PHD 5004 Qualidade da Água Variáveis Indicadoras da Qualidade da Água

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PHD – 5004 Qualidade da Água

Variáveis

Indicadoras da Qualidade da Água

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PRINCIPAIS VARIÁVEIS

TEMPERATURA:

NÃO HÁ VARIAÇÕES BRUSCAS (ALTO CALOR ESPECÍFICO).

DEPENDE DA LATITUDE, ALTITUDE, ESTAÇÃO DO ANO, HORA DO DIA, VENTO, NUVENS, VAZÃO,

PROFUNDIDADE DA ÁGUA.

AFETA CARACTERÍSTICAS FÍSICAS, QUÍMICAS E BIOLÓGICAS

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TEMPERATURA cinética de reações química

evaporação, volatização solubilidade dos gases taxas de respiração taxas de reprodução

PRINCIPAIS VARIÁVEIS

A temperatura tem forte influência em quase todos os processos

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TEMPERATURA:

VARIA ENTRE 0ºC E 30ºC

ANOMALIA DA CURVA DE DENSIDADE FAZ O GELO FLUTUAR

NOS RIOS A TEMPERATURA É PRATICAMENTE A MESMA AO LONGO DA SEÇÃO TRANSVERSAL

DEVIDO À TURBULÊNCIA

NOS LAGOS PODE SE DESENVOLVER UM PERFIL TÍPICO DE TEMPERATURA (ESTRATIFICAÇÃO

TÉRMICA)

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Curva de Densidade da Água

0.9950 0.9960 0.9970 0.9980 0.9990 1.0000 0 10 20 30 Temperatura (0C) Den s id ad e ( g /m 3 )

5

0

_C!

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TRANPARÊNCIA:

BAIXOS TEORES DE SÓLIDOS EM SUSPENSÃO

PERMITEM QUE A LUZ CHEGUE A PROFUNDIDADES MAIORES

MEDIDA NO CORPO D´ÁGUA COM O DISCO SECCHI

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TRANSPARÊNCIA

QUANDO NÃO SE ENXERGA MAIS O DISCO, 95% DA LUZ JÁ SE EXTINGUIU – PROFUNDIDADE SECCHI (Z_D)

HÁ FOTOSSÍNTESE ATÉ 3 Z_D

LAKE TAHOE Z_D = 33m

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CONDUTIVIDADE

É A CAPACIDADE DE CONDUZIR CORRENTE ELÉTRICA

É DETERMINADA PELA PRESENÇA DE SUBSTÂNCIAS DISSOLVIDAS

ÁGUA PURA TEM CONDUTIVIDADE BAIXA;

AUMENTA COM O TEOR DE SÓLIDOS DISSOLVIDOS

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SÓLIDOS

TODOS OS “CONTAMINANTES” DA ÁGUA, COM EXCEÇÃO DOS GASES, CONTRIBUEM PARA O TEOR DE SÓLIDOS PRESENTES

PODEM SER CLASSIFICADOS PELO SEU TAMANHO OU CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS

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SÓLIDOS:

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SÓLIDOS (RESÍDUO) - TAMANHO

NÃO - FILTRÁVEIS: SEDIMENTÁVEIS SUSPENSÃO

FILTRÁVEIS: COLOIDAIS DISSOLVIDOS

MEMBRANA 1.2μm

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SÓLIDOS - QUÍMICA

VOLÁTEIS (temperatura do ensaio 550 o_C)

equivalem à fração orgânica

NÃO-VOLÁTEIS

são também chamados resíduo fixo (minerais)

PRINCIPAIS VARIÁVEIS

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ODOR

USUALMENTE RESULTADO DO DECAIMENTO DA MATÉRIA ORGÂNICA OU RESÍDUOS INDUSTRIAIS

MEDIÇÃO É SUBJETIVA

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COR

APARECE PRINCIPALMENTE DEVIDