01 QA primeiro modulo

(1)

UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE Centro de Ciências e Tecnologia Agroalimentar

Unidade Acadêmica de Agronomia e Tecnologia de Alimentos

Qualidade da

Qualidade da Água

Água

Professora: Érica Cristine (erica@ccta.ufcg.edu.br ) Cursos: Engenharia Ambiental e de Alimentos

Qualidade da

Qualidade da Água

Água

PRIMEIRO MÓDULO

(2)

1. 1. Noções básicas

Noções básicas

1.1 Importância da Água

1.2 Distribuição da Água

1.3 Introdução à Qualidade da Água

(3)

A água e a origem da vida

•Origem da Terra:

•Bola incandescente

3

•Bola incandescente

•Resfriando-se com o tempo

•À medida que resfriava alguns gases foram liberados:

amônia, hidrogênio, metano e vapor d’água.

•A água evaporada transformou-se em chuvas torrenciais

•Essa água formou os lagos, os rios, os mares, os oceanos e a

(4)

A água

Ocorrência:

A água ocorre nos vários estados da matéria: líquido (água), sólido (gelo, geada), gás (vapor d'água)

- Estado líquido: Predominante (oceanos,

4

- Estado líquido: Predominante (oceanos, lagos e rios)

- Estado sólido: Calotas polares (gelo) - Gás: Presente na atmosfera (um dos

gases que compõe a atmosfera)

Constituição da Atmosfera: Oxigênio - 20,95% Nitrogênio -76,08% Argônio - 0,93% Dióxido de Carbono - 0,04% Vapor d'água – 1% Outros – 1%

(5)

Importância da água

A água é o bem mais

importante do planeta

e para o planeta!

O planeta Terra possui mais água do que qualquer outra substância em

5

O planeta Terra possui mais água do que qualquer outra substância em

sua estrutura.

A água faz parte dos minerais e rochas, constitui os oceanos, lagos, rios

e lençóis subterrâneos.

É fonte de vida primordial para todas as plantas e também é muito

importante para a vida dos animais, pois eles dependem dela para a respiração, a digestão e a reprodução, assim como o homem

(6)

Importância da água

FUNÇÕES PRINCIPAIS DA ÁGUA

biológica (água para as necessidades básicas humanas

e animais);

ecossistemas ( meio ambiente para seres aquáticos); técnica (usos onde a água desempenha papel de

técnica (usos onde a água desempenha papel de

matéria-prima na industria e agricultura ou residenciais não básicos);

simbólica ( usos associados a valores sociais e

(7)

Importância da água

A maior parte do corpo humano é composta por água, assim como na maioria dos seres vivos. A água é o maior elemento em quantidade nas células e no sangue dos animais e também na seiva das plantas.

(8)

Importância da água

(9)

Importância da água

9

Cerca de 2,5 l /dia

(10)

Importância da água

A água no corpo humano

Os teores de água dentro do corpo humano variam. Os órgãos com mais água são os pulmões e o fígado

(86%), seguidos pelos rins (83%), sangue (81%) e (86%), seguidos pelos rins (83%), sangue (81%) e posteriormente o cérebro, os músculos e o coração (75%)

(11)

Importância da água

A água no corpo humano

Sintomas de desidratação:

Perda de 1% a 5% de água

Sede, pulso acelerado, fraqueza

Dor de cabeça, fala confusa, visão turva

Delírio, língua inchada, morte

Uma pessoa pode suportar até 50 dias sem comer, mas apenas 4 dias sem beber água.

(12)

Distribuição da água na Terra

(13)

(14)

(15)

(16)

(17)

RANKING DOS PAISES MAIS RICOS EM RECURSOS HIDRICOS RENOVÁVEIS - FAO 2002

Ranking País Continente

Recursos Hídricos Renováveis

(km3/ano)

Ranking País Continente

Recursos Hídricos Renováveis

(km3/ano)

1 Brasil América do Sul 8233 165Líbia África

Setentrional 0.6

2 Rússia Ásia e Europa 4507.3 166Singapura Ásia 0.6

3 USA América do

Norte 3069.4 167Cabo Verde

África

Ocidental 0.3

4 Canadá América do

Norte 2902 168Djibuti África Oriental 0.3

5 China Ásia 2896.6 169Emirados Árabes

Unidos Ásia 0.2

17

Unidos

6 Indonésia Ásia 2838 170Antigua e

Barbuda América Central 0.1

7 Colômbia América do Sul 2132 171Bahrein Ásia 0.1

8 Peru América do Sul 1913 172Barbados América Central 0.1

9 Índia Ásia 1907.8 173Faixa de Gaza

(PA) Ásia 0.1

10 Rep. Democrática

do Congo África Central 1283 174Malta Europa 0.1

11 Venezuela América do Sul 1233.2 175Qatar Ásia 0.1

12 Bangladesh Ásia 1210.6 176Bahamas América Central 0

13 Mianmar Ásia 1045.6 177Kuwait Ásia 0

14 Chile América do Sul 922 178Maldivas Ásia 0

15 Vietnã Ásia 891.2 179São Cristóvão e

(18)

• O Brasil é um país privilegiado no que diz respeito à quantidade de água.

• Porém, sua distribuição não é uniforme em todo o

território nacional.

O Brasil possui cerca de 13 % da água doce disponível no mundo

Distribuição da Água no Brasil

• Cerca de 47% dos recursos hídricos do planeta estão na América do Sul;

• Grande parte concentrada no Rio Amazonas, o maior rio do mundo em

extensão e volume d’água, que corta seis países: Brasil, Peru, Equador, Colômbia, Venezuela e Bolívia.

Floresta amazônica

73% está na bacia

Amazônica 27% no resto do país

Atendem 95% da população Atendem 5 % da

(19)

Distribuição da Água no Brasil

(20)

(21)

DISTRIBUIÇÃO DOS RECURSOS HÍDRICOS NO BRASIL DISTRIBUIÇÃO DOS RECURSOS HÍDRICOS NO BRASIL

Norte = 65,5%

Norte = 65,5% Nordeste = 3,8 %Nordeste = 3,8 %

Centro Centro--Oeste = 16,7%Oeste = 16,7% Sudeste = 6,7% Sudeste = 6,7% Sul = 7,3% Sul = 7,3%

(22)

VAZÃO MÉDIA

POR HABITANTE

NO BRASIL

500 1.000 1.700 4.000 10.000 m3 per capita

Muito pobre Pobre Regular Suficiente Rico Muito rico

(23)

É analisada através de um conjunto de condições físicas,

químicas e biológicas

Esta análise é fundamental para:

Caracterizar a ocorrência de uma determinada atividade poluidora

Prevenir a transmissão de doenças de veiculação hídrica

Estabelecer os meios para que se satisfaça determinado uso da água

(24)

“A Qualidade da água

existente

é resultante de

fenômenos naturais e da atuação do homem”

Na natureza a água nunca é pura!

