PARÂMETROS DE PARÂMETROS DE
QUALIDADE DE ÁGUA QUALIDADE DE ÁGUA QUALIDADE DE ÁGUA QUALIDADE DE ÁGUA
Maria do Carmo Lourenço da Silva
INTRODUÇÃO INTRODUÇÃO
• Devido ao Ciclo Hidrológico a água água potável potável é um recurso renovável renovável.
• Entretanto pela ação crescente da poluição a a água
água pode pode se se tornar tornar um um recurso
recurso não não--renovável renovável!!!!! !!!!!
(previsão
(previsão))
DESAFIO ATUAL
DESAFIO ATUAL POLUIÇÃO POLUIÇÃO
Qual a solução?
Qual a solução?
DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL
Tecnologias limpas Tecnologias limpas
alternativas para os processos convencionais de produção.
Menor geração de resíduos líquidos e sólidos Menor geração de resíduos líquidos e sólidos
Diminuição no consumo de energia e de água Diminuição no consumo de energia e de água
Redução na perda de energia e aproveitamento da energia gerada Redução na perda de energia e aproveitamento da energia gerada
Produção de produtos duráveis e que possam ser reciclados Produção de produtos duráveis e que possam ser reciclados
O QUE É POLUIÇÃO?
O QUE É POLUIÇÃO?
Poluição Poluição
Alteração
Alteração indesejável nas indesejável nas características físicas, características físicas, químicas ou biológicas da químicas ou biológicas da
atmosfera, litosfera ou atmosfera, litosfera ou
Poluição das Águas Poluição das Águas
Alteração
Alteração de suas de suas
características por ações ou características por ações ou
interferências, sejam elas interferências, sejam elas naturais ou provocadas pelo naturais ou provocadas pelo atmosfera, litosfera ou
atmosfera, litosfera ou hidrosfera que cause ou hidrosfera que cause ou possa causar danos à saúde, possa causar danos à saúde,
a sobrevivência ou as a sobrevivência ou as atividades dos seres atividades dos seres humanos e outras espécies humanos e outras espécies
ou ainda deteriorar ou ainda deteriorar
materiais.
materiais.
naturais ou provocadas pelo naturais ou provocadas pelo homem. Causam impactos homem. Causam impactos
estéticos, fisiológicos ou estéticos, fisiológicos ou
ecológicos.
ecológicos.
Poluição das águas é gerada por lançamento
indevido nos indevido nos corpos hídricos.
Principais fontes de
poluição:
Importância da qualidade da água na Importância da qualidade da água na
Saúde Pública Saúde Pública
Ministério da Saúde Ministério da Saúde
Portaria Nº 518, de 25 de março de 2004 Portaria Nº 518, de 25 de março de 2004
Estabelece os procedimentos e
responsabilidades relativos ao controle e vigilância da qualidade da água para
consumo humano e seu padrão de potabilidade.
potabilidade.
PARÂMETROS DE QUALIDADE PARÂMETROS DE QUALIDADE
• Temperatura; odor; sabor e odor; cor e turbidez.
Físicos
• pH, alcalinidade; acidez; dureza; ferro e manganês;
Químicos
• pH, alcalinidade; acidez; dureza; ferro e manganês;cloretos; nitrogênio; fósforo; oxigênio dissolvido;matéria orgânica; micropoluentes inorgânicos e orgânicos; série de sólidos; condutividade; óleos e graxas.
Químicos
• Coliformes totais e termotolerantes ;
• Cryptosporidium sp;
• Giardia sp.
Biológicos
PARÂMETROS FÍSICOS
PARÂMETROS FÍSICOS
COR COR
• Conceito: Responsável pela coloração na água
• Forma do constituinte responsável: sólidos dissolvidos
• Importância: pode apresentar toxicidade dependendo do constituinte
• Aplicação do parâmetro: caracterização de águas de abastecimento brutas e tratadas
abastecimento brutas e tratadas
• Cor aparente - pode estar incluída uma parcela devida à turbidez.
• Cor verdadeira – observada após remoção da turbidez por centrifugação.
