mg/l e VMA de 50 mg/l; e iv) turvação com VMR 0,4 NTU e VMA 4 NTU. Quanto à concentração de carbono orgânico total, segundo o mesmo Decreto-Lei Sem alteração anormal significa, com base num histórico de análises, resultados dentro dos critérios estabelecidos pelas entidades gestoras. Quando ocorre uma alteração anormal, é desejável que a entidade gestora averigue as respetivas causas. De acordo com os valores apresentados no Decreto-Lei e com base nos valores obtidos em laboratório, conclui-se que, as águas de poço da FEUP não são próprias para o consumo humano. De acordo com o referido Decreto-Lei as águas do litoral ou salobras para fins aquícolas têm também de obedecer a determinados parâmetros, nomeadamente valores de ph entre 7,0 e 9,0. No que diz respeito a águas para fins agrícolas ou águas balneares, estas devem apresentar valores de ph entre 6,0 e 9,0. Os valores de ph obtidos para as águas de poço da FEUP não as qualificam para estas três finalidades. No caso destas águas serem destinadas para atividades de rega,, a sua concentração de nitratos de 46,1 mg/l e o seu ph de 5,96, qualifica para este fim, uma vez Qualidade da água de poço e das águas pluviais na FEUP - Parâmetros físico-químicos 15/17

16 que o valor VMR para estes parâmetros segundo o Decreto-Lei n.º 236/98 é, no caso dos nitratos, de 50 mg/l e, no que diz respeito ao ph, este pode variar entre 6,5-8,4. No entanto os resultados deverão ser encarados com precaução dado que apenas foi efetuada uma determinada. Assim seria adequado recolher nova amostra, e repetir as determinações bem como avaliar outros parâmetros que não forma contemplados no presente estudo. 7. Conclusões Perante os resultados obtidos nas águas pluviais, pode-se concluir que estas, apesar de não serem utilizadas para esse efeito, poderiam ser reutilizadas para atividades de rega, no que diz respeito aos parâmetros físico-químicos. Na qualidade de águas superficiais, estas águas inserem-se também dentro dos parâmetros físico-químicos desejáveis. As águas pluviais recolhidas na FEUP apresentam valores de ph que as qualificam também para fins aquícolas, agrícolas e como águas balneares. As águas de poço da FEUP apresentam valores não desejados para consumo humano, nomeadamente nos seus valores de ph, condutividade e turvação. Os valores obtidos para estas águas no que diz respeito aos parâmetros físico-químicos não as qualificam também como águas que poderiam ser utilizadas para atividades de rega, para fins agrícolas, aquícolas ou como águas balneares. No entanto, como estas não são utilizadas para estes fins, os valores obtidos qualificam-nas para a sua utilidade atual, nos diferentes departamentos da faculdade. 8. Referências bibliográficas 1. Ribeiro, Karla, UFPA/ICB) 2. Verdade, Jorge Henrique de Oliveira, FEUP, Ecodepur Qualidade da água de poço e das águas pluviais na FEUP - Parâmetros físico-químicos 16/17

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