24

Processos do ciclo hidrológico Uso e ocupação do solo na bacia

(25)

“Qualidade da água

desejável

é função dos seus

usos

previstos”

(26)

É de responsabilidade do

engenheiro

ambiental

o controle e a recuperação

da qualidade da

água

, do ar e do solo

.

da qualidade da

água

, do ar e do solo

.

(27)

O caso do Semi-Árido

Brasileiro

A região semi-árida apresenta

freqüentemente problemas

relacionados a escassez e a

qualidade da água devido ás condições climáticas instáveis,

caracterizadas por longos

períodos de estiagem, baixo

60% do NE

Precipitação: 250 a 800 mm/ano Evaporação: 2000 mm/ano

períodos de estiagem, baixo

regime pluviométrico e

elevada evaporação. A

evaporação elevada causa

concentração de sais e deteriora

a qualidade da água

(principalmente para usos

(28)

O caso do Semi-Árido

Brasileiro

A maioria dos rios são

intermitentes, o que gera a necessidade de reservação da água e geralmente faz com que o deflúvio resultante do período

chuvoso represente uma

verdadeira “lavagem” da bacia.

O material carreado é lançado nos açudes, e contribui, dentre outros fatores, para o aumento da sua turbidez e diminuição da transparência das suas águas

(29)

PARA CASA

•Capítulo 01

29

•Texto: A Questão da Água no Nordeste

(30)

2. Fatores intervenientes na

qualidade da água

2 2..1

1 Usos

Usos da

da água

água

2 2..2

2 Processos

Processos do

do ciclo

ciclo hidrológico

hidrológico

2 2..2

2 Processos

Processos do

do ciclo

ciclo hidrológico

hidrológico

(31)

Usos da água

A gestão dos recursos hídricos deve sempre proporcionar o uso

múltiplo das águas (Lei 9.433 / 97)

31 LAZER IRRIGAÇÃO INDÚSTRIA ABASTECIMENTO AQUICULTURA

(32)

Tipos de usos da água

CONSUNTIVOS

Retirada da água das coleções hídricas naturais Há perdas entre o que é derivado e o que retorna

ao curso natural

32

NÃO CONSUNTIVOS

Desempenhados na própria coleção hídrica

natural

O que é derivado retorna ao curso natural

(33)

Utilização Usos Consuntivos Usos nâo Consuntivos

Doméstica Bebida, alimentação, higiene, limpeza, saúde,

climatização, decoração/paisagismo

Pública (municipal/urbana) Limpeza, irrigação de jardins, fontes

decorativas e combate a incêndios/segurança Lazer

Agência/Pecuária

Agricultura irrigada, dessedentação de animais (bebida), geração de alimentação

para pecuária e higiene

Piscicultura, aquacultura

Industrial/Agroindustrial

Produção com uso de água no processo de

fabricação, reprocessamento, refrigeração, Conservação, transporte hidráulico

Tipos de usos da água

33

higiene, limpeza e preparo de alimentos

Energética Hidroeletricidade, refrigeração e produção

matriz

Navegação Transporte e suporte aos meios de transporte

Recreação/Lazer Paisagismo, efeito estético e turismo Desporte e lazer

Águas Minerais/Termais/Terapêuticas Bebida e alimentação Lazer, turismo,saúde e tarapêutica

Diluição/Destino final (rejeição) Diluição, transportes de resíduos e

recuperação dos corpos de água (1)

Controle/Ecológica

Controle de cheias, microdrenagem urbana, drenagem agrícola, macrodrenagem, controle

de erosão/assoreamento e conservação da flora e da fauna (proteção de ecossistemas) Fonte: Adaptado de Frade e Alves (1991)

(34)

Derivação de água para uso consuntivo,

no mundo.

Tipos de usos da água

34

Derivação de água para uso

consuntivo setorial em

Estados selecionados,

(35)

Tipos de usos da água

Utilização consuntiva diária per

35

Utilização consuntiva diária per

capita

de água nos setores: doméstico, industrial e de produção de alimentos.

(36)

Qualidade x Uso da Água

Os requisitos de qualidade de uma água são

função de seus usos previstos

São estabelecidos de forma a minimizar os riscos

associados a cada perigo identificado

PERIGOS ASSOCIADOS A AGUA: RISCOS ASSOCIADOS: - Presença de microorganismos

patogênicos

- Presenças de substâncias ou compostos químicos e radioativos na sua composição

-Contaminação microbiológica

-Do homem e outros organismos vivos

-Dos cursos d´água e do solo -Contaminação química

-Do homem e outros organismos vivos

-Dos cursos d´água e do solo -Degradação de materiais e

(37)

(38)

(39)

Uso na cozinha

Preparo de alimentos Higiene pessoal

(40)

Consumo de água em litros, no uso doméstico no Brasil

Uso doméstico

40

Estados Unidos: 600 L por habitante dia

Sertão:

10 L por habitante dia

(41)

Uso mais nobre e prioritário, deve apresentar

características sanitárias e toxicológicas adequadas, pois, se poluída, causa uma série de doenças ao homem:

Isenta de substâncias químicas prejudiciais à saúde

Uso doméstico – Requisitos de

qualidade

Isenta de organismos prejudiciais à saúde Adequada para serviços domésticos

Baixa agressividade e dureza

Esteticamente agradável (baixa turbidez, cor, sabor e

(42)

Uso para irrigação

A irrigação de culturas agrícolas é uma prática utilizada de

forma a complementar a necessidade de água, naturalmente promovida pela precipitação, proporcionando teor de umidade ao solo suficiente para o crescimento das plantas.

