UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS CENTRO SUPERIOR DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS CENTRO SUPERIOR DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA Missão/CESET: Formar e aperfeiçoar cidadãos e prestar serviços atendendo às necessidades tecnológicas da sociedade com agilidade, dinâmica e qualidade. ST 02 TRATAMENTO BIOLÓGICO DE EFLUENTES LÍQUIDOS ST 03 - TRATAMENTO FÍSICO-QUÍMICO DE EFLUENTES LÍQUIDOS ALCALINIDADE: Origem: Natural: rochas, atmosfera, mat organica, fotossíntese. Antropogênica: despejos domésticos e industriais. Importância: Natural: Antropogênica: confere gosto amargo às águas. A alcalinidade indica a quantidade de íons na água que reagem para neutralizar os íons hidrogênio. Constitui-se, portanto, em uma medição da capacidade da água de neutralizar os ácidos, servindo assim para expressar a capacidade de tamponamento da água, i.e., sua condição de resistir a mudanças do ph. Os principais constituintes da alcalinidade são os bicarbonatos (HCO - 3 ), carbonatos (CO - 3 ) e hidróxidos (OH - ). Outros íons, como cloretos, nitratos e sulfatos não contribuem para a alcalinidade. A distribuição entre as três formas de alcalinidade na água (bicarbonatos, carbonatos, hidróxidos) é função do seu ph: ph > 9,4: hidróxidos e carbonatos; 8,3 < ph < 9,4: carbonatos e bicarbonatos; 4,4 < ph < 8,3: apenas bicarbonatos. Verifica-se assim que na maior parte dos ambientes aquáticos a alcalinidade é devida exclusivamente à presença de bicarbonatos. Valores elevados de alcalinidade estão associados a processos de decomposição da matéria orgânica e à alta taxa respiratória de microrganismos, com liberação e dissolução do gás carbônico (CO 2 ) na água. A maioria das águas naturais apresenta valores de alcalinidade na faixa de 30 a 00 mg/l de CaCO 3, sendo esta a unidade usada para expressão deste parâmetro. 1

ACIDEZ Origem: Natural: sólidos e gases (CO 2 absorvido da atmosfera ou resultante da decomposição de matéria orgânica, presença de H 2 S). Antropogênica: despejos industriais, mineração. Importância: Natural: Antropogênica: corrosividade. A acidez, ao contrário da alcalinidade, mede a capacidade da água em resistir às mudanças de ph causadas pelas bases. Ela é devida fundamentalmente à presença de gás carbônico livre na água. De maneira semelhante à alcalinidade, a distribuição das formas de acidez também é função do ph dá água: ph > 8,2 : CO 2 livre ausente; 4, < ph < 8,2: acidez carbônica; ph < 4,: acidez por ácidos minerais fortes, geralmente resultantes de despejos industriais. Águas com acidez mineral são desagradáveis ao paladar, sendo, desaconselhados para abastecimento. DUREZA A dureza indica a concentração de cátions multivalentes em solução na água. Os cátions mais freqüentemente associados à dureza são os de cálcio e magnésio (Ca 2+, Mg 2+ e, em menor escala, ferro, manganês, estrôncio (Sr 2+ ) e alumínio (Al 3+ ) A dureza pode ser classificada como dureza carbonato ou dureza não carbonato, dependendo do ânion com o qual ela está associada. A dureza carbonato corresponde à alcalinidade, estando portanto em condições de indicar a capacidade de tamponamento de uma água. A dureza de uma água pode ter origem natural (p.ex. dissolução de rochas calcáreas, contendo cálcio e magnésio) ou antropogênica (lançamento de efluentes industriais). De acordo com o grau de dureza, expresso em mg/l a água pode ser classificada em: mole ou branda: < 0 mg/l CaCO 3 dureza moderada: entre 0 e 10 mg/l CaCO 3 dura: entre 10 e 300 mg/l CaCO 3 muito dura: > 300 mg/l CaCO 3 2

