A dureza pode ser definida como a capacidade da água de neutralizar o sabão pelo efeito do cálcio, magnésio, ferrro, manganês, cobre, bário, zinco, etc. (FENZEL,
1986).
Existem três maneiras de se expressar a dureza: temporária, permanente e total. A dureza temporária, também chamada dureza de carbonatos, é causada pelos íons cálcio e magnésio que se combinam com o bicarbonato e com o carbonato (LAFUENTE, op.cit.). Pode ser eliminada pela ebulição da água.
A dureza permanente ou dureza de não carbonatos é devida a presença de sulfatos, cloretos e nitratos de cálcio e magnésio dissolvidos na água (LAFUENTE, op.cit.). Perdura após a ebulição da água.
A dureza total é a soma da dureza temporária com a dureza permanente.
Segundo SANTOS (1997), é simples separar a dureza de não carbonatos (permanente), da dureza de carbonatos (temporária), se a alcalinidade e a dureza tiverem sido determinadas, pois a alcalinidade mede a dureza de carbonatos. A porção da dureza que excede a alcalinidade é a de não carbonatos.
A dureza é expressa em mg/L de CaC0 3, mesmo que seja devida ao sulfato de
magnésio. Em geral, usa-se o teor de cálcio e magnésio da água, expresso em teores de carbonato de cálcio, para definir a dureza (SANTOS, op.cit.).
Segundo LAFUENTE (op.cit.), existem diversas formas de se representar a dureza de uma água, dependendo do país, todas expressas em CaC0 3 ou CaO:
Um grau Francês = 10 mg/L de CaCOj; Um grau Alemão = 10 mg/L de CaO;
Um grau Americano = 17,14 ppm de CaCOí.
No Brasil atualmente os valores de dureza são expressos em miligrama por litro ou miliequivalente por litro da concentração de CaC0 3
As águas duras são incrustantes e consomem grande quantidade de sabão, além de dificultarem o cozimento dos alimentos.
A Tabela 59 e a Tabela 60 apresentam a classificação da dureza, segundo diferentes autores.
Tabela 59 -Classificação segundo LOGAN (1965): Tipo da Água Teor de CaCO^ (mg/L)
Mole 0 - 100
Intermediária 1 0 0 -2 0 0
Dura Acima de 200
Tabela 60 - Classificação segundo CUSTÓDIO e LLAM AS (1983) Tipo da Agua Teor de CaCO i (mg/L)
Branda < 5 0 Pouco Dura 5 0 - 1 0 0 Dura 1 0 0 -2 0 0 Muito Dura > 2 0 0
Na Província Cristalina, as águas minerais do Domínio Meridional apresentam dureza total em carbonatos inferior a 30 mg/L de CaC0 3, classificadas portanto, como
águas moles, segundo LOGAN (1965) ou brandas, conforme CUSTÓDIO e LLAMAS (1983). No Domínio Central as águas são brandas, pouco duras, duras e muito duras,
conforme a classificação de CUSTÓDIO e LLAMAS (op.cit) ou moles, intermediárias e duras, conforme a classificação de LOGAN (op.cit). No Domínio Setentrional, os poucos dados existentes apontam para uma predominância de águas moles ou brandas.
Nas províncias Paleozóica e Mesozóica as águas minerais são classificadas como moles ou brandas, com exceção do poço tubular de São João do Sul, que apresenta 430 mg/L de CaC03, portanto classificando-se como água muito dura
(Apêndice 1). 1
4.5.3.2 ALCALINIDADE
A alcalinidade pode ser definida como a quantidade de ácido necessária para consumir todo o carbonato e/ou bicarbonato (FENZEL, 1986) ou, como a capacidade de uma água neutralizar ácidos (CUSTÓDIO e LLAMAS, 1983). Sua presença é uma conseqüência direta da presença e/ou ausência de carbonatos e bicarbonatos (SANTOS, 1997).
