Poluição Ambiental Poluição Hídrica. Prof. Dr. Antonio Donizetti G. de Souza UNIFAL-MG Campus Poços de Caldas

Poluição Ambiental

Poluição Hídrica

Prof. Dr. Antonio Donizetti G. de Souza

UNIFAL-MG

Qualidade da Água

-A expressão

qualidade da água

não se refere ao um

grau de pureza absoluto ou mesmo próximo do

absoluto, como para outras substâncias.

-Refere-se sim, a um padrão tão próximo quanto

possível do

natural

,

ou seja, a água como se

encontrada nos rios e nascentes, antes do contato com

o homem.

Qualidade da Água

1. Qualidade: Caracterização Física, Química e

Biológica

2. Fatores:

 Condições naturais da bacia hidrográfica

(geologia, pedologia, vegetação, ecossistemas,

sazonalidade, etc).

 Atividades Antrópicas (uso e ocupação do

solo: urbanização, agricultura, usos, industriais,

etc).

Qualidade da Água

Qualidade Existente

x

Qualidade Desejada

.

Qualidade Existente: condições naturais e do uso e ocupação do solo na bacia hidrográfica

Poluição Hídrica

Comportamento dos Poluentes no Meio Aquático

Poluentes

Corpo

Hídrico

Mecanismos

Físicos

Químicos

Biológicos

Concentração

Comportamento

Zona de Mistura

Região do corpo receptor que se estende do ponto de lançamento do efluente e o local em que é atingido o equilíbrio de mistura entre os parâmetros físicos, químicos e biológicos do efluente do corpo receptor, sendo específica para cada parâmetro.

1. Gerais

2. Matéria Orgânica

3. Nutrientes

4. Composição Iônica

5. Metais

6. Outros Inorgânicos

7. Poluentes Orgânicos

8. Biológicos

Grupo de Indicadores de

Grupo Indicadores Variáveis 1. Gerais Temperatura pH Condutividade Sólidos (Totais/Suspensos/Dissolvidos) Turbidez/Transparência Dureza Alcalinidade Clorofila a Potencial Redox Oxigênio Dissolvido

2. Matéria Orgânica Carbono Orgânico Total Carbono Inorgânico Total

DBO DQO

3. Nutrientes Nitrogênio Total Nitrato

Nitrito Amônia

Fósforo Total Ortofosfato

Grupo Indicadores _Variáveis

4. Composição Iônica _{Na, K, Ca, Mg, Cl, Fe, Ba, Zn, Al, Ni, SO4}

5. Metais Cd, Pb, Cr, Mn, As, Hg

6. Outros Inorgânicos _Fluoreto Cianeto

7. Poluentes Orgânicos Óleos e Graxas Fenóis

HAP (Hidrocarbonetos Aromáticos Policíclicos) Pesticidas Organoclorados/Fosforados

Surfactantes

8. Biológicos _{Coliformes Termotolerantes}

E. coli

Indicadores de Qualidade da Água

Temperatura (oC)

Influencia a concentração de várias variáveis na água. • Variações sazonais e diárias (diurno/noturno)

• Elevação súbita: Tensão superficial, solubilidade dos gases, atividades biológicas, reações químicas, decomposição de M.O.

Turbidez (NTU)

Avalia o grau de atenuação e dispersão da luz incidente na água • Fatores:

Partículas orgânicas e inorgânicas (areia, silte, argila)

Sólidos suspensos

Plâncton e outros microorganismos • Alterações: Erosão margens (rios e lagos)

Sazonalidade

Lançamento efluentes (domésticos/industriais) Mineração

• Problemas: Diminuição fotossíntese

Prejuízo aos usos da água (custo de tratamento)

Indicadores de Qualidade da Água

Turbidez (NTU)

Águas Naturais: 0-40-100 NTU Consumo humano (< 5 NTU)

Modelling the risk of mortality of Corbicula fluminea (Müller, 1774) (Bivalvia: Corbiculidae) exposed to different turbidity conditions

Indicadores de Qualidade da Água

pH – Potencial Hidrogeniônico

Relação numérica do equilíbrio [H+_{] e [OH}-_] pH= -log [H+_{] (0-14)}

• Influencia:

Distribuição espécies Precipitação de metais

Solubilização de compostos (ex: P) Corrosão em tubulações

• Águas Naturais: 6-9

•Alterações: Fotossíntese e Respiração

Lançamentos esgotos (doméstico/industrial) • Importância unidade logaritmo base 10

Indicadores de Qualidade da Água

Condutividade (µS/cm)

Capacidade da água conduzir corrente elétrica

• Fatores: Substâncias iônicas (+ e -)

Cátions e Ânions

• Características do Meio – “identidade da bacia”

• Alterações: Lançamento efluentes (domésticos/industriais) Variações bruscas

• Relação: Sólidos Totais Dissolvidos Íons (Ca, Mg, Cl, Na, K, etc) •Águas Naturais: 0-100 µS/cm

Condutividade (uS/cm)

Variação Espacial – Área urbana

0,00 20,00 40,00 60,00 80,00 100,00 120,00 140,00 160,00 180,00 200,00 0 1 2 3 4 5 6 Co nd utiv ida des (uS /cm ) Estações de Coleta

Indicadores de Qualidade da Água

Alcalinidade Total (mEq/L de CaCO₃ ou mg/L)

Capacidade da água absorver ácidos (capacidade-tampão)

Fatores: Carbonatos/Bicarbonatos (CO₃-2_{, HCO}

3-) Hidróxidos (OH-₎

Na, K, Mg, Ca

• Alterações: Lançamento efluentes (domésticos/industriais) Relação direta com Condutividade

•Titulação com H₂SO₄ pH 4,35

Indicadores de Qualidade da Água

Cloreto (mg/L)

Origem natural: Dissolução de minerais, intrusão de águas salinas

Origem antropogênica: Lançamentos domésticos e industriais, águas de irrigação

• Alterações:

Lançamento efluentes (domésticos/industriais)

Relação com Sólidos Dissolvidos e Condutividade • Padrão CONAMA águas naturais: <250 mg/L

Indicadores de Qualidade da Água

Sólidos (mg/L)

• Material suspenso ou dissolvido em água que permanece como

resíduo após evaporação ou calcinação (103-105°C; 450°C-600°C).

• ST = STS + STD

STS: Sólidos Totais Suspensos (retido em filtro 1,2 µm-0,45 µm) STD: Sólidos Totais Dissolvidos (atravessa o filtro)

(450 o_C-600 o_C)

Indicadores de Qualidade da Água

Sólidos (mg/L)

ST = STS + STD

- STS: Relação com Turbidez (NTU)

Indicadores de Qualidade da Água

Sólidos Totais

Sólidos Totais Suspensos

Indicadores de Qualidade da Água

y = 0,8914x + 0,0845 R² = 0,7575 0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 35,00 40,00 45,00 50,00 0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 ST S (mg /L ) Turbidez (NTU) Turbidez (NTU) x STS (mg/L)

Indicadores de Qualidade da Água

Oxigênio Dissolvido – OD (mg/L ou % Saturação OD)

Essencial à vida aquática

Um dos principais indicadores de qualidade e poluição hídrica • Fatores: Temperatura (o_C) Pressão Atmosférica (mmHg) Salinidade Fotossíntese Respiração • Métodos

Winkler (Fixação em campo e Titulação) Sensores de leitura direta

Winkler modificado (Fixação em campo e Titulação)

Oxigênio Dissolvido – OD (mg/L % Saturação OD)

• Solubilidade OD: Temperatura (°C) Pressão (mmHg) Salinidade

Cs: Concentração de saturação de OD: Concentração de equilíbrio dinâmico de OD no líquido (mg/L)

Importante:

- Elevação da Temperatura: Redução Cs de OD - Elevação Altitude: Redução Cs de OD

- Elevação Salinidade: Redução Cs de OD

Cs – Concentração de Saturação de OD

Exercício: Calculo de Cs em função da Temperatura e

Pressão Atmosférica.

1. Qual Cs em um rio a 27°C a nível do mar?

2. Qual Cs em um corpo hídrico a 22°C e 600 m de

altitude?

Rio 1

Rio 2

OD = 5 mg/L

OD = 5 mg/L

T°C = 30,7°C T°C= 22,3°C

Mesma altitude = 1100m

Qual possui maior %Saturação OD ?

Percentual de Saturação de OD (%)

Percentual máximo de OD em determinada

T

o

_{C e Pressão}

Indicadores de Qualidade da Água

DBO Demanda Bioquímica de Oxigênio (mg/L)

Quantidade de oxigênio necessária para oxidar a matéria orgânica por decomposição microbiana aeróbia.