Águas com elevados teores de dureza reduzem a formação de espuma, o que implica em um maior consumo de sabões e xampús, além de provocar incrustações nas tubulações de água quente, caldeiras e aquecedores, devido à precipitação dos cátions em altas temperaturas. Por outro lado há evidências de que a ingestão de águas duras contribui para uma menor incidência de doenças cardiovasculares. Em corpos d'água com reduzidos teores de dureza a biota é mais sensível à presença de substâncias tóxicas, já que a toxicidade é inversamente proporcional ao grau de dureza da água. CONDUTIVIDADE A condutividade é uma expressão numérica da capacidade de uma água conduzir a corrente elétrica. Depende das concentrações iônicas e da temperatura e indica a quantidade de sais existentes na coluna d'água, e, portanto, representa uma medida indireta da concentração de poluentes. Em geral, níveis superiores a 100 µs/cm indicam ambientes impactados. A condutividade também fornece uma boa indicação das modificações na composição de uma água, especialmente na sua concentração mineral, mas não fornece nenhuma indicação das quantidades relativas dos vários componentes. À medida que mais sólidos dissolvidos são adicionados, a condutividade da água aumenta. Altos valores podem indicar características corrosivas da água. MATÉRIA ORGÂNICA: Origem: Natural: biomassa vegetal e animal Antropogênica: esgotos domésticos, águas residuárias de indústrias que processam matéria orgânica (indústrias de alimentos, laticínios, matadouros, frigoríficos, cervejarias, etc.) Moléculas geralmente contendo a forma C x H y O z, analisada pelos ensaios de DQO (Demanda Química de Oxigênio), DBO (Demanda Bioquímica de Oxigênio), COT (Carbono Orgânico Total), O.D. e amônia. Constituída por: proteínas e uréia (altos teores de N), carboidratos (açúcares: solúveis, amido: insolúveis e celulose: insolúveis com baixa biodegradabilidade), lipídeos (gorduras, óleos e graxas: solúveis em solventes orgânicos), fenóis, pesticidas, etc. O impacto no corpo hídrico depende da capacidade de autodepuração do mesmo, na qual atuam processos fisicos (sedimentação da matéria orgânica, reaeração atmosférica) e principalmente biológicos (assimilação, fotossíntese). Importância Natural: afetam negativamente o balanço de oxigênio do corpo d'água (aumento do consumo de O.D.), podendo provocar mortandade dos organismos aeróbios, solubilização de diversos compostos químicos de presença indesejável, aumento na toxicidade de vários elementos. Antropogênica: geração de maus odores e inconvenientes estéticos. 3

DQO e DBO são determinações indiretas (DBO é uma medida indireta do carbono orgânico biodegradável matéria orgânica carbonácea). COT é uma determinação direta. OXIGÊNIO DISSOLVIDO (OD) Trata-se de um dos parâmetros mais significativos para expressar a qualidade de um ambiente aquático. A dissolução de gases na água sofre a influência de distintos fatores ambientais (temperatura, pressão, salinidade). As variações nos teores de oxigênio dissolvido estão associadas aos processos físicos, químicos e biológicos que ocorrem nos corpos d'água. A solubilidade do O.D. em água é de 8,7 ppm a 2 C, de 14,7 ppm a 0 C e de 7,0 ppm a 3 C. Para a manutenção da vida aquática aeróbia são necessários teores mínimos de oxigênio dissolvido de 2 a ppm, de acordo com o grau de exigência de cada organismo. Em condições de anaerobiose (ausência de oxigênio dissolvido) os compostos químicos são encontrados na sua forma reduzida (i.e., não oxidada), a qual é geralmente solúvel no meio liquido, disponibilizando substâncias para assimilação pelos organismos que sobrevivem no ambiente. Na medida em que cresce a concentração de oxigênio dissolvido os compostos vão se precipitando, ficando armazenados no fundo dos corpos d'água. DEMANDA QUÍMICA E BIOQUÍMICA DE OXIGÊNIO (DQO e DBO) Os parâmetros DBO (Demanda Bioquímica de Oxigênio) e DQO (Demanda Química de Oxigênio) são utilizados para indicar a presença de matéria orgânica dissolvida na água. Sabe-se que a matéria orgânica é responsável pelo principal problema de poluição das águas, que é a redução na concentração de oxigênio dissolvido. Isto ocorre como conseqüência da atividade respiratória das bactérias para a estabilização da matéria orgânica ou reações químicas de oxidação. Portanto a avaliação da presença de matéria orgânica na água pode ser feita através da medição do consumo de oxigênio. Os referidos parâmetros DBO e DQO indicam o consumo ou a demanda de oxigênio necessária para estabilizar a matéria orgânica contida na amostra de água, sendo a DBO definida como a quantidade de oxigênio necessária para a oxidação bioquímica, enquanto que a DQO corresponde à oxidação química. Os testes de DBO são usualmente realizados por um período de cinco dias (DBO ), já que a estabilização completa da matéria orgânica exigiria naturalmente um tempo maior, em temperatura de 20 C. Neste período obtém-se aproximadamente 80% da demanda que seria encontrada para um tempo muito longo de experimento. Pelo fato de a DBO somente medir a quantidade de oxigênio consumido num teste padronizado, não indica a presença de matéria não biodegradável, nem leva em consideração o efeito tóxico ou inibidor de materiais sobre a atividade microbiana. Os maiores aumentos em termos de DBO num corpo d'água, são provocados por despejos de origem predominantemente orgânica. A 4

