Programa de Pós-Graduação em Tecnologias Ambientais - PPGTAMB

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Universidade Tecnológica Federal do Paraná – UTFPR

Programa de Pós-Graduação em Tecnologias Ambientais - PPGTAMB Universidade Tecnológica Federal do Paraná – UTFPR

Av. Brasil, 4232 - Bloco A – Sala 203 - CEP 85.884-000 – Medianeira - Paraná (45) 3240-8075 www.md.utfpr.edu.br/ppgtamb ppgtamb-md@utfpr.edu.br

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GABARITO DA PROVA ESCRITA DO PROCESSO SELETIVO PARA TURMA 2013 DO PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM TECNOLOGIAS AMBIENTAIS - PPGTAMB

Prezado candidato(a), leia atentamente as instruções para a realização da prova escrita, vinculada ao Processo Seletivo 2013 do Programa de Pós-Graduação em Tecnologias Ambientais – PPGTAMB. INSTRUÇÕES:

Somente serão avaliadas as respostas que estiverem escritas em caneta, respeitando-se o espaço destinado a elas (linhas ou quadro). Quaisquer comentários, independentemente se relacionados às respostas ou não, serão desconsiderados, e, portanto, não pontuados.

A avaliação escrita tem valor igual a 100 pontos.

Todas as questões possuem o mesmo valor: 12,5 pontos. Se desejar, utilize o verso das folhas como rascunho. A interpretação das questões faz parte da avaliação. Boa prova!

1. Qual é a interação na relação Ecológica dos exemplos: I. Carrapatos fixos a pele de um mamífero sugando seu sangue.

II. Uma tênia (platelminto) vivendo alojada no intestino de um mamífero. III. Pulgões retirando seiva elaborada de certas plantas.

a) Canibalismo. b) Competição. c) Mutualismo. d) Sociedade. e) Parasitismo.

Depois de escolher o tipo de interação, defina-a:

Alternativa correta: e) Parasitismo. O parasitismo se caracteriza por uma relação entre dois organismos: um hospedeiro e um parasita. É uma relação desarmônica na qual somente uma das partes leva vantagem, o parasita que obtém do hospedeiro abrigo e alimento. O hospedeiro leva desvantagem.

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2. Um laticínio que possui uma vazão de despejos de 10 L.s-1, lança-os em um corpo receptor classe II que possui uma vazão de 190 L.s-1. A tabela a seguir caracteriza o efluente final lançado ao corpo receptor:

Poluente Unidade Concentração

DBO mg.L-1 50 DQO mg.L-1 120 pH - 7,5 Nitrato mg.L-1 9 P-total mg.L-1 18 OG (animais) mg.L-1 25

Avaliando a concentração de fósforo total apresentada, de 18 mg.L-1, esse efluente poderá continuar sendo lançado sem problemas ao corpo receptor (classe II), ou seja, ele atende à legislação vigente? Caso não, qual deverá ser a eficiência mínima do sistema de tratamento dessa indústria quanto à remoção do fósforo total?

Observação: Não há padrão de lançamento, especificado na Resolução CONAMA n 430/2011, para esse poluente. Segundo a Resolução CONAMA n 357/2005, o teor de fósforo total para um Rio classe II (ambientes lênticos) é 0,030 mg/L.

Dados: A concentração de P-total a montante do lançamento é de 0,01 mg.L-1. Realizando um balanço de massa para o ponto de lançamento do efluente tem-se:

Onde Q se refere à vazão (L.s-1) e C se refere à concentração de fósforo total (mg.L-1).

Utilizando-se o balanço de massa e os dados fornecidos encontra-se a concentração de fósforo total que seria encontrada caso não houvesse o tratamento: , portanto,

maior que o limite permissível.

Para o cálculo da eficiência de tratamento requerida, inicialmente utiliza-se o balanço de massa para encontrar o valor máximo da concentração de fósforo total no efluente, para que o limite de 0,030 mg.L-1 para a concentração do rio a jusante seja atendido.

Para que esta concentração máxima seja contemplada, faz-se um cálculo da eficiência de remoção do fósforo:

, sendo assim, para um concentração

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3. Um importante parâmetro de qualidade de águas e efluentes é o potencial hidrogeniônico. Neste contexto:

a) Defina potencial hidrogeniônico.

O potencial hidrogeniônico (pH) consiste num índice que indica a acidez, neutralidade ou alcalinidade de um meio qualquer. As substâncias em geral, podem ser caracterizadas pelo seu valor de pH, sendo que este é determinado pela concentração de íons de Hidrogênio (H+). O pH pode ser calculado pela expressão pH= - log([H+]), sendo que seu valor varia de 0 a 14.

b) O potencial hidrogeniônico da água das chuvas (pluviais) é maior, menor ou igual a 7? Existe algum fator natural ou antropogênico que pode modificar esta característica? Justifique sua resposta com exemplos, esquemas e/ou reações.

Menor que 7 devido ao CO2 da atmosfera. Sim, tanto natural (vulcões) quanto antropogênico

(indústrias), que contribuem com a emissão de dióxido de enxofre, dióxido de carbono e óxidos de nitrogênio. Reações de formação de H2SO3, H2SO4, HNO3.

4. O biogás, fonte de energia renovável tem encontrado grande aplicação nos processos agroindustriais, é obtido a partir da estabilização anaeróbia da matéria orgânica. Neste contexto, responda:

a) Quais são os principais constituintes do biogás? Metano (CH4), Gás carbônico (CO2) e Gás sulfídrico (H2S)

b) Comente sobre as possibilidades de aplicação do mesmo.

Alguns dos exemplos de aplicação do biogás são: queima direta em caldeiras, alimentação de moto-geradores para conversão de energia térmica em elétrica.

c) Por que a purificação deste gás se faz necessária?

O gás carbônico é indesejável, pois diminui a eficiência do sistema de queima do biogás. O gás sulfídrico é indesejável, pois é muito corrosivo.

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5. Um analista recebeu no laboratório de análise ambiental uma amostra de água residual de uma indústria de fabricação de papel, contendo um teor desconhecido de sulfeto. Para descartar esta água a indústria tratar este sulfeto com peróxido de hidrogênio e para isso necessita saber quanto existe de sulfeto dissolvido. Para a análise, uma amostra de 50,00 mL desta água foi alcalinizada e o sulfeto titulado com 3,50 mL de uma solução de AgNO3 0,100 mol.L-1, sendo a reação dada por:

2 Ag+ + S2- ↔ Ag2S(s)

Qual é a concentração molar de sulfeto na amostra original? Apresente os cálculos para justificar sua resposta.

Trata-se de um problema de determinação da concentração desconhecida de uma solução, via titulação. No ponto de equivalência, tem-se: .

Utilizando-se a base molar, e observando-se que cada mol de íon sulfeto possui dois equivalentes, temos: . Sendo assim, temos: , onde CAg e CS são as

concentrações molares das soluções de prata e sulfeto, respectivamente, e VAg e VS são os volumes

utilizados na titulação.

Deste modo, a concentração de íons sulfeto na amostra analisada é 3,5x10-3 mol.L-1.

6. Cite funções hidrológicas da vegetação ripária englobando aspectos físicos, químicos e biológicos. Físicos: Controle dos processos envolvidos na dinâmica e hidráulica dos canais de drenagem; geração do escoamento direto produzido por uma dada chuva; redução da deposição e arraste de sedimentos advindos da erosão das barrancas dos canais; aporte de galhos, troncos e resíduos vegetais para o canal, promovendo a dissipação de energia; retenção de sedimentos; controle da temperatura da água. Químicos: Controle da qualidade da água por meio da retenção física e biológica de nutrientes. Biológicos: Aporte de galhos, troncos e resíduos vegetais para o canal, promovendo a criação de microhabitats para peixes e invertebrados; retenção de propágulos; fornecimento de alimento para o ecossistema aquático.

7. Um dos maiores desafios da sociedade moderna envolve o desenvolvimento e aproveitamento de novas fontes de energia, tendo em vista o aumento populacional do planeta e consequente aumento da demanda por energia. Sobre a questão energética, responda o que se pede:

a) Quais critérios devem ser levados em conta ao se analisar a possibilidade de aproveitamento de uma nova fonte energética?

O potencial de aproveitamento da fonte de energia em curto, médio e longo prazo; o rendimento esperado desta fonte; o custo de desenvolvimento, construção e operação da fonte e os impactos

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envolvidos, compreendendo os ambientais, sociais, de segurança militar e econômica, e como esses impactos podem ser minimizados.

b) Liste pelo menos quatro exemplos de fontes de energia não-renováveis e outros quatro exemplos de fontes de energia renováveis.

Fontes de energia não-renováveis: Petróleo, nuclear, xisto, gás natural. Fontes de energia renováveis: Solar, eólica, biocombustíveis, hidroelétrica.

8. Considerando a necessidade do preparo de uma solução 0,5 mol.L-1 de Hidróxido de Sódio, NaOH (40 g.mol-1) para utilização em uma determinada análise química:

a) Descreva o procedimento experimental caso se necessite preparar 500 mL desta solução.

Inicialmente calcula-se a massa de NaOH requerida. A concentração molar é dada pela razão: mols de soluto / volume de solução (L). Sendo assim, para o preparo de 0,5 L de solução com concentração 0,5 mol.L-1 são requeridos 0,25 mols. Utilizando-se a massa molar da substância 40 g.mol-1 tem-se que a massa necessária de NaOH é 10 g (sendo desconsiderada as impurezas).

Na sequência, utilizando-se uma balança (analítica ou de precisão) procede-se a pesagem do reagente. Este então é diluído em quantidade suficiente de água destilada, utilizando-se um béquer e um bastão de vidro. A solução então é transferida para um balão volumétrico de 500 mL e seu volume completado, observando-se o menisco. É importante homogeneizar a solução preparada. Transfere-se a solução para um frasco (em plástico) onde a solução será armazenada. O frasco deve ser imediatamente rotulado.

Obs. Para uma correta concentração, a solução preparada deve ser padronizada.

b) Descreva o procedimento experimental caso se deseje preparar 1L de uma solução de concentração igual a 0,05 mol.L-1 de Hidróxido de Sódio, a partir da solução preparada no item a.

Mede-se 100 mL da solução em estoque utilizando-se uma proveta, transfere-se este volume para um balão volumétrico de 1000 mL, então, completa-se o volume, observando-se o menisco. É importante homogeneizar a solução preparada. Posteriormente, transfere-se para um frasco onde a solução preparada será armazenada, sendo este imediatamente rotulado.