• Unidade: uH (Unidade Hazen – padrão de platina-cobalto)
COR COR
• Resíduos industriais
• Esgotos domésticos
Origem
antropogênica:
• Decomposição da matéria orgânica (vegetais: ácidos húmicos e fúlvicos)
• Ferro e manganês
Origem natural:
TEMPERATURA TEMPERATURA
IMPORTÂNCIA da elevação de temperatura:
• Influência na atividade microbiana;
• Solubilidade dos gases é afetada;
• Importante na viscosidade do líquido;
• Aumenta a taxa de transferência de gases.
• Aumenta a taxa de transferência de gases.
• Origem antropogênica:
• águas de torres de resfriamento e despejos industriais
• Aplicação do parâmetro:
• Caracterização de corpos d’água
• Caracterização de águas residuárias brutas
TURBIDEZ TURBIDEZ
• Medida do grau de atenuação de intensidade que um feixe de luz sofre ao atravessar uma amostra de água (redução devido à absorção e espalhamento da luz).
• Causada pelos sólidos em suspensão;
• Causada pelos sólidos em suspensão;
• Pode reduzir a penetração da luz, prejudicando a fotossíntese.
• Aplicação do parâmetro:
– Caracterização de águas de abastecimento brutas e tratadas – Controle da operação das estações de tratamento de água
TURBIDEZ TURBIDEZ
• Despejos domésticos
• Despejos industriais
• Microorganismos
Origem
antropogênica
• Partículas de rochas, argila e silte
• Algas e outros microorganismos
Origem natural
SABOR E ODOR SABOR E ODOR
• O sabor é a interação entre o gosto e o odor (sensação olfativa)
• Representa a maior causa de reclamação dos consumidores
consumidores
• Sua alteração pode se dever à presença de sólidos em suspensão, sólidos dissolvidos e gases dissolvidos
• Aplicação do parâmetro:
– Caracterização de águas de abastecimento brutas e tratadas.
SABOR E ODOR SABOR E ODOR
• Despejos domésticos
• Despejos industriais
• Gases dissolvidos
Origem
antropogênica
• Matéria orgânica em decomposição
• Algas
• Gases dissolvidos
Origem natural
PARÂMETROS QUÍMICOS
PARÂMETROS QUÍMICOS
SÉRIE DE SÓLIDOS SÉRIE DE SÓLIDOS
Todos os contaminantes contribuem para a carga de sólidos (exceção: gases dissolvidos).
Classificação Classificação
• 1. Quanto ao tamanho e estado: sólidos em
• 1. Quanto ao tamanho e estado: sólidos em suspensão; sólidos dissolvidos.
• 2. Quanto às características químicas: sólidos voláteis; sólidos fixos.
• 3. Quanto à decantabilidade: sólidos
sedimentáveis; sólidos não sedimentáveis.
SÉRIE DE SÓLIDOS SÉRIE DE SÓLIDOS
• Classificação pelo tamanho: forma mais simplificada para o caso específico dos esgotos.
• Classificação pelas características químicas: T = 550 °C, fração orgânica é oxidada (sólidos 550 °C, fração orgânica é oxidada (sólidos voláteis), enquanto que a inorgânica é representada pelos sólidos fixos.
• Classificação pela decantabilidade: Sólidos
sedimentam em 1 hora (realizado em cone de
Imhoff). A fração que não sedimenta usualmente
não é expressa nos resultados da análise.
DISTRIBUIÇÃO DOS SÓLIDOS NO DISTRIBUIÇÃO DOS SÓLIDOS NO
ESGOTO BRUTO ESGOTO BRUTO
TOTAIS 1000 mg/L
Suspensos Dissolvidos
Suspensos 350 mg/L
Fixos 50 mg/L
Voláteis 300 mg/L
Dissolvidos 650 mg/L
Fixos 400 mg/L
Voláteis
250 mg/L
PROPRIEDADES DOS SÓLIDOS PROPRIEDADES DOS SÓLIDOS
Sólidos Suspensos Sólidos Suspensos
• Provocam o aumento da turbidez;
• Impedem a penetração da luz no corpo receptor;
• Formam escuma superficial;
• Responsável por depósito de lodo;
• Responsável por depósito de lodo;
• Geração de maus odores (condições anaeróbias nos depósitos de lodo);
• Diminuição do volume útil nos reservatórios e lagos;
• Um dos principais parâmetros para avaliação dos
esgotos domésticos e eficiência das unidades de
tratamento
PROPRIEDADES DOS SÓLIDOS
Sólidos
Sólidos Sedimetáveis Sedimetáveis::
• Eficiência das unidades de tratamento.