presença de um alto teor de matéria orgânica pode induzir à completa extinção do oxigênio na água, provocando o desaparecimento de peixes e outras formas de vida aquática. Um elevado valor da DBO pode indicar um incremento da microflora presente e interferir no equilíbrio da vida aquática, além de produzir sabores e odores desagradáveis e, ainda, pode obstruir os filtros de areia utilizados nas estações de tratamento de água. No campo do tratamento de esgotos, a DBO é um parâmetro importante no controle das eficiências das estações, tanto de tratamentos biológicos aeróbios e anaeróbios, bem como físicoquímicos (embora de fato ocorra demanda de oxigênio apenas nos processos aeróbios, a demanda "potencial" pode ser medida à entrada e à saída de qualquer tipo de tratamento). Na legislação do Estado de São Paulo, o Decreto Estadual n.º 8468, a DBO de cinco dias é padrão de emissão de esgotos diretamente nos corpos d'água, sendo exigidos ou uma DBO máxima de 60 mg/l ou uma eficiência global mínima do processo de tratamento na remoção de DBO igual a 80%. Este último critério favorece aos efluentes industriais concentrados, que podem ser lançados com valores de DBO ainda altos, mesmo removida acima de 80%. A carga de DBO expressa em Kg/dia é um parâmetro fundamental no projeto das estações de tratamento biológico. Dela resultam as principais características do sistema de tratamento como áreas e volumes de tanques, potências de aeradores, etc. A carga de DBO pode ser obtida do produto da vazão pela concentração de DBO. Por exemplo, em uma indústria já existente que se pretenda instalar um sistema de tratamento, pode-se estabelecer um programa de medições de vazão e de análises de DBO, obtendo-se a carga através do produto dos valores médios. O mesmo pode ser feito em um sistema de esgotos sanitários já implantado. Na impossibilidade, costuma-se recorrer a valores unitários estimativos. No caso de esgotos sanitários, é tradicional no Brasil a adoção de uma contribuição "per capita" de DBO de 4 g/hab.dia. Porém, há a necessidade de melhor definição deste parâmetro através de determinações de cargas de DBO em bacias de esgotamento com população conhecida. No caso dos efluentes industriais, também costuma-se estabelecer contribuições unitárias de DBO em função de unidades de massa ou de volume de produto processado. Na tabela a seguir são apresentados valores típicos de concentração e contribuição unitária de DBO., Quanto à DQO, uma característica é que a solução ácida de dicromato utilizada no teste é um oxidante tão forte que oxida substâncias que consumiriam o oxigênio muito lentamente em águas naturais, e que, portanto, não constituem uma ameaça real para seu conteúdo de oxigênio. Ou seja, o dicromato oxida substâncias que não seriam oxidadas na determinação da DBO. Devido a esse excesso de oxidação, principalmente de matéria orgânica estável (ex.: celulose para CO 2 ; Cl - para Cl 2 ) o valor da DQO é em regra geral, maior que o valor da DBO. Nenhum dos métodos de análise oxida hidrocarbonetos aromáticos ou muitos alcanos, que são resistente em qualquer circunstância à degradação em águas naturais. A relação entre os valores de DQO e DBO indica a parcela de matéria orgânica que pode ser estabilizada por via biológica. Define-se como Índice de Biodegradabilidade (IB) como a relação entre a DBO e a DQO (IB = DBO /DQO). Se IB < 0,1 a amostra é pouco biodegradável, enquanto se IB >