(43)

Uso para irrigação

É o uso da água de maior

consumo (70%) demandando cuidados e técnicas especiais para o aproveitamento racional com o mínimo de desperdício

Quando utilizada de maneira Quando utilizada de maneira

incorreta, além de problemas quantitativos, a irrigação pode afetar drasticamente tanto a qualidade dos solos quanto a

dos recursos hídricos

superficiais e subterrâneos (fertilizantes, corretivos e agrotóxicos)

Eficiência no uso da água para irrigação, no mundo

(44)

A qualidade da água depende do tipo cultura que será

irrigada, em geral:

Hortaliças ou produtos ingeridos crus ou com

casca:

Isenta de organismos prejudiciais à saúde

Irrigação – Requisitos de qualidade

Isenta de organismos prejudiciais à saúde

Salinidade não excessiva

Demais plantações:

Isenta de substâncias químicas prejudiciais ao solo e às

plantações

(45)

Dessedentação de animais

O Brasil possui o maior

rebanho bovino do mundo e, também, rebanhos expressivos de aves e suínos

A demanda por dessedentação

animal representa 7% da

demanda total consumida no país

(46)

Dessedentação de animais – requisitos

de qualidade

Isenta de substâncias químicas prejudiciais

à saúde dos animais

Isenta de organismos prejudiciais à saúde

(47)

Matéria prima

Indústria de alimentos, de bebidas e farmacêutica

Geração de energia

Operações de troca térmica Geração de vapor Água de resfriamento

Uso industrial

Água de resfriamento Operações auxiliares Preparação de reagentes Lavagem de peças e equipamentos

(48)

Consumo de água nas indústrias (Barth, 1987 apud ANA 2000)

Tipo de indústria Consumo

Laminação de aço 85 m3 _{por tonelada de aço}

Refinação do petróleo 290 m3 _{por barril refinado}

Indústria têxtil 1000 m3 _{por tonelada de tecido}

Uso industrial

Indústria têxtil 1000 m3 _{por tonelada de tecido}

Couros-Curtumes 55 m3 _{por tonelada de couro}

Papel 250 m3 _{por tonelada de papel}

Saboarias 2 m3 _{por tonelada de sabão}

Usinas de açúcar 75 m3 _{por tonelada de açúcar}

Fábrica de conservas 20 m3 _{por tonelada de conserva}

Laticínios 2 m3 _{por tonelada de produto}

Cervejaria 20 m3 _{por m}3 _{de cerveja}

Lavanderia 10 m3 _{por tonelada de roupa}

(49)

Uso industrial

INDÚSTRIA DE ALIMENTOS

(50)

Uso

industrial

–

requisitos

de

qualidade

Água é incorporada ao produto (ex. bebidas)

Isenta de substâncias químicas prejudiciais à saúde Isenta de organismos prejudiciais à saúde

Esteticamente agradável (baixa turbidez, cor, sabor e odor)

Água não entra em contato com o produto (ex.

refrigeração)

Baixa dureza

Baixa agressividade

Água entra em contato com o produto Variável com o produto

(51)

(52)

Geração de energia

A energia hidráulica transformada em energia elétrica

tem sido um dos

usos mais freqüentes

dos recursos

hídricos. As hidrelétricas utilizam barragens para

regularizar a vazão e criar o desnível necessário à

produção de energia.

(53)

(54)

Geração de energia – Requisitos de

qualidade

Usinas hidreléticas Baixa agressividade

Usinas nucleares ou termelétricas Usinas nucleares ou termelétricas

(55)

Transporte de carga e passageiros

É um dos usos que requer ó mínimo de qualidade,

sendo em alguns casos uma fonte de poluição

Navegação

(56)

Sabor e odor não objetáveis, ou seja, não devem causar

desconforto

Livre de substâncias que sejam agressivas as embarcações

e que proliferem excessivamente as vegetações

(57)

Aqüicultura

Criação de organismos aquáticos de interesse para o

(58)

Criação de animais

Isenta de substâncias químicas prejudiciais à saúde dos animais e

dos consumidores

Isenta de organismos prejudiciais à saúde dos animais e dos

consumidores

Disponibilidade de nutrientes

Aqüicultura – Requisitos de qualidade

Criação de vegetais

Isenta de substâncias químicas tóxicas aos vegetais e aos

consumidores

(59)

Recreação e lazer

Atividades de contato primário (contato direto

com o meio líquido, ex.: natação, surfe)

Atividades de contato secundário (não há contato

direto com o meio líquido, ex.: pesca, lazer contemplativo)

(60)

Atividades de contato primário:

Não deve apresentar organismos patogênicos e substâncias tóxicas em concentrações que possam causar danos à saúde pelo contato com a pele ou por ingestão

Recreação e lazer – requisitos de

qualidade

danos à saúde pelo contato com a pele ou por ingestão

Isenta de substâncias químicas prejudiciais à saúde Isenta de organismos prejudiciais à saúde

Baixos teores de sólidos em suspensão e óleos e graxas Atividades de contato secundário:

(61)

Diluição de despejos

Transportar ou diluir os despejos neles lançados

Não deve ser recomendada em substituição ao

tratamento dos despejos

Deve somente ser utilizada para a carga residual das

estações de tratamento

(62)

(63)

Ciclo hidrológico

Sucessão de fases que a água percorre ao

passar da atmosfera para a superfície e

vice-versa

(64)

Ciclo hidrológico

Energia Solar através da radiação (provoca evaporação da

água da terra para a atmosfera);

Ventos (gerados pela rotação e translação da terra) provocam a

circulação do vapor na atmosfera;

Ventos (gerados pela rotação e translação da terra) provocam a

circulação do vapor na atmosfera;

Gravidade:

Causa a queda das gotas de chuva da atmosfera para o solo Causa a movimentação da água no estado líquido através

dos rios até os oceanos

Causa a movimentação da água infiltrada através da superfície do solo para o sub-solo

(65)

(66)

(67)

Processos do ciclo hidrológico

Precipitação Interceptação Transpiração

Evaporação da superfície líquida

Evaporação da superfície líquida Evaporação da água dos solos

Infiltração

Escoamento superficial

Escoamento sub-superficial

Escoamento de base ou subterrâneo

67

(68)

Precipitação

É toda água proveniente do meio atmosférico que atinge a superfície terrestre. Neblina, chuva, granizo, orvalho, geada e

neve são formas diferentes de precipitações. Tipos de precipitaçãoTipos de precipitação

A formação das precipitações está ligada à ascensão das massas de

ar, que pode ocorrer devido a convecção térmica, relevo ou ação frontal de massas:

Precipitações Convectivas

Precipitações Orográficas

Precipitações Frontais

(69)

(70)

(71)

A qualidade da água de chuva depende da qualidade

do ar no local de sua precipitação

As partículas sólidas e os gases presentes na atmosfera

são dissolvidos pelas águas que caem na forma de

Precipitação x Qualidade da água

são dissolvidos pelas águas que caem na forma de precipitação

(72)

Tem efeito diluidor sobre a concentração de alguns

parâmetros de qualidade, principalmente nas

camadas mais próximas da superfície do reservatório.