Sólidos Suspensos Voláteis Sólidos Suspensos Voláteis Sólidos Suspensos Voláteis Sólidos Suspensos Voláteis
• Expresso como % dos sólidos suspensos
INDICADORES DE MATÉRIA INDICADORES DE MATÉRIA
ORGÂNICA ORGÂNICA
Principal causadora da poluição hídrica
Consumo de O2 dissolvido – OD –
pelos
microrganismos
Utilização e estabilização do substrato orgânico microrganismos
Forma e Tamanho Forma e Tamanho Particulada e solúvel Particulada e solúvel Biodegradabilidade Biodegradabilidade
Inerte e Inerte e Biodegradável Biodegradável
CLASSIFICAÇÃO CLASSIFICAÇÃO
Métodos de análise Métodos de análise
INDIRETOS INDIRETOS
– Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO);
– Demanda Última de Oxigênio (DBO
u);
– Demanda Química de Oxigênio (DQO).
– Demanda Química de Oxigênio (DQO).
DIRETOS DIRETOS
– Carbono Orgânico Total (COT)
Demanda Bioquímica de Oxigênio Demanda Bioquímica de Oxigênio
Retrata a quantidade de O
Retrata a quantidade de O
2 2necessária para estabilizar necessária para estabilizar biologicamente a matéria orgânica carbonácea e biologicamente a matéria orgânica carbonácea e
nitrogenada presente em uma amostra.
nitrogenada presente em uma amostra.
• Convenção: Proceder análise até 5º dia e sob 20 °C
• DBO padrão = DBO
20• DBO padrão = DBO
520• Métodos de análise:
–
– DBO direta; DBO direta;
–
– Método da diluição; Método da diluição;
–
– Método manométrico.Método manométrico.
Procedimento analítico Procedimento analítico
DBO DIRETA DBO DIRETA
• Quando a DBO das amostras for < 7 mg/L;
• Ajusta-se T das amostras (duplicata) para 20 °C e aera-se com ar difuso de forma a manter [OD]
aera-se com ar difuso de forma a manter [OD]
próximo da saturação ;
• Enchem-se as garrafas de DBO. Em uma delas determina-se [OD] imediatamente e as outras são incubadas por 5 dias a 20 °C.
• Após 5 dias, determina-se [OD].
Procedimento analítico Procedimento analítico
MÉTODO DA DILUIÇÃO MÉTODO DA DILUIÇÃO
1. ÁGUA DE DILUIÇÃO 1. ÁGUA DE DILUIÇÃO
•
livre de substâncias tóxicas;
•
pH 6,5 a 8,5. (Tampão fosfato – pH 7);
•
Condições osmóticas apropriadas fosfatos de K e Na
•
Condições osmóticas apropriadas fosfatos de K e Na (tampão), sais de Ca e Mg;
•
Nutrientes sais adicionados para tamponar e manter as condições osmóticas (K, Na, Ca, Mg), FeCl
3, MgSO
4e NH
4Cl;
•
Semente microrganismos necessários.
••
Branco: correção que leva em conta a MO presente na Branco: correção que leva em conta a MO presente na água de diluição.
água de diluição.
Método da Diluição Método da Diluição
FATORES INFLUENTES FATORES INFLUENTES
• Concentração de OD;
• Nutrientes;
• Temperatura (20 ºC ± 0,1);
• pH (neutro);
• Duração da análise (20 dias para
INTERFERÊNCIAS INTERFERÊNCIAS
• Traços de MO (vidrarias e materiais limpos e
desengordurados);
• Ar (vidro fica imerso em água);
• Luz (guardar amostras no escuro);
• Substâncias tóxicas (sementes
• Duração da análise (20 dias para completa oxidação, entretanto 5 dias corresponde a 70% de oxidação);
• Tóxicos (Hg, Zn, Cd, Pb, cianetos, formaldeído...):
colapso do sistema enzimático;
• Microrganismos.