0,4 a amostra é biodegradável. Tanto a DBO quanto a DQO são expressas em ppm ou mg/l. A concentração média da DBO, que é o parâmetro normalmente mais utilizado, e em esgotos domésticos, por exemplo, é da ordem de 300 mg/l, o que indica que são necessárias 300 gramas de oxigênio para estabilizar, em um período de dias e a 20 C, a quantidade de matéria orgânica biodegradável contida em 1 litro da amostra. Alguns efluentes de indústrias que processam matéria orgânica (laticínios, cervejarias, frigoríficos) apresentam valores de DBO na ordem de grandeza de dezenas ou mesmo centenas de gramas por litro. Em ambientes naturais não poluídos a concentração de DBO é baixa (1 a 10 mg/l) podendo atingir valores bem mais elevados em corpos d'água sujeitos à poluição orgânica, em geral decorrente do recebimento de esgotos domésticos. No teste de DBO, são colocados num frasco âmbar e fechado, uma solução contendo tampão fosfato com ph 7,2, MgSO 4, CaCl 2, FeCl 3, NH 4 Cl e os microrganismos (semeadura contendo bactérias saprófitas que oxidam a matéria orgânica e bactérias autotróficas que oxidam a matéria não-carbonácea). Neste frasco é inserido um sensor de O.D., também chamado de oxímetro, o qual medirá as mudanças desse parâmetro. No caso de águas com elevada concentração de matéria orgânica como no caso de esgotos (águas residuárias), para se calcular a sua DBO é necessário realizar diluições da amostra original com água pura saturada com O 2. Cálculo da DBO: DBO ( D1 D2 ) ( B1 B2 ) = P Onde, D 1 e D 2 são, respectivamente, o O.D. inicial e final da amostra; B 1 e B 2 são, respectivamente, os teores de O.D. inicial e final do branco e P é o fator de diluição. Reação de DQO (em 2 horas oxida 92% da matéria orgânica): C a H b O c + Cr 2 O 7 2- + H + Cr +3 + CO 2 + H 2 O CARBONO Como já mencionado anteriormente, a matéria orgânica presente em sistemas aquáticos é uma mistura complexa de moléculas, tais como carboidratos, hidrocarbonetos, ácidos graxos, fenóis, ácidos orgânicos, etc. O transporte destes materiais contribuem significativamente no ciclo do carbono. Os constituintes mais reativos da matéria orgânica (ex.: carboidratos) têm uma significativa contribuição no metabolismo heterotrófico em sistemas aquáticos. Ácido fúlvico e outras substâncias orgânicas afetam o comportamento e transporte de metais, complexando-os. Também, interagem com poluentes orgânicos e são adsorvidos na superfície de sólidos minerais. A matéria orgânica em águas pode ser mensurada em termos de Carbono Orgânico Total (COT). Uma indicação da quantidade de matéria orgânica presente também pode ser obtida através 6

de medidas de DBO, DQO, turbidez e cor. Geralmente, DQO > DBO > COT. Entretanto, se a amostra contém substâncias tóxicas, esta relação pode não ser verdadeira. Cor e turbidez, por serem causadas por substâncias dissolvidas e/ou particuladas, são altamente correlacionadas com os níveis de carbono orgânico. Em águas superficiais as concentração de COT são geralmente menores que 10 mg/l e em águas subterrâneas menores que 2 mg/l. Carbono Total (CT) O teste consiste em injetar uma quantidade conhecida de amostra num forno de alta temperatura (680 C) com atmosfera altamente oxidante. O carbono orgânico é oxidado para CO 2, cuja quantidade é medida através de um analisador infravermelho. A redução deste valor está relacionada à fração dos compostos orgânicos que foi mineralizada. Esta medição indica a quantidade inicial de carbono existente na amostra. No entanto, este método não consegue distinguir entre compostos orgânicos e os compostos inorgânicos como os carbonatos e bicarbonatos. Também não detecta outros compostos consumidores de oxigênio, como as aminas e a uréia, que contribuem para a carência de oxigênio. Carbono Orgânico Total (COT) A análise mede-se o carbono organicamente ligado e é essencialmente a mesmo utilizada para o carbono total, mas que incorpora um método de remoção de carbonos inorgânicos. Existem duas técnicas principais para conseguir isto. A primeira consiste em acidificar a amostra e borrifá-la com um gás de maneira a remover o CO 2 resultante. Surge aqui uma limitação: com a acidificação, os compostos de carbono que são simultaneamente voláteis e insolúveis são parcialmente removidos, diminuindo o valor do carbono orgânico total. A segunda técnica (Carbono Orgânico Diferencial) consiste em duas medições em separado. A primeira