Precipitação em reservatórios

(73)

Processo pelo qual a precipitação é captada e retida acima da superfície do solo, devido principalmente à presença de vegetação e outros

obstáculos

Pode chegar a até 25%

da precipitação

Interceptação

da precipitação

Uma parte da água interceptada

é evaporada e a outra é drenada para o solo

(74)

Evapotranspiração

Evaporação - Processo físico pelo qual um líquido, através do aumento

de sua temperatura ou da diminuição de pressão, passa para o estado gasoso.

Transpiração – processo pelo qual a água da vegetação passa a

atmosfera na forma de vapor .

Evapotranspiração

= Evaporação + Transpiração

(75)

Causa concentração de sais e deteriora a qualidade da

água (principalmente para usos domésticos)

É mais significativo em reservatórios do semi-árido,

Evaporação x Qualidade da água

É mais significativo em reservatórios do semi-árido,

pois estão mais submetidos ao processo de evaporação, devido as altas temperaturas e a necessidade de se acumular grandes volumes de água para garantir o abastecimento nas estações secas

(76)

Infiltração

É o processo pelo qual a água penetra nas

camadas superficiais do solo e se move para

baixo, em direção ao lençol d’água.

(77)

Infiltração

Depende:

Da água disponível para infiltrar;

Da constituição e declividade do solo; Da cobertura vegetal;

Da cobertura vegetal;

Das quantidades de água e ar, inicialmente presentes

(78)

Infiltração x Qualidade da água

O lixo enterrado em aterros sanitários está sujeito a produzir, sob o efeito das percolações dos excessos da água de chuva, excessos da água de chuva, um líquido contaminante

que se denominado

chorume, cuja migração pode provocar

contaminação das águas subterrâneas

(79)

Escoamento

Define-se como o movimento das águas na superfície do solo, na interface entre a superfície e o interior do solo e no lençol subterrâneo:

Escoamento superficial: a água excedente sobre a superfície do

Escoamento superficial: a água excedente sobre a superfície do solo é impulsionada pela gravidade para as cotas mais baixas, vencendo principalmente o atrito com a superfície do solo;

Escoamento sub-superficial: é o escoamento que se processa nas primeiras camadas do solo, como resultado da infiltração da água da chuva e de sua percolação no meio poroso;

Escoamento subterrâneo: é o escoamento que ocorre nos aqüíferos em direção aos rios e aos mares, sendo responsável pela alimentação dos cursos d´água em épocas de estiagem

(80)

Escoamento x Qualidade da água

O carreamento de materiais pelo escoamento

superficial contribui, dentre outros fatores, para o aumento da turbidez e diminuição da transparência das águas dos reservatórios

Esse processo é mais significativo no semi-árido,

devido a maioria dos rios serem intermitentes, e o deflúvio resultante do período chuvoso representar uma verdadeira “lavagem” da bacia

(81)

PARA CASA

•Capítulo 01: itens 1.1, 1.2 e 1.3

81

•Texto: Água na medida certa (ANA/MMA):

até a página 42

•Texto: Cuidando das águas – Soluções

para melhorar a qualidade dos recursos hídricos – Capítulos 1 e 2

(82)

3. Propriedades da água

3.1 Calor específico

3.2 Densidade

3.3 Massa específica

3.4 Viscosidade

3.5 Tensão superficial

3.6 Capacidade de dissolução

82

(83)

PROPRIEDADES X CARACTERÍSTICAS

•Características próprias •Diferenciam as águas

83

•Características próprias da água

•A distingue dos demais fluidos •Diferenciam as águas naturais entre si •Podem se manifestar em uma ou outra condição

(84)

Por que a temperatura da água do mar não

é igual a temperatura da areia se os dois

estão recebendo o mesmo calor do sol?

84

(85)

Calor específico

Quantidade de energia requerida, por unidade de

massa, para alterar a temperatura de um fluido

Calor específico da água = 1,0 cal/g°C

1,0 cal é energia requerida para elevar em 1°C a

temperatura de 1 grama de água

85

(86)

Calor específico

(87)

Calor específico

Grandes variações de temperatura do meio ambiente

alteram muito pouco a temperatura da água

Água “demora a perder ou ganhar temperatura”

87

Água “demora a perder ou ganhar temperatura”

Crucial importância para a biota do meio aquático e

(88)

Por que a temperatura da água do mar não

é igual a temperatura da areia se os dois

estão recebendo o mesmo calor do sol?

Calor específico da 88 Calor específico da água (1,0 cal/g.°C) >> calor específico da areia (0,2 cal/g.°C)

Quantidade de calor absorvido durante o dia é liberado lentamente á noite

(89)

Por que o gelo flutua na água?

(90)

Massa específica e Densidade

MASSA ESPECÍFICA: Quociente entre a massa e o volume de um fluido ou determinada substância.

90 1 kg

Massa específica do chumbo < Massa específica do isopor

(91)

Massa específica e Densidade

DENSIDADE: Quociente entre a massa específica do líquido, ou do sólido, e a massa específica da água (a 4°C).

91 Densidade do chumbo < Densidade do isopor

11 0,02

(92)

Massa específica e Densidade

Em geral:

ρ do solido > liquido > gases

ÁGUA:

92

ÁGUA:

Anomalia térmica: Valor máximo da massa específica não ocorre na temperatura de

(93)

Massa específica e Densidade

ρ ÁGUA x Temperatura

Temperatura T (°C) Massa específica ρ (kg/m3) 0 (gelo) 917 0(água) 999,8 4 1000 5 1000 10 999,7 93 10 999,7 15 999,1 20 998,2 25 997 30 995,7 40 992,2 50 988 60 983,2 70 977,8 80 971,8 90 965,3 100 958,4

(94)

Massa específica e Densidade

ρ ÁGUA x Temperatura

•

Epilíminio: mais superficial, águas mais quentes e menos densas

Metalímnio: intermediária

94

No Semi-Árido é comum a estratificação dos lagos e

reservatórios

Hipolímnio: mais profunda, águas menos quentes e mais densas

(95)

Massa específica e Densidade

(96)

Massa específica e Densidade

ρ ÁGUA x Sal dissolvido

Água do mar: salinidade ≈ 30 g/L

96

-Temperatura de congelamento: -1,9 °C

Massa específica ≈ 1025 kg/m³

(97)

Massa específica e Densidade

ρ ÁGUA x Sal dissolvido

97

(98)

Por que o gelo flutua na água?