• Substâncias tóxicas (sementes adaptadas a tais substâncias);
• Acidez ou alcalinidade.
CONSERVAÇÃO AMOSTRAS CONSERVAÇÃO AMOSTRAS
– Local escuro;
– Conservar a baixas temperaturas;
– Determinação imediata.
Procedimento analítico Procedimento analítico
Método manométrico Método manométrico
• Determinação da DBO pela medida da variação da pressão do oxigênio dissolvido.
• Quando os microrganismos transformam O2 em CO2, não se observa mudança de pressão pois 1 CO2, não se observa mudança de pressão pois 1 mol de O2ocupam o mesmo volume.
• As pastilhas de NaOH retiram o CO2, e o transforma em Na2CO3 que provoca uma redução da pressão.
• O meio deve permanecer em agitação para permitir o equilíbrio do OD na fase gasosa e no líquido.
DBO: analisar ou não analisar?
DBO: analisar ou não analisar?
LIMITAÇÕES DO TESTE LIMITAÇÕES DO TESTE
• Teste demorado
• Valores baixos (biomassa não adaptada ao efluente)
VANTAGENS VANTAGENS
• Indicação aproximada da fração biodegradável do efluente;
• Indicação da taxa de
• Metais pesados e tóxicos (morte microbiana)
• Indicação da taxa de degradação do efluente;
• Indicação da taxa de consumo de O2 em função do tempo;
• Determinação aproximada da quantidade de O2 necessário para estabilização biológica da matéria orgânica presente.
Demanda Química de Oxigênio
Demanda Química de Oxigênio -- DQO DQO
Mede a quantidade total de O
Mede a quantidade total de O
22necessária para oxidação da necessária para oxidação da MO utilizando agente oxidante forte.
MO utilizando agente oxidante forte.
Reação
Reação: Ca
H
bO
c+ Cr
2O
7-2+ H
+Cr
+3+ CO
2+ H
2O
CaracterísticasCaracterísticas Características Características
•
Não faz distinção entre a MO biodegradável e a MO inerte;
•
Substâncias inorgânicas são oxidadas;
Cl
Cl
--Cl Cl
22(eliminada pela adição de Hg (eliminada pela adição de Hg
22SO SO
44); );
NO
NO
22--NO NO
33--(eliminada pela adição de ácido (eliminada pela adição de ácido sulfâmico sulfâmico)) Fe
Fe
+2+2Fe Fe
+3+3•
Rapidez (2 a 3 horas).
Procedimento Analítico Procedimento Analítico
•• MÉTODOS MÉTODOS DE DE ANÁLISE ANÁLISE
–
– Determinação Determinação em em escala escala micro micro;;
– Determinação colorimétrica.
–
– METODOLOGIA METODOLOGIA –
– METODOLOGIA METODOLOGIA
• Adicionar dicromato de potássio em excesso;
• Digestão da amostra (150 ºC por 2 horas);
• Titulação com sulfato ferroso amoniacal usando ferroína como indicador ou medida da absorbância no comprimento de onda indicado.
Carbono Orgânico Total
Carbono Orgânico Total -- COT COT
Determinação dos compostos orgânicos voláteis ou não, Determinação dos compostos orgânicos voláteis ou não,
naturais ou sintéticos, dissolvidos ou em suspensão naturais ou sintéticos, dissolvidos ou em suspensão
presentes nas águas superficiais ou nos efluentes.
presentes nas águas superficiais ou nos efluentes.
•
COT corresponde ao carbono orgânico dissolvido mais particulado.
particulado.
•
Independe do estado de oxidação da matéria orgânica e de outros átomos que estejam ligados à estrutura.
•
O princípio do método está baseado na oxidação catalítica a 950 °C das substâncias carbonáceas produzindo CO
2que é quantificado num analisador de infravermelho.
•
O carbono de origem mineral é eliminado previamente ou
dosado separadamente.
ÓLEOS E GRAXAS ÓLEOS E GRAXAS
• Importância:
– Os óleos e graxas em seu processo de decomposição reduzem o oxigênio dissolvido elevando a DBO
5,205,20e a DQO, causando alteração no ecossistema aquático.