é uma típica análise de carbono total. A segunda determina a quantidade de carbono inorgânico pela introdução de uma segunda amostra num reator, em meio ácido e a baixa temperatura, onde o carbono inorgânico é convertido em dióxido de carbono e analisado. Subtraindo o valor do carbono inorgânico do valor de carbono total obtém-se o valor do carbono orgânico (COT = CT CI). Este método tem duas desvantagens: duas medições em separado são necessárias com as correspondentes curvas de calibração e a razão entre o carbono total e o carbono inorgânico pode não ser pequena e o erro desta operação pode, por isso, ser significativo. A redução do valor de COT está relacionada à fração dos compostos orgânicos que é mineralizada. O Carbono Orgânico Total consiste de carbono orgânico dissolvido (COD) e carbono orgânico particulado (COP). Os níveis de COD e COP são determinados separadamente após filtração em filtro de 0,4 a 0,7 µm. Tipicamente, os valores de COD são maiores que os de COP em 6:1 a 10:1, exceto em águas altamente túrbidas, onde o COP domina. Carbono Orgânico Dissolvido (COD) 7

É composto principalmente de duas categorias de compostos: substâncias não-húmicas (carboidratos, proteínas, gorduras, pigmentos e outros compostos de baixa massa molar) e substâncias húmicas (as quais formam a maior parte da matéria orgânica em águas e consiste de hidrofílicos coloridos e complexos ácidos com alta massa molar). Substâncias não-húmicas são facilmente utilizadas e degradadas pelos microrganismos e suas concentrações instantâneas são normalmente baixas, embora tenham importante papel no metabolismo. Substâncias húmicas são formadas predominantemente como resultado de atividade microbiana e são mais persistentes. Carbono Inorgânico (CI) O carbono inorgânico pode ocorrer no ambiente aquático, sob três formas principais: carbono inorgânico livre (CO 2 + H 2 CO 3 ), íons bicarbonato (HCO - 3 ) e íons carbonato (CO 2-3 ). Estas formas estão fundamentalmente relacionadas com o ph do meio. A sua distribuição na coluna d água é função de fatores bióticos (atividades dos organismos) e abióticos (o ph e a temperatura). SÉRIE NITROGENADA No meio aquático o elemento químico nitrogênio (N) pode ser encontrado sob diversas formas: Nitrogênio molecular (N 2 ), escapando diretamente para a atmosfera; algumas espécies de algas conseguem fixar o nitrogênio atmosférico, o que permite o seu crescimento mesmo quando as outras formas de nitrogênio não estão disponíveis na massa liquida; Nitrogênio orgânico (N org ), representada principalmente pela fração proteínas e suas combinações, que pode estar na forma dissolvida (compostos nitrogenados orgânicos) ou particulada (biomassa de organismos); Íon amônio (NH + 4 ): forma reduzida do nitrogênio, sendo encontrada em condições de anaerobiose; serve ainda como indicador do lançamento de esgotos; 8

Íon nitrito (NO 2 - ): forma intermediária do processo de oxidação, apresentando uma forte instabilidade; Íon nitrato (N0 3 - ): forma mais oxidada de nitrogênio. O ciclo do nitrogênio conta com a intensa participação de bactérias, tanto no processo de nitrificação (oxidação bacteriana da amônia a nitrito e deste a nitrato) quanto no de desnitrificação (redução bacteriana do nitrato ao gás nitrogênio). O nitrogênio é um dos mais importantes nutrientes para o crescimento de algas e macrófitas (plantas aquáticas superiores), sendo facilmente assimilável nas formas de amônia e nitrato. Em condições fortemente alcalinas ocorre o predomínio da amônia livre (ou não ionizável), que é bastante tóxica a vários organismos aquáticos. Já o nitrato, em concentrações elevadas, está associado à doença da metahemoglobinemia, que dificulta o transporte de oxigênio na corrente sanguínea de bebês. Em adultos a atividade metabólica interna impede a conversão do nitrato em nitrito, que é o agente responsável por esta enfermidade. Além de ser fortemente encontrado na natureza, na forma de proteínas e outros compostos orgânicos, o nitrogênio tem uma significativa origem antropogênica, principalmente em decorrência do lançamento em corpos d'água de despejos domésticos e industriais, assim como de fertilizantes. FÓSFORO O fósforo é, na