98 Densidade do gelo (0,9) < Densidade da água (1,0) Fração submersa ≈ 90%

(99)

Por que ao virarmos uma garrafa de água e

uma garrafa de mel, a água escorre mais

rápido?

(100)

Viscosidade

VISCOSIDADE DINÂMICA: Traduz a resistência do líquido ao escoamento.

VISCOSIDADE CINEMÁTICA: Quociente entre a viscosidade dinâmica (Pa.s) e a massa específica (kg/m³)

100 dinâmica (Pa.s) e a massa específica (kg/m³)

ρ

µ

ν

=

(101)

Viscosidade

A água é um dos líquidos de menor viscosidade, superior apenas à do benzeno e a da gasolina.

µ =1,01×10-3 _N.s/m2 _{(20ºC) – viscosidade dinâmica}

101 µ_água=1,01×10-3 _N.s/m2 _{(20ºC) – viscosidade dinâmica}

(102)

Viscosidade

A viscosidade dos líquidos é inversamente proporcional à temperatura.

TEMPERATURA VISCOSIDADE

102

(103)

Viscosidade

A viscosidade dos líquidos é inversamente proporcional à temperatura.

ÁGUA:

103

ÁGUA:

Nos líquidos viscosidade depende da força de coesão entre as moléculas, quanto maior a

(104)

Viscosidade

ÁGUA: Temperatura T (°C) Viscosidade dinâmica µ (10-3 N.s/m²) Viscosidade cinemática ν (10-6m²/s) 0(água) 1,781 1,785 4 1,558 1,558 5 1,518 1,519 10 1,307 1,308 15 1,139 1,14 20 1,002 1,003 104 20 1,002 1,003 25 0,89 0,893 30 0,798 0,801 40 0,653 0,658 50 0,547 0,553 60 0,466 0,474 70 0,404 0,413 80 0,354 0,364 90 0,315 0,326 100 0,282 0,294

(105)

Viscosidade

• Interferências no ambiente aquático:

•Com a redução da viscosidade alguns

organismos que não tem movimentação

própria tendem a se aprofundar na coluna de

105

água, onde há menor disponibilidade de luz e oxigênio

•A redução da viscosidade favorece a

(106)

Por que ao virarmos uma garrafa de água e

uma garrafa de mel, a água escorre mais

rápido?

106

A água é menos viscosa do que o mel

(107)

Por que alguns insetos e aranhas

conseguem caminhar sobre as águas?

(108)

Tensão superficial

• Na interface entre um líquido e um gás, ou dois

líquidos imiscíveis, desenvolve-se uma fina

película devido às forças de atração entre as moléculas do líquido

(109)

Tensão superficial

Líquido γγγγ (10-3 N/m) Óleo de oliva 33.06 Água 72.8 Álcool etílico 22.8 Benzeno 29.0 109 Benzeno 29.0 Glicerina 59.4

Petróleo 26.0 É mais fácil formar

gotas de água do que dos demais líquidos.(Tensão superficial mais alta

entre todos os liquidos)

(110)

Tensão superficial

• Permite que pequenos microorganismos

possam sobreviver na interface ar-água

•Desempenha importante papel na cadeia trófica

110

do ambiente aquático

•O lançamento de despejos contendo sabões de detergentes pode causar o desequilíbrio desse ecossistema

(111)

Tensão superficial

Coloque uma agulha com cuidado em um recipiente com água ela flutua

111

Pingue uma gota de detergente ela afunda

O detergente quebra as ligações intermolecurares e diminui a tensão superficial

(112)

Por que alguns insetos e aranhas

conseguem caminhar sobre as águas?

112

Porque o seu peso é suportado pela fina película mantida pela

(113)

Por que a água é considerada um solvente

universal?

(114)

Capacidade de dissolução

• Soluto: a substância que se dissolve

•Solvente: o líquido no qual se dissolve o soluto

114

•Solução: resultado da mistura entre o soluto e o solvente, na qual não se distingue um do outro

•ÁGUA: substâncias minerais dissolvidas como o

cálcio, magnésio, sódio, bicarbonato, fluór,

(115)

Capacidade de dissolução

• No entanto, durante o seu trajeto muitas outras substâncias químicas e gases podem ser dissolvidas na água, ex.:

• compostos orgânicos conferem cor o sabor a água e

115

• compostos orgânicos conferem cor o sabor a água e são de difícil remoção nas estações de tratamento

•Compostos de ferro e manganês não são totalmente removidos no tratamento e ao se oxidarem na rede de distribuição conferem cor à água de consumo

•Oxigênio dissolvido (OD) tem papel fundamental na manutenção da diversidade do ecossistema aquático

(116)

Por que a água é considerada um solvente

universal?

116

Porque é capaz de dissolver uma grande variedade de substâncias

(117)

4. Parâmetros Físicos

4.1 Cor

4.2 4.2 Turbidez

Turbidez

4.3 Sabor e Odor

4.4 Condutividade elétrica

4.5 Temperatura

4.6 Sólidos

117

(118)

COR

X TURBIDEZ

•Sólidos dissolvidos _{•Sólidos em}

118 •Sólidos dissolvidos •Responsáveis pela coloração da água •Sólidos em suspensão •Resistência da água a passagem de luz

Ambos são parâmetros de aspecto estético de aceitação ou rejeição

(119)

COR

X TURBIDEZ

119

Rio Negro

(120)

COR

X TURBIDEZ

120 http://twitter.com/astro_soichi astronauta japonês, direto da Estação Espacial Internacional

(121)

COR

A cor de uma água é conseqüência de substâncias

dissolvidas.

Quando pura, e em grandes volumes, a água é azulada. Quando pura, e em grandes volumes, a água é azulada. Quando rica em ferro, é arroxeada.

Quando rica em manganês, é negra.

Quando rica em ácidos húmicos, é amarelada.