– Impedem a transferência de O2 da atmosfera para a água.
• Não são encontrados na natureza e são de origem
antropogênica: esgotos industriais, domésticos,
postos de gasolina, oficinas, estradas e vias públicas.
ÓLEOS E GRAXAS ÓLEOS E GRAXAS
Pouco solúveis em água Pouco solúveis em água
Trazem problemas ao tratamento de
efluentes
METODOLOGIA METODOLOGIA
• Aplicada às substâncias que são extraídas pelo hexano e que não
tratamento de
efluentes hexano volatilizam e durante que não a evaporação.
• Substâncias: ácidos
graxos, ceras, sabões e
óleos
NITROGÊNIO NITROGÊNIO
N2 (atmosfera)
N orgânico (dissolvido ou
suspensão)
Origem natura Origem naturall
– Proteínas;
– Clorofila;
– Outros compostos biológicos.
MEIO AQUÁTICO
Amônia Nitrito
Nitrato
biológicos.
Origem antropogênica Origem antropogênica
– Esgotos domésticos;
– Resíduos industriais;
– Excrementos de animais e fertilizantes.
Importância do Nitrogênio Importância do Nitrogênio
Para as
Para as ETE’sETE’s
• Nutriente;
• Nitrificação: NH3 NO2- NO3- (consumo de O2 e
alcalinidade);
Poluição das água Poluição das águass
• Eutrofização (excesso de nutrientes que gera
crescimento acelerado);
• Nitrificação: NH3 NO2- alcalinidade);
• Denitrificação: NO3- N2 (economia de O2 e
alcalinidade e deterioração da decantabilidade do
lodo).
• Nitrificação: NH3 NO2- NO3- (consumo de OD no corpo receptor);
• NH3 é tóxica para fauna e flora aquática;
• Presença indica o estado de poluição (NH3 e Norg
recente, NO3- antiga).
Métodos de Análise Métodos de Análise
Amônio e nitrogênio orgânico Amônio e nitrogênio orgânico Método de
Método de Kjeldahl Kjeldahl
• Decomposição da amostra em ácido sulfúrico para conversão do Norg em NH4+;
para conversão do Norg em NH4+;
• Resfriamento da amostra, diluição e alcalinização pela adição de base forte;
• Destilação e coleta da amônia liberada em solução ácida;
• Titulação para determinar a concentração.
Métodos de Análise Métodos de Análise
Amônia Amônia
• Eletrodo seletivo – membrana permeável a gás, na qual há difusão de amônia (pH = 11).
• Colorimétrico – reação da amônia com
hipoclorito e fenol forma um composto de
coloração azul (indofenol)
Métodos de Análise Métodos de Análise
Nitritos
• Cromatografia de íons
• Colorimétrico – formação de composto vermelho-violeta produzido a pH = 2-2,5 pelo acoplamento de difenilamida diazotizada com N- (1-naftil)-etilenodiamina dihidroclórica
Nitratos Nitratos Nitratos Nitratos
• Espectrofometria de UV λ = 220 e 275 nm
• Cromatografia de íons
• Eletrodo de íons – membrana líquida (troca-iônica)
• Redução com Cd – Redução do nitrato a nitrito e determinação colorimétrica
FÓSFORO
ORTOFOSFATOS (diretamente
disponível)
POLIFOSFATOS (moléculas complexas)
Fosfato orgânico
Origem
Origem Importância: Importância:
Origem natural:
Origem natural:
Dissolução de compostos de solo;
decomposição da matéria orgânica
Origem Origem
antropogênica:
antropogênica:
Esgotos domésticos;
detergentes,
resíduos industriais, excrementos de
animais e fertilizantes.
Importância:
Importância:
Não apresenta problemas de ordem sanitária;
Elemento nutriente para o crescimento
de algas e microrganismos .
Métodos de Análise Métodos de Análise
Ortofosfatos Ortofosfatos
• Colorimétrico – Molibdato de amônio em condições ácidas forma complexo amarelo (> 30 mg/L) e com
adição de vanádio é obtida uma coloração mais intensa (< 30 mg/L).
adição de vanádio é obtida uma coloração mais intensa (< 30 mg/L).