maioria dos casos, o nutriente mais importante para o crescimento de plantas aquáticas. Quando este crescimento ocorre em excesso, prejudicando os usos da água, caracterizase o fenômeno conhecido como eutrofização. No ambiente aquático o fósforo pode ser encontrado sob várias formas: Orgânica (mátéria orgânica dissolvida e particulada na biomassa) e Inorgânica ( fração solúvel representada pelos sais de fósforo dissolvidos e a insolúvel pela presença de minerais de difícil solubilização como o fosfato de cálcio ). A fração mais significativa no estudo do fósforo é a inorgânica solúvel, que pode ser diretamente assimilada para o crescimento de algas e macrófitas. A presença de fósforo na água está relacionada a processos naturais (dissolução de rochas, carreamento do solo, decomposição de matéria orgânica, chuva) ou antropogênicos (lançamento de esgotos, detergentes, fertilizantes, pesticidas). Em águas naturais não poluídas as concentrações de fósforo situam-se na faixa de 0,01 a 0,0 mg/l. FERRO E MANGANÊS Os elementos ferro e manganês apresentam comportamento químico semelhante, podendo portanto ser abordados conjuntamente. Muito embora estes elementos não apresentem inconvenientes à saúde nas concentrações normalmente encontradas, eles podem provocar 9

problemas de ordem estética (manchas em roupas, vasos sanitários) ou prejudicar determinados usos industriais da água. Desta forma o padrão de potabilidade das águas determina valores máximos de 0,3 mg/l para o ferro e 0,1 mg/l para o manganês. Deve ser destacado que as águas de muitas regiões brasileiras, como é o caso de Minas Gerais p.ex., em função das características geoquímicas das bacias de drenagem, apresentam naturalmente teores elevados de ferro e manganês, que podem inclusive superar os limites fixados pelo padrão de potabilidade. Altas concentrações destes elementos são também encontradas em situações de ausência de oxigênio dissolvido, como p.ex. em águas subterrâneas ou nas camadas mais profundas dos lagos. Em condições de anaerobiose o ferro e o manganês apresentam-se em sua forma solúvel (Fe 2 + e Mn 2 +), voltando a precipitar-se quando em contato com o oxigênio (oxidação a Fe 3 + e Mn 4 +). Micropoluentes Existem determinados elementos e compostos químicos que, mesmo em baixas concentrações, conferem à água características de toxicidade, tornando-a assim imprópria para grande parte dos usos. Tais substâncias são denominadas micropoluentes. O maior destaque neste caso é dado aos metais pesados (p.ex. arsênio, cádmio, cromo, chumbo, mercúrio, níquel, prata, zinco), freqüentemente encontrados em águas residuárias industriais. Além de serem tóxicos estes metais ainda acumulam-se no ambiente aquático, aumentando sua concentração na biomassa de organismos à medida em que se evolui na cadeia alimentar (fenômeno de biomagnificação). Outros micropoluentes inorgânicos que apresentam riscos à saúde pública, conforme sua concentração, são os cianetos e o flúor. Dentre os compostos orgânicos tóxicos destacam-se os defensivos agrícolas, alguns detergentes e uma ampla gama de novos produtos químicos elaborados artificialmente para uso industrial (compostos organossintéticos). Além de sua difícil biodegradabilidade, muitos destes compostos apresentam características carcinogênicas (geração de câncer), mutagênicas (influências nas células reprodutoras) e até mesmo teratogênicas (geração de fetos com graves deficiências físicas). MICROPOLUENTES ORGÂNICOS E INORGÂNICOS Micropoluentes inorgânicos Componentes tóxicos. Exemplos: Metais Pesados: Arsênio, Cádmio, Cromo, Chumbo, Mercúrio e Prata. (sólidos dissolvidos ou suspensos), cianetos Origem: Atividades industriais e agricultura Toxicidade: Cumulativa na cadeia alimentar Micropoluentes Orgânicos: se dissolvidos, podem causar danos ás estações de tratamento 10

Componentes tóxicos. Exemplos: Moléculas resistentes à decomposição. Pesticidas, hidrocarbonetos aromáticos, alifáticos, detergentes, etc. (sólidos dissolvidos ou suspensos) Origem: Atividades Industriais e Agricultura Toxicidade: Cumulativa na cadeia alimentar Voláteis Adsorvidos: concentram-se no filtro biológico, podem causar inibição na digestão do lodo ou produzir lodo ruim. Existem determinados elementos e compostos químicos que, mesmo em baixas concentrações, conferem à água características de toxicidade, tornando-a assim imprópria para grande parte dos usos. Tais substâncias são denominadas micropoluentes. O maior destaque neste caso é dado aos metais pesados (p.ex. arsênio, cádmio, cromo, chumbo, mercúrio, níquel, prata, zinco), freqüentemente encontrados em águas residuárias industriais. Além de serem tóxicos estes metais ainda acumulam-se no ambiente aquático, aumentando sua concentração na biomassa de organismos à medida em que se evolui na cadeia alimentar (fenômeno de biomagnificação). Outros micropoluentes inorgânicos que apresentam riscos à saúde pública, conforme sua concentração, são os cianetos e o flúor. Dentre os compostos orgânicos tóxicos destacam-se os defensivos agrícolas, alguns detergentes e uma ampla gama de novos produtos químicos elaborados artificialmente para uso industrial (compostos organossintéticos). Além de sua difícil biodegradabilidade, muitos destes compostos apresentam características carcinogênicas (geração de câncer), mutagênicas (influências nas células reprodutoras) e até mesmo teratogênicas (geração de fetos com graves deficiências físicas). Parâmetros biológicos Microrganismos de importância sanitária O papel dos microrganismos no ambiente aquático está fundamentalmente vinculado à transformação da matéria dentro do ciclo dos diversos elementos. Tais processos são realizados com o objetivo de fornecimento de energia para a sobrevivência dos microrganismos. Um dos processos mais significativos é a decomposição da matéria orgânica, realizada principalmente por bactérias. Este processo é vital para o ambiente aquático, na medida em que a matéria orgânica que ali chega é decomposta em substâncias mais simples pela ação das bactérias. Com produto final obtém-se compostos minerais inorgânicos, como p.ex. nitratos, fosfatos, sulfatos, que por sua vez são reassimilados por outros organismos aquáticos. O processo de decomposição, também designado como estabilização ou mineralização, é um exemplo do papel benéfico cumprido pelos microrganismos. Por outro lado existem algumas poucas espécies que são capazes de transmitir enfermidades, gerando portanto preocupações de ordem sanitária: 11

Vírus: paralisia infantil (agora já praticamente extinta no nosso país), hepatite infecciosa, gastroenterite; Bactérias: cólera, disenteria bacilar, febre tifóide, salmonelose; Protozoários: disenteria amebiana, giardíase; Helmintos: verminoses em geral. O problema de transmissão de enfermidades é particularmente importante no caso de águas de abastecimento, as quais devem passar por um tratamento adequado, incluindo desinfecção. No entanto a determinação individual da eventual presença de cada microrganismo patogênico em uma amostra de água não pode ser feita rotineiramente, já que envolveria a preparação de diferentes meios de cultura, tornando o procedimento complexo e financeiramente inviável. Na prática o que é feito é a utilização de organismos, facilmente identificáveis, cuja presença na água está correlacionada à presença de organismos patogênicos, ou seja, são usados os chamados organismos indicadores. O microrganismo bioindicador mais importante para ambientes aquáticos são as bactérias coliformes, apresentadas a seguir. Bactérias coliformes As bactérias do grupo coliforme habitam normalmente o intestino de homens e animais, servindo portanto como indicadoras da contaminação de uma água por fezes. Tendo em vista que a maior parte das doenças associadas com a água são transmitidas por via fecal, i.e., os organismos patogênicos são eliminados pelas fezes, atingem o ambiente aquático e voltam a contaminar as pessoas que se abastecem indevidamente desta água, conclui-se que as bactérias coliformes podem ser usadas como indicadoras desta contaminação. Quanto maior a população de coliformes em uma amostra de água, maior é a chance de que haja contaminação por organismos patogênicos. Evidentemente que uma água potável deve estar livre de coliformes, apesar destes não serem patogênicos. Para recreação (balneabilidade) existem diversas categorias de avaliação (ótima, muito boa, satisfatória, imprópria), de acordo com a concentração de coliformes. Uma grande vantagem no uso de bactérias coliformes como indicadoras de contaminação fecal é a sua enorme presença nos esgotos domésticos, já que cada pessoa elimina bilhões destas bactérias diariamente. Desta forma, havendo contaminação da água por esgotos, é muito grande a chance de se encontrar coliformes em qualquer parte e em qualquer amostra de água, o que não acontece por exemplo no caso de metais pesados, que se diluem bastante na massa liquida e muitas vezes não são detectados nas análises de laboratório. Além disso a identificação de coliformes é feita facilmente, já que as bactérias pertencentes a este grupo fermentam a lactose do meio de cultura, produzindo gases que são observados nos tubos de ensaio. Comunidades hidrobiológicas As principais comunidades que habitam o ambiente aquático são: 12

Plancton: organismos sem movimentação própria, que vivem em suspensão na água, podendo ser agrupados em fitoplancton (algas, bactérias) e zooplâncton (protozoários, rotiferos, crustáceos). A comunidade planctônica exerce um papel fundamental na ecologia aquática, tanto na construção da cadeia alimentar quanto na condução de processos essenciais, como a produção de oxigênio e a decomposição da matéria orgânica; Benton: é a comunidade que habita o fundo de rios e lagos, sendo constituída principalmente por larvas de insetos e por organismos anelídeos, semelhantes a minhocas. A atividade da comunidade bentônica influi nos processos de solubilização dos materiais depositados no fundo de ambientes aquáticos. Além disso, pelo fato de serem muito sensíveis e apresentarem reduzida locomoção e fácil visualização, os organismos bentônicos são considerados como excelentes indicadores da qualidade da água; Necton: é a comunidade de organismos que apresentam movimentação própria, sendo representada principalmente pelos peixes. Além do seu significado ecológico, situandose no topo da cadeia alimentar, os peixes servem como fonte de proteínas para a população e podem atuar como indicadores da qualidade da água. Nesta situação a massa liquida normalmente pode receber a carga de matéria orgânica sem sofrer quaisquer alterações prejudiciais ao seu uso. Esta capacidade do ambiente aquático de restabelecer o seu equilíbrio após impactos decorrentes do lançamento de cargas poluidoras recebe o nome de autodepuração. Na autodepuração atuam processos fisicos (sedimentação da matéria orgânica, reaeração atmosférica) e principalmente biológicos (assimilação, fotossíntese). Em um curso d'água que recebe esgotos podem ser identificadas quatro zonas de autodepuração: zona de degradação, zona de decomposição ativa, zona de recuperação, zona de águas limpas. Cada uma destas zonas apresenta suas características próprias, sendo habitadas por distintas comunidades aquáticas. EFEITOS DOS ESGOTOS Poluentes Sólidos suspenção Solidos flutuantes Matéria orgânica biodegradavel Parametros de caracterização em Solidos em suspenção totais Óleos e graxas Demanda bioquimica de oxigênio (DBO) Tipo efluente Domesticos Industriais Domesticos Industriais Domesticos Industriais de Consequencias Problemas estéticos Depositos de lodo Adsorção de poluentes Proteção de patogênicos Problemas estéticos Consumo de oxigenio Mortandade de peixes Condições sépticas Patogênicos Colifornes Domesticos Doenças de veiculação hidrica Nutrientes Nitrogenio Fosforo Domesticos Industriais Crescimento excessivo de algas Toxicidade aos peixes 13

Compostos biodegradáveis Metais pesados não Sólidos inorgânicos dissolvidos Pesticidas Detergentes Outros Industriais Agricolas Elementos especificos (ex: arsênio, cádmio, cromo, mercurio, Industriais zinco, etc) Solidos dissolvidos totais Condutividade elétrica Reutilizados Doença em recém-nascidos (nitratos) Toxicidade Espumas Redução de transferencia de oxigenio Não biodegradabilidade Maus odores Toxicidade Inibição do tratamento biologico dos esgotos Problemas de disposição do lodo na agricultura Contaminação da água subterranea Salinidade excessiva - prejuizo às plantações (irrigação) Toxicidade a plantas (alguns íons) Problemas de permeabilidade do solo (sódio) 14