Método indireto de determinação da Matéria Orgânica. • Avalia

Lançamento de Poluição – Matéria Orgânica Eficiência de ETE

• Teste Padrão: Diferença na Concentração de OD Incubação: 5 dias/20°C

DBO_5,20 = OD Inicial – OD Final (mg/L)

Indicadores de Qualidade da Água

DQO Demanda Química de Oxigênio (mg/L)

Quantidade de oxigênio necessária para oxidação da matéria orgânica através de um agente químico (dicromato de potássio em meio ácido) DQO > DBO: Avalia a quantidade M.O. biodegradável e não-biodegradável

Indicadores de Qualidade da Água

Organismos Indicadores de Contaminação Fecal

Microorganismos do grupo coliformes capazes de fermentar lactose (44o_C-45ºC)

Principais: Escherichia coli, Klebsiella, Enterobacter, Citrobacter. - Coliformes Termotolerantes (antigo Coliformes Fecais)

Indicadores de Qualidade da Água

Nitrogênio - Série (mg/L ou µg/L)

Formas: Nitrogênio Total

Nitrogênio Orgânico

Nitrato / Nitrito / Amônia

N-Amônia - Tóxica a organismos aquáticos NH₃ livre ( pH)

NH4+ ionizada ( pH ou neutro) Decomposição micro-organismos OD

N-Nitrato NO₃- _{: Composto estável} Nutriente fundamental plantas/algas OD

NH

₃

NO

₂-

NO

₃

-Forma reduzida Forma oxidada

Meio Anaeróbio Meio Aeróbio

Forma Intermediária Instável

Fósforo (mg/L ou µg/L)

P-Orto

Principal forma assimilada

Baixas concentrações: rapidamente absorvida plantas e algas PT: Indicador de Eutrofização dos corpos hídricos

Indicadores de Qualidade da Água

Óleos e Graxas (mg/L )

• Substâncias orgânicas • Insolúveis em água

• Raramente encontradas em águas naturais Ácidos graxos Óleos Gorduras •Origem: Efluentes (domésticos/industriais) Oficinas Postos Combustíveis

Indicadores de Qualidade da Água

Fenóis (mg/L )

• Compostos orgânicos aromáticos (1 ou 2 hidroxilas ligas a um anel aromático)

• Origem:

Efluentes domésticos e industriais diversos (químicos,

farmacêuticos e siderúrgicos, de fábricas de matéria plástica, etc)

Pouca origem natural: decomposição M.O (folhas, raízes) decomposição bioquímica de organismos.

Indicadores de Qualidade da Água

Fenóis (mg/L )

Clorofenóis (reação com cloro): Odor e sabor desagradáveis na água potável

Diminuição OD

Tóxico a organismos aquáticos e homem Recomendação geral: < 0,003 mg/L

Indicadores de Qualidade da Água

Metais (mg/L ou µg/L)

• Elementos-traço originados da crosta e despejos industriais. • Tóxicos, Bioacumulativos em cadeias e Carcinogênicos.

Cádmio, Cobre, Cromo, Cobre, Chumbo, Mercúrio, Níquel, Zinco, Arsênio.

Maiores concentrações no Sedimento

Indicadores de Qualidade da Água

Sedimentos (mg/L ou µg/L)

O sedimento pode ser considerado como o resultado da integração de todos os processos que ocorrem em um ecossistema aquático, além de ser, devido à sua capacidade de acumulação de compostos, um dos mais importantes compartimentos na avaliação do nível de contaminação

ambiental (ESTEVES, 2011).

Geralmente a concentração de elementos de despejos pontuais ou difusos são maiores no sedimento que na coluna d'água (LITERATHY et al.,1987).

Representam uma fonte potencial secundária de poluição e sua análise tem se tornado cada vez mais importante no monitoramento ambiental.

Coleta com draga

Sedimentos (mg/L ou µg/L)

• Granulometria (areia, silte e argila), Sólidos (Totais, Fixos e Voláteis) e Umidade.

• Inorgânicos: Alumínio, Cádmio, Chumbo, Cobre, Cromo, Fósforo, Ferro, Manganês, Mercúrio, Níquel, Nitrogênio e Zinco.

• Orgânicas:

Pesticidas Organoclorados: Aldrin, BHC Alfa, BHC Beta, BHC Delta, Cis e Trans Clordano, DDD, DDE, DDT, Dieldrin, Endosulfan I e II, Endosulfan Sulfato, Endrin, Heptacloro, etc

.

Indicadores de Qualidade da Água

Publicação Importante:

GUIA NACIONAL DE COLETA E PRESERVAÇÃO DE AMOSTRAS ÁGUA, SEDIMENTO, COMUNIDADES AQUÁTICAS E EFLUENTES LÍQUIDOS