(122)

COR

Origem natural

Decomposição da matéria orgânica (principalmente vegetais – ácidos húmicos e fúlvicos)

vegetais – ácidos húmicos e fúlvicos) Ferro e manganês

Origem antropogênica

Resíduos industriais Esgotos domésticos

(123)

COR

Rio Negro

Segundo maior rio do mundo Nasce na Colômbia e corre ao

encontro do Solimões encontro do Solimões (afluentes do Amazonas) Coloração escura devido a

presença de produtos de decomposição vegetal e pigmentos de origem bacteriana

(124)

COR

Cor aparente

Consideram-se as partículas suspensas, pode estar incluída uma parcela relativa a turbidez

Cor verdadeira

Obtida após centrifugação ou filtração para remover as partículas suspensas

(125)

COR

Importância

A cloração de águas coloridas com a finalidade de abastecimento pode gerar produtos potencialmente cancerígenos (trihalometanos)

cancerígenos (trihalometanos)

Geralmente não apresenta riscos sanitários, mas consumidores podem questionar a sua confiabilidade e buscar águas de maior risco

(126)

COR

Medida

Método da comparação visual: Compara a amostra com um padrão de cobalto-platina

um padrão de cobalto-platina

Método colorimétrico: Colorímetro

Unidade

Unidade de cor - uC - ou unidade

Hazen – uH (padrão de platina-cobalto)

(127)

COR

A portaria 2914/2011 estabelece o valor Maximo de 15

uH para cor aparente

Águas naturais tem entre 0 e 200 uH para cor

verdadeira, quando inferiores a 10 são dificilmente imperceptíveis

(128)

TURBIDEZ

Representa o grau de interferência com a passagem da

luz através da água, que faz com que a mesma seja dispersa ou absorvida, em vez de ser transmitida em linha reta através da amostra

linha reta através da amostra

Origem natural

Partículas de rocha, argila, silte Algas e outros microorganismos Drenagem superficial

(129)

TURBIDEZ

Origem antropogênica Despejos domésticos Despejos industriais Despejos industriais Microorganismos Erosão 129

(130)

TURBIDEZ

Importância

Quando de origem natural, não traz inconvenientes sanitários, mas são esteticamente desagradáveis

sanitários, mas são esteticamente desagradáveis

Pode estar associada a compostos tóxicos ou organismos patogênicos (servir de abrigos para microorganismos) Pode prejudicar a fotossíntese em corpos aquáticos,

devido a redução da penetração da luz

(131)

TURBIDEZ

A turbidez natural das águas superficiais é geralmente

entre 3 a 500 uT

Em lagos e represas a turbidez é mais baixa, pois a Em lagos e represas a turbidez é mais baixa, pois a

velocidade de escoamento é menor

É mais elevada em regiões com solos erodíveis

A portaria 2914/2011 estabelece o valor de 5 uT como

padrão organoléptico de potabilidade e de 0,5 uT e 1,0 uT como padrão pós filtração rápida e lenta, respectivamente

(132)

TURBIDEZ

(133)

TURBIDEZ

Medição

Turbidímetro analisa o comportamento que a luz apresenta ao atravessar a solução da amostra

apresenta ao atravessar a solução da amostra Unidades de turbidez - uT

(134)

TURBIDEZ

Está associada a medida da transparência, utilizada

principalmente em lagos e represas, estimada através do disco de Secchi

(135)

TURBIDEZ

Águas turvas transparência de poucos centímetros

até 1,0 m

Águas cristalinas transparência pode atingir

algumas dezenas de metros

(136)

TURBIDEZ

As partículas em suspensão podem ser opacas ou

transparentes, coloridas ou incolores. Quando são coloridas podem dar origem a cor aparente

Ex. turbidez verde grande quantidade de algas

Em períodos chuvosos são registrados os máximos

valores deste parâmetro devido ao aporte de sedimentos carreado pelas chuvas

(137)

SABOR E ODOR

Sabor é a interação entre o gosto (salgado, doce, azedo,

amargo) e o odor (sensação ofaltiva) usualmente são referenciadas conjuntamente

137

Origem natural

Matéria orgânica em decomposição Microorganismos

Gases dissolvidos

Despejos industriais e domésticos Gases dissolvidos

(138)

SABOR E ODOR

Cloreto de sódio (NaCl) Salgado

Sulfato de Sódio ( Na₂ SO₄) Ligeiramente salgado

Bicarbonato de Sódio (Na H CO₃) Ligeiramente salgado a doce Carbonato de Sódio (Na CO ) Amargo e salgado

138

Carbonato de Sódio (Na₂ CO₃) Amargo e salgado Cloreto de Cálcio (Ca Cl₂) Fortemente amargo Sulfato de Cálcio (Ca SO₄) Ligeiramente amargo

Sulfato de Magnésio (Mg SO₄) Ligeiramente amargo em saturação Cloreto de Magnésio (MgCl₂) Amargo e doce

(139)

SABOR E ODOR

Importância

Não representam riscos a saúde, mas consumidores podem questionar a sua confiabilidade e buscar águas de maior risco

maior risco

No famoso surto de cólera ocorrido em Londres, que

confirmou a doença como sendo de transmissão hídrica, a população tinha preferência pela água do poço contaminado pelo seu sabor e odor agradável

(140)

SABOR E ODOR

Importância

Maior causa de reclamação dos consumidores

Principalmente nos sistemas que utilizam águasPrincipalmente nos sistemas que utilizam águas superficiais mais propensos à sazonalidade

Levantamento realizado em 2000 com 160 sistemas de abastecimento de água americanos e canadenses: sabor e odor representa 44% das causas de reclamação

(141)

SABOR E ODOR

A portaria 2914/2011 estabelece o VMP de 6 para a

intensidade máxima de percepção para qualquer

característica de GOSTO e ODOR com exceção do

cloro livre, nesse caso por ser uma característica cloro livre, nesse caso por ser uma característica desejável em água tratada, bem como estabeleceu o prazo máximo de 24 meses para que os órgãos

promovam as adequações necessárias ao seu

cumprimento, no que se refere ao monitoramento deste parâmetro

(142)

CONDUTIVIDADE ELÉTRICA

Capacidade da água natural em transmitir a corrente

elétrica

Está relacionado com a presença de íons dissolvidos

na água é diretamente proporcional à concentração iônica

Não é um parâmetro integrante do padrão de

potabilidade brasileiro

(143)