Fósforo total Fósforo total
• Espectrometria de emissão em plasma indutivamente
acoplado (ICP-AES).
PARÂMETROS BIOLÓGICOS
PARÂMETROS BIOLÓGICOS
INDICADORES DE CONTAMINAÇÃO INDICADORES DE CONTAMINAÇÃO
FECAL FECAL
Esgoto doméstico apresenta alguns agentes infecciosos (bactérias, fungos, vírus, protozoários
e helmintos)
Entretanto concentração de
patogênicos/unidade de volume é pequena.
Dificuldade na detecção laboratorial
Organismos indicadores não são patogênicos
Indicação de contaminação por fezes humanas e de animais
Grupo usado: bactérias do grupo coliforme
Características Características
Grande quantidade nas fezes humanas e de animais homeotérmicos ; Resistência similar a maioria das bactérias patogênicas intestinais;
Técnicas bacteriológicas são rápidas e econômicas.
COLIFORMES TOTAIS
COLIFORMES TOTAIS – – CT CT
Características: Gram (-), bastonetes, fermentam a lactose com produção de gás a 35,0 +/- 0,5 ºC
de gás a 35,0 +/- 0,5 ºC
Quatro gêneros: Escherichia, Klebisiella, Citrobacter e Enterobacter.
COLIFORMES TERMOTOLERANTES
COLIFORMES TERMOTOLERANTES -- CTER CTER
Grupo de bactérias indicadoras do trato intestinal humano e de animais.
Teste realizado a uma temperatura elevada 44,5 +/- 0,2 ºC por 24 horas.
Espécie típica: Escherichia coli
Quantificação dos organismos Quantificação dos organismos coliformes
coliformes
FERMENTAÇÃO EM TUBOS MÚLTIPLOS FERMENTAÇÃO EM TUBOS MÚLTIPLOS
• Fazer diluição em série das amostras
• Transferir 1 mL para tubos de fermentação com meio de cultura lactosado e tubo invertido.
lactosado e tubo invertido.
• Para CT levar incubação a 35,0 ± 0,5 ºC por 24 horas
• Para CTer levar incubação a 35,0 ± 0,5 ºC por 3 horas e então incubar a 44,5 ± 0,2 ºC 24 horas
• Presença de gás no tubo: POSITVO
• Expressar os resultados para cada diluição como uma fração: Nº tubos (+) / Nº total de tubos
• Estimativa da densidade de coliformes distribuição de Poisson NMP / 100 mL
TESTE PRESUNTIVO TESTE PRESUNTIVO
Caldo lactosado 24-48 h à 35,0 +/- 0,5 °C
Produção de gás Produção de gás
Teste positivo para coliforme Teste positivo para coliforme
Ausência de gás Ausência de gás Teste negativo Teste negativo Teste positivo para coliforme
Teste positivo para coliforme
TESTE CONFIRMATIVO TESTE CONFIRMATIVO
Meio E.C.
24-48 h à 44,5 +/- 0,5 °C
Produção de gás teste positivo
para C.TER.
Ausência de gás teste positivo para
C.TER.
Caldo lactosado verde brilhante 24-48 h à 35,0 +/- 0,5 °C
Produção de gás teste positivo para
C.T.
Ausência de gás teste positivo
para C.T.
Teste negativo Teste negativo para coliforme para coliforme
Quantificação dos organismos coliformes Quantificação dos organismos coliformes
MEMBRANA FILTRANTE MEMBRANA FILTRANTE
• Passar volume conhecido da
amostra por uma
membrana filtrante de porosidade conhecida.
porosidade conhecida.
• Bactérias ficam em contato com ágar (membrana filtrante) o qual contém nutrientes.
• Após incubação as colônias de coliformes são contadas.
Quantificação dos organismos coliformes Quantificação dos organismos coliformes
MÉTODO CROMOGÊNICO MÉTODO CROMOGÊNICO
• Detecção e identificação da E. coli usando meios e substratos definidos (enzima b-glucoronidase - (enzima b-glucoronidase - característica da espécie).
• No sistema Colilert, a presença de E. coli é indicada pela emissão da fluorescência azul.
obrigada obrigada
Maria do Carmo Lourenço mcarmols@gmail.comn