Segundo FENZEL (op.cit.), essa capacidade da água em neutralizar ácido, não é devida exclusivamente aos íons C O3 ' 2 e H C O3' Em menor grau, outros íons ou compostos são capazes de reagir com ácidos fortes e contribuir com a alcalinidade da água, como por exemplo: silício dissolvido; fosfatos; hidróxidos; certos compostos orgânicos; boratos; etc.
Pode ser determinada por:
Titulometria alcalina - TA = OH’+ C O3 ~ 2
Titulação alcalimétrica completa - TAC = O H ' + C O3 ' 2 + H C O3'.
A acalinidade não é avaliada diretamente nas análises oficiais exigidas pelo DNPM.
4.5.3.3 POTENCIAL DE HIDROGÊNIO - PH
O pH é a medida da concentração do íon hidrogênio da água, sendo controlado pelas reações químicas e pelo equilíbrio entre os íons presentes. É função essencialmente do gás carbônico dissolvido e da alcalinidade da água (SANTOS, 1997).
A escala de variação do pH é de 1 a 14, sendo neutro com o valor 7, valores inferiores a 7 é ácido e superiores a 7 é básico.
A maioria das águas subterrâneas tem pH entre 5,5 e 8,5. Em casos excepcionais pode variar entre 3 e 11, sendo que a escala de valores de pH é tal que a varição de uma unidade de pH, corresponde a um aumento de 10 vezes na concentração do íon hidrogênio. (SANTOS,op.cit.).
O pH pode ser medido diretamente no campo através do “pHmetro” portátil, com precisão de 0,1 a 0,2, ou por colorimetria, com precisão de 0,5.
Segundo LAFUENTE (1981), a origem do pH das águas pode ser natural ou artificial. Como causa natural, cita em primeiro lugar, o anidrido carbônico procedente da atmosfera. Mais especificamente, aquele que se encontra na zona de infiltração da terra, produzido pela atividade respiratória dos organismos vivos, assim como da respiração e fotossíntese dos organismos aquáticos. O pH das águas depende também, do conteúdo de anidrido de carbono em relação com a mineralização total da mesma.
Como causas naturais da acidez da água, LAFUENTE (op.cit.) relaciona os ácidos sulfúrico (resultante da degradação da pirita), sendo mais rara a presença de ácido clorídrico e mais rara ainda, a presença de ácido sulfídrico. Relaciona ainda, a presença dos ácidos orgânicos, entre os quais, os ácidos húmicos.
Entre os constituintes básicos, encontra-se, fundamentalmente, o carbonato de cálcio. Este composto condiciona o pH da água, em função de ser capaz de reagir com o CO2 dissolvido, para formar o bicarbonato de cálcio, solúvel, produzindo um sistema
tampão (LAFUENTE,op.cit.).
Conforme pode ser observado no Apêndice 1, as águas minerais da Província Cristalina são levemente ácidas a neutras, com valor mínimo de 5,7 na fonte Verani, em São José, e um máximo, de 8,0 em Gravatal e em Nova Treiito.
Nos aqüíferos Paleozóico e Mesozóico, geralmente, as águas apresentam pH levemente básico, com valores em tomo de 8,0.
4.5.3.4 DEMANDA QUÍMICA DE OXIGÊNIO (DQO)
Mede a quantidade de oxigênio, em mg/L, consumido por corpos redutores presentes na água, mediante oxidantes químicos, sem a intervenção de organismos vivos (LAFUENTE, op.cit.).
Nas águas subterrâneas, os valores de DQO comumente situam-se na faixa de 1 a 5 mg/L de O2. Valores acima de 10 mg/L, podem ser um claro indício de
contaminação (SANTOS, 1997).
4.5.3.5 DEMANDA BIOQUÍMICA DE OXIGÊNIO (DBO)
O consumo de oxigênio realizado em uma corrente de água pelos organismos aeróbicos se denomina demanda bioquímica de oxigênio (LAFUENTE, 1981).
Segundo SANTOS (1997), a demanda bioquímica de oxigênio indica o grau de contaminação da água e deve ser relacionado a um certo tempo de referência (24 horas, 5 dias, etc.). Nas águas subterrâneas, em geral, o DBO é inferior a 1 mg/l de 0 2, valores
mais elevados inicam contaminação.