CONDUTIVIDADE ELÉTRICA

Relaciona-se com o teor de salinidade e com a

concentração de sólidos dissolvidos, podendo ser utilizada para estimar estes parâmetros

Águas naturais apresentam condutividade inferior a

100 µS/cm (microSiemens)

Corpos de água receptores de elevadas cargas de

efluentes domésticos e industriais podem atingir 1.000 µS/cm

(144)

CONDUTIVIDADE ELÉTRICA

Água pura é má condutora de eletricidade, mas é difícil

encontrar água absolutamente pura, pois a água é um bom solvente

144

Materiais Condutibilidade elétrica Solução de sal de cozinha (NaCl) Conduz

Solução de ácido clorídrico (HCl) Conduz Solução de açúcar (sacarose) Não conduz

Água destilada (pura) Não conduz Água potável (torneira) Conduz

(145)

TEMPERATURA

Medida da intensidade do calor Indica o grau de

agitação das moléculas

ORIGEM NATURAL

Transferência de calor por radiação, condução e convecção

ORIGEM ANTROPOGÊNICA

Águas de torres de resfriamento

Despejos industriais poluição térmica

(146)

TEMPERATURA

IMPORTÂNCIA

Influência em outros parâmetros e nas propriedades da água

Águas com temperatura elevada tendem a ser rejeitadas Águas com temperatura elevada tendem a ser rejeitadas

pela população

Elevação de temperatura aumentam a taxa das reações químicas e biológicas

Acelera os mecanismos de respiração, nutrição, reprodução e

movimentação

A velocidade das reações químicas duplica a cada 10°C de

aumento na temperatura da água

(147)

TEMPERATURA

IMPORTÂNCIA

Um aumento na temperatura da água em geral tem como efeito:

Diminui a densidade e viscosidade (para águas acima de 4°C), Diminui a densidade e viscosidade (para águas acima de 4°C),

facilitando a sedimentação de materiais em suspensão

Reduz a soludibilidade dos gases na água, entre eles o

oxigênio, o CO2 e a amônia

Aumenta a taxa de crescimento dos organismos aquaticos Aumenta a toxicidade de substâncias dissolvidas na água

(148)

Temperatura

IMPORTÂNCIA

Em países tropicais, a variação de temperatura são menos significativas

(149)

Temperatura

MEDIDA

No laboratório ou em situações que independem da profundidade: Termômetro de filamento de mercúrio

Ao longo da profundidade: Termistores conectados a teletemôrmetros

Máximas e mínimas: termômetro de máxima e mínima de imersão

(150)

Sólidos

Em saneamento, sólidos nas águas correspondem a

toda matéria que permanece como resíduo, após evaporação, secagem ou calcinação da amostra a uma temperatura pré-estabelecida durante um tempo temperatura pré-estabelecida durante um tempo fixado

A portaria 2914/2011 estabelece o VMP de 1000 mg/l de

Sólidos dissolvidos totais

(151)

Sólidos

As águas naturais apresentam quantidades mais ou

menos elevada de sólidos, quantificados em termos de concentração (mg/l), proveniente dos seguintes fatores

Dissolução das rochas Dissolução das rochas

Decomposição da matéria orgânica Carreamento natural dos sedimentos Processos erosivos

Atividade humana

(152)

Sólidos

Classificação pelas características físicas (tamanho)

De grande importância no

152

De grande importância no tratamento da água mas de difícil identificação.

(153)

Devido à dificuldade prática de separação entre os sólidos

coloidais e dissolvidos,

considera-se dissolvidos aqueles que apresentam tamanho inferior

a 1 µm.

153

Dissolvidos Suspensão

(154)

Sólidos – Classificação em função do

tamanho

Filtração em membrana Secagem à 105°C

Sólidos Coloidais e Dissolvidos (< 0,001 mm) Sólidos Suspensos Particulados (> 0,001 mm)

(155)

Sedimentação durante 1h em Cone Imhoff Leitura (Sólidos Sedimentáveis)

Sólidos – Classificação em função da

sedimentabilidade

(156)

Sólidos – Classificação em função das

características químicas

Calcinação a 500 - 600°C

Sólidos orgânicos (voláteis) ou inorgânicos (fixos)

156 sólidos 550°C Após a combustão: a fração orgânica é volatizada Fração fixa

(157)

Voláteis representam uma estimativa da matéria orgânica nos sólidos

Fixos representam uma estimativa da matéria

inorgânica ou mineral

Sólidos – Classificação em função das

características químicas

inorgânica ou mineral

(158)

Utilização mais frequente dos

parâmetros físicos

C a ra ct e rí st ic a s P a râ m e tr o

s _{Águas para abastecimento} Águas

residuárias

Corpos receptores

Água superficial Água subterrânea

Bruta Tratada Rio Lago Bruta Tratada Bruta Tratada

C a ra ct e rí st ic a s P a râ m e tr o s

Bruta Tratada Bruta Tratada

P a râ m e tr o s fí si co s Cor Turbidez Sabor e odor Temperatura 158 Causada por Fe e Mn

(159)

PARA CASA

•Capítulo 01: 1.4.1, 1.4.2 1.5.1

159

•Capítulo 02: Características físicas

(160)

5. Parâmetros Químicos

5.1 pH

5.2 Alcalinidade

5.3 Acidez

5.4 Dureza

160

(161)

pH

alcalinidade

Representa a intensidade da:

acidez

161

(162)

pH

Potencial Hidrogeniônico é um parâmetro adimensional

e tem o valor calculado pelo negativo do logaritmo decimal concentração de íons hidrogênio (H+_{)nas águas,em escala}

antilogaritmíca _{pH = - log [H}₊_]

162

Log_axm _{= m. Log} ax

(163)

pH

Parâmetro de maior frequência de monitoramento nas

estações de tratamento

É comum o pH ser corrigido antes ou depois de alguma

etapa de tratamento

Um pH adequado é fundamental para o bom

desempenho dos produtos químicos utilizados no tratamento da água

Constituinte responsável

Sólidos dissolvidos Gases dissolvidos

(164)

pH

ORIGEM NATURAL:

Dissolução de rochas

Absorção de gases da atmosfera Oxidação da matéria orgânica Oxidação da matéria orgânica Fotossíntese

