Série nitrogenada

Dentro do ciclo do nitrogênio na biosfera, este se altera entre várias formas e estados de oxidação. No meio aquático, o elemento químico nitrogênio pode ser encontrado de diversas formas:

Nitrogênio molecular - N2: nessa forma, o nitrogênio está, continuamente,

sujeito a perdas para a atmosfera. Algumas espécies de algas conseguem fixar o nitrogênio atmosférico, o que permite seu crescimento mesmo quando as outras formas de nitrogênio não estão disponíveis na massa liquida;

Nitrogênio orgânico: é definido como um composto orgânico que possui o

nitrogênio na forma trivalente negativo. O nitrogênio orgânico, dissolvido e em suspensão, apresenta-se na forma de proteínas, peptídeos, ácidos nucléicos e ureia, além de numerosos compostos sintéticos. A concentração típica de nitrogênio orgânico em esgotos domésticos é da ordem de 20 mg/L.

Nitrogênio amoniacal: como amônia - NH3 e ionizada NH4+. O íon amônio NH4+

é a forma reduzida do nitrogênio, sendo encontrada em condições de anaerobiose; serve ainda como indicador do lançamento de esgotos de elevada carga orgânica.

Nitrito: o íon NO2- é a forma intermediária do processo de oxidação do

nitrogênio, é uma forma instável, podendo ser oxidada a nitrato.

Nitrato: o íon nitrato NO3- é a forma nitrogenada referente ao último estado de

oxidação. Trata-se de um nutriente essencial para muitos seres autótrofos fotossintéticos, sendo, em alguns casos, considerado nutriente limitante de crescimento populacional.

45 O ciclo do nitrogênio conta com a intensa participação de bactérias, tanto no processo de nitrificação, oxidação bacteriana do amônio 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 amônio e nitrato. Em condições fortemente alcalinas, ocorre o predomínio da amônia livre, ou não ionizável, que é bastante tóxica a vários organismos aquáticos (BRASIL, 2006).

Nas águas naturais são diversas as fontes de nitrogênio. Os esgotos sanitários constituem a principal fonte, lançando nas águas nitrogênio orgânico devido à presença de proteínas; e nitrogênio amoniacal, devido à hidrólise sofrida pela ureia na água. Nas áreas urbanas, as drenagens de águas pluviais associadas às deficiências do sistema de limpeza pública, constituem fonte difusa de difícil caracterização (PIVELI, 2005).

A atmosfera é outra fonte importante devido a diversos mecanismos: fixação biológica desempenhada por bactérias e algas, que incorporam o nitrogênio atmosférico em seus tecidos, contribuindo para a presença de nitrogênio orgânico nas águas; a fixação química, reação que depende da presença de luz, concorre para as presenças de amônia e nitratos nas águas; as lavagens da atmosfera poluída pelas águas pluviais concorrem para as presenças de partículas contendo nitrogênio orgânico, bem como para a dissolução de amônia e nitratos (GARCEZ, 2004).

Pode-se associar a idade da poluição com a relação entre as formas de nitrogênio encontradas. Se for coletada uma amostra de água de um rio poluído e as análises demonstrarem predominância das formas reduzidas significa que o foco de poluição se encontra próximo; se prevalecer nitrito e nitrato, ao contrário, significa que as descargas de esgotos se encontram distantes. Nas zonas de autodepuração natural em rios, distinguem-se as presenças de nitrogênio orgânico na zona de degradação; amoniacal na zona de decomposição ativa; nitrito na zona de recuperação e nitrato na zona de águas limpas (PIVELI, 2005).

46 O nitrato, em concentrações elevadas, esta associado à doença da metaemoglobinemia, que dificulta o transporte de oxigênio na corrente sanguínea de bebes. Em adultos, a atividade metabólica interna impede a conversão do nitrato em nitrito, que é o agente responsável por essa enfermidade (BRASIL, 2006).

5.1.2.7. Fosfatos

Fosfatos são compostos que possuem o fósforo - P - em sua estrutura molecular. O fósforo ocorre em águas naturais e em despejos domésticos, principalmente como fosfato.

Principais formas

Ortofosfatos: são diretamente disponíveis para o metabolismo biológico sem

necessidade de conversões a formas mais simples. Dentre os principais ortofosfatos, têm-se os radicais: PO42-, HPO42-, H2PO4- e H3PO4, que combinam

com cátions formando sais inorgânicos nas águas.

Polifosfatos: são moléculas mais complexas, com dois ou mais átomos de

fósforo. Os polifosfatos se transformam em ortofosfatos, pelo mecanismo de hidrólise. Os polifosfatos estão sempre presentes em despejos, contendo detergentes sintéticos.

Fósforo orgânico: é normalmente de menor importância nos esgotos

domésticos típicos, mas pode ser importante em águas residuárias industriais e lodos oriundos do tratamento de esgotos. No tratamento de esgotos e nos corpos d'água receptores, o fósforo orgânico é convertido em ortofosfatos.

O fósforo constitui em um dos principais nutrientes para os processos biológicos, ou seja, é um dos chamados macro nutrientes, por ser exigido também em grandes quantidades pelas células. Nesta qualidade, torna-se parâmetro imprescindível em programas de caracterização de efluentes industriais que se pretende tratar por processo biológico. O excesso de fósforo

47 em esgotos sanitários e efluentes industriais, por outro lado, conduz a processos de eutrofização das águas naturais (CETESB, 2009).

5.1.2.8. Sulfatos

O sulfato é o ânion SO42- um dos mais abundantes íons na natureza. Surge

nas águas subterrâneas através da dissolução de solos e rochas, como o gesso - CaSO4 e o sulfato de magnésio - MgSO4. Em águas tratadas o sulfato é

proveniente do emprego de coagulantes como o sulfato de alumínio, sulfato ferroso, sulfato férrico (PIVELI, 2005).

Nas águas para abastecimento público, o sulfato deve ser controlado porque provoca efeitos laxativos, sendo valor máximo permitido para o padrão de potabilidade fixado em 250 mg/L pela Portaria MS nº 2914/2011. Nas águas para o abastecimento industrial, o sulfato provoca incrustações em caldeiras e trocadores de calor e corrosão em coletores de esgoto de concreto (GARCEZ, 2004).

No tratamento anaeróbio de efluentes industriais a presença de sulfato também pode causar problemas, pois, reduzido a sulfeto, intoxica as metano- bactérias, além das sulfo-bactérias competirem com elas pelo uso do substrato que é constituído de ácidos voláteis. Não se têm limites seguros de concentração de sulfeto nos diversos efluentes que possam determinar a possibilidade ou não de emprego do tratamento anaeróbio. Depende inclusive das concentrações relativas de outros componentes nos despejos, como da matéria orgânica biodegradável ou metais, que precipitam o sulfeto.

5.1.2.9. Sulfetos

O sulfeto causa odores na água e no ar. É tóxico, ataca metais diretamente e corrói tubulações de concreto por ser oxidado biologicamente a ácido sulfúrico nas paredes das tubulações.

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Pode ser dividido em:

Sulfeto total: é a porção de sulfeto constituída pelas porções de H2S e HS-

dissolvidos e de S2- _{metálicos do material em suspensão em meio ácido;}

Sulfeto dissolvido: é a porção que permanece na amostra após remoção do

material em suspensão da mesma.

Alguns efluentes industriais possuem sulfeto diretamente, isto é, sem ser oriundo da redução de sulfato. São os casos dos efluentes de curtumes, indústrias de celulose e refinarias de petróleo.