A avaliação da qualidade de água

Existem vários parâmetros que são utilizados para avaliar a qualidade de água e a sua adequabilidade para aplicações comuns. Nesta secção serão introduzidos e comentados os métodos mais aplicados.

Sólidos suspensos - é evidente que a existência de quantidades elevadas de partículas suspensas em água pode tornar a água opaca e prejudicar as espécies vivas presentes ou tornar a água imprópria para muitas aplicações industriais e domésticas. Todas as águas “naturais” têm algumas partículas de baixa dimensão suspensas e, em alguns casos, estas partículas podem passar quase despercebidas. Apenas depois da remoção destas partículas depois da filtração é que a diferença é evidente. Os problemas causados por esta matéria suspensa incluem a redução de fotossíntese por obstrução de transmissão de luz e o abafamento de plantas no leito do rio por deposição em zonas de baixo movimento de água.

O processo de avaliação da matéria suspensa é baseado na filtração com um disco filtrante com diâmetro de poro de 1,6 µm e um funil de Hartley. A água mais ou menos transparente de um rio ou lago pode conter cerca de 1 a 10 mg L-1 de matéria sólida. Um volume de água de esgoto muito contaminado pode ter uma “carga” de até 30 mg L-1.

Oxigénio dissolvido e carência (demanda) química de oxigénio – Toda a vida nos rios ou lagos está dependente na presença de oxigénio. A existência de matéria orgânica pode remover o oxigénio dissolvido na água com efeitos catastróficos para a vida no percurso de água. Embora o processo possa ser descrito como uma reacção química, ele é, de facto, um processo microbiológico, designado por degradação aeróbica. Neste processo, os elementos presentes em compostos orgânicos são convertidos em CO2, H2O,

NO3- e SO42-. Mesmo sem a presença de oxigénio dissolvido a matéria

orgânica pode ser degradada, nestas condições num processo designado por degradação anaeróbica. Neste caso os produtos de reacção são CH4, NH3 e

H2S. A comparisão dos produtos destes processos leva-nos à conclusão que

o processo de decomposição anaeróbica em águas naturais traz desvantagens de flamabilidade, toxicidade e cheiros desagradáveis.

O oxigénio é presente em rios e lagos como resultado do processo de fotossíntese em plantas e incorporação do oxigênio do ar. A solubilidade de oxigênio em água é baixa. Água saturada com oxigénio a 25ºC contem apenas 8,24 mg L-1. A presença de matéria orgânica pode diminir a concentração pela reacção com oxigénio. Não é apenas o componente

orgânico que pode ter o efeito de diminuir a concentração de oxigénio, iões inorgânicos, como Fe2+ podem ser oxidados, produzindo Fe3+. A reposição dos níveis de oxigénio pode acontecer rapidamente em rios turbulentes que passam por zonas despoluídas e mais lentamente em percursos a passar em zonas contaminadas e onde estão instaladas indústrias pesadas. A turbulência do percurso de água em rios de corrente rápida ajuda a incorporar o ar, e oxigénio, da água agitada. Nestes casos a demanda de oxigénio é baixa. No caso de rios em locais com correntes lentas, com menos turbulência e com uma atmosfera bastante seria esperada, pelo contrario, uma carência elevada de oxigénio.

Existem dois tipos distintos de análise que podem ser utilizadas para caracterizar a concentração de oxigénio em água:

i) uma medição direta da concentração de oxigénio – esta medição indica a concentração de oxigénio dissolvido num certo local do rio e num dado instante. Não é muito útil na avaliação da água por ser uma medida instantânea, que representa apenas um valor numa variação contínua do estado do rio.

ii) uma avaliação da carência (demanda) de oxigênio numa amostra de água – é uma avaliação que pode ser mais útil na caracterização do estado da saúde do rio porque representa um parâmetro que é relativamente constante num volume de água do rio. O valor de COD é diretamente proporcional à quantidade de poluentes orgânicos presente e a massa de oxigénio consumida por unidade de volume, mg.L-1.

A concentração de oxigénio dissolvido pode ser avaliada pelo método volumétrico conhecido por “método de Winkler” ou pela utilização de um elétrodo selectivo de oxigénio. Os resultados são expressos em termos de concentração em unidades de mg.L-1 ou como uma percentagem de saturação total. A concentração de oxigénio em água varia com a temperatura, pressão atmosférica e salinidade da água e é determinada com tabelas de conversão. Um dos problemas que se apresenta é o de saber como evitar a oxigenização da amostra durante o transporte para o laboratório de análise. Este é um dos casos em que o frasco utilizado para recolher a amostra deve estar completamente cheio e selado. No método de Winkler, o nível de oxigénio é fixado pela adição de Mn2+, adicionado na

forma de sulfato de manganês, juntamente com uma mistura de iodeto/azida, numa solução básica. A reacção é:

Mn2+ + 2 OH- + ½ O2  MnO2 + H2O

O iodeto é necessário para o procedimento analítico e o azida é adicionado de modo a evitar a interferência de iões NO2- que podem oxidar o iodeto. Ao

chegar ao laboratório, a amostra de água é acidificada com ácido sulfúrico ou ácido fosfórico. A reacção é:

MnO2+ 2 I- + 4 H+  Mn2+ + I2 + 2 H2O

O iodo libertado pela reacção pode ser avaliado por titulação com tiosulfato de sódio com amida como indicador:

I2+ 2 S2O32-  S4O62- + 2 I-

A reacção global é:

2 S2O32- + 2 H+ + ½ O2 S4O62- + 3 H2O

e 4 mol de tiosulfato é equivalente a 1 mol de oxigénio na amostra. O método electroquímico é geralmente utilizado durante a avaliação da concentração de oxigénio quando a avaliação é efectuada no local de amostragem. Podem ser aplicados vários equipamentos mas o mais comum ainda, é baseado no uso da célula de Mackereth (veja Figura 4.2).

A corrente fornecida pela célula é proporcional à velocidade de difusão de oxigénio através da membrana que é, por sua vez, proporcional à concentração de oxigénio na amostra. As reacções são

no cátodo

½ O2 + H2O + 2 e-  2 OH-

no ânodo

Pb + 2 OH-  PbO + H2O + 2 e-

Normalmente, os instrumentos são calibrados de modo a registar a concentração de oxigénio directamente numa escala de 0 a 100% do valor de saturação. A calibração do eléctrodo é efectuada com duas soluções; uma solução de água saturada com oxigénio e que é considerada a ter 100% do

valor de saturação e outra com concentração de oxigénio de 0%. A solução saturada com oxigênio é preparada pela passagem de um fluxo de oxigénio através da água de referência durante alguns minutos. O valor de 0% de oxigénio é obtido com água e sulfito de sódio. Os valores de escala, 0% e 100%, são verificados antes de cada utilização do instrumento.

Figura 4.3 elétrodo de Macareth (COD)

4.6 A carência (demanda) bioquímica de oxigénio - A carência de oxigénio