ORIGEM ANTROPOGÊNICA

Despejos domésticos Despejos industriais

(165)

pH

ESCALA

(166)

pH

ESCALA

166

(167)

pH

ESCALA

(168)

pH

O pH teórico da água pura é 7,0, denominado pH

neutro

Entretanto, para águas naturais: pH entre 6,0 e 8,5

adequado para a manutenção da vida aquática adequado para a manutenção da vida aquática

Padrão de potabilidade: entre 6 e 9,0

(169)

pH

Em rios:

Valores superiores a 10 e inferiores a 4 indicam

normalmente contaminação por efluentes industriais ou acidentes com vazamentos de produtos químicos

acidentes com vazamentos de produtos químicos

Rio Negro e outros rios de coloração escura: abaixo de 5,0; devido a presença de substâncias húmicas

Reservatórios com elevada concentração de

fitoplâncton: podem atingir valores acima de 9,0 em períodos de máxima insolação

Pode sofrer redução decorrente da chuva ácida

(170)

pH

IMPORTÂNCIA

pH

baixo Corrosividade e agressividade nas

águas de abastecimento 170 baixo águas de abastecimento pH alto

Possibilidade de incrustações nas águas de abastecimento

(171)

pH

IMPORTÂNCIA

Podem afetar os microorganismos responsáveis pelo tratamento biológico dos esgotos

Podem afetar a vida aquática (pH afastados da Podem afetar a vida aquática (pH afastados da

neutralidade)

171

Bactérias:1,5 a 13,5 Plantas:6,5 a 12,0

Peixes:6,0 a 9,0 (carpa, bagre e sugadores)

Moluscos:7,5 a 9,0 (caramujos, ostras e mexilhões)

(172)

172

Variação do pH da água e a existência de algumas espécies

(173)

pH

CHUVA ÁCIDA

Conseqüência da poluição do ar (fábricas e carros)

173

pH < 5,6

(174)

(175)

POLUENTE ORIGEM Dióxido de enxofre - fabricação de fertilizantes;

- aquecimento de minérios do grupo de sulfatos; - fabricação de celulose e ácido sulfúrico;

- combustão do carvão e derivados de petróleo, em veículos, usinas termelétricas, indústrias, altos-fornos, etc.;

Óxidos de nitrogênio - combustão do carvão vegetal;

- combustão dos derivados de petróleo (especialmente em veículos);

Gases responsáveis pela chuva ácida e suas origens

- combustão dos derivados de petróleo (especialmente em veículos); - indústrias de ácido nítrico e ácido sulfúrico;

- fumaça de cigarros;

Ácido clorídrico - indústrias de fertilizantes; - indústrias eletroquímicas;

- processos de esmaltação da porcelana; - combustão de materiais contendo cloro; Ácido fluorídrico - fundições de metais pesados e de alumínio;

- indústrias de fertilizantes;

- indústrias de vidro, esmalte e porcelana;

(176)

pH

CHUVA ÁCIDA - efeitos

Aumento da acidez das águas dos lagos, destruindo a vegetação aquática e provocando a morte de peixes

Destruição das células respiratórias das folhas das Destruição das células respiratórias das folhas das

árvores

Remoção dos nutrientes do solo

Corrosão do concreto, do ferro e do cimento

Pode elevar o nitrogênio das águas crescimento excessivo de algas perda de oxigênio

(177)

pH

A ingestão de água acidificada por longos períodos pode causar a doença de Parkinson e de Alzheimer, a hipertensão, problemas renais e , principalmente em hipertensão, problemas renais e , principalmente em crianças, danos ao cérebro.

(178)

pH

(179)

pH

179 Fotografia de uma floresta alemã tirada em 1970 e em 1983, após a ação da chuva ácida

(180)

pH

CHUVA ÁCIDA - ocorrências

No Brasil região da Serra do Mar, causada pelas indústrias de Cubatão - SP

180

Malformações congênitas em recém nascidos na

(181)

pH

Medição: pH-metro

(182)

pH - Medição

(183)

pH

Medição

183

Papel indicador

(184)

pH

Correção:

Elevação do pH

Soda cáustica (hidróxido de sódio)

184

Soda cáustica (hidróxido de sódio) Cal hidratada (hidróxido de cálcio)

Barrilha (carbonato e bicarbonato de sódio)

Abaixamento do pH

(185)

Alcalinidade

Representa a capacidade da água em neutralizar ácidos

(os íons hidrogênio H+_{) ou a capacidade de minimizar} variações significativas de pH (tamponamento)

Um tampão age como uma “esponja”, à medida que se Um tampão age como uma “esponja”, à medida que se

adiciona mais ácido a “esponja” absorve o ácido sem grande alteração do pH. Assim que a capacidade da esponja for atingida, o pH muda mais rapidamente à medida que se adiciona ácido

(186)

Alcalinidade

Principais constituintes Bicarbonatos (HCO₃-) Carbonatos (CO₃-2) Hidróxidos(OH-) Hidróxidos(OH-) 186

(187)

Alcalinidade

Origem natural

Ação do CO2 dissolvido sobre rochas calcáreas Absorção de CO2 da atmosfera

Decomposição da matéria orgânica Decomposição da matéria orgânica

Efluentes industriais

(188)

Alcalinidade

Águas naturais

Bicarbonatos principalmente de cálcio e magnésio Alcalinidade geralmente inferior a 100 mg/L de

carbonato de cálcio - CaCO3 carbonato de cálcio - CaCO3

Valores mais elevados estão associados aos processo de decomposição da matéria orgânica, à atividade respiratória dos microorganismos, e ao lançamento de efluentes industriais

(189)

Alcalinidade

Águas naturais

Águas de baixa alcalinidade apresentam baixa

capacidade de tamponamento

e, assim são susceptíveis às mudanças no pH, portanto e, assim são susceptíveis às mudanças no pH, portanto apresentam pH mais baixos

Uma água que possui alta alcalinidade apresenta valores acima de 2000 mg/L de CaCO3; sendo que, acima de 500 mg/l de CaCO3 são muito raras de se encontrar no Brasil

(190)

Alcalinidade

Importância

Minimiza a redução muito significativa do pH após o processo de coagulação

Não tem significado sanitário, não é contemplado pelo Não tem significado sanitário, não é contemplado pelo

padrão de potabilidade

Em elevadas concentrações pode conferir um gosto amargo a água

Pode provocar incrustações em águas de abastecimento

(191)

Alcalinidade

Determinação

Titulação de neutralização ácido/base empregando ácido sulfúrico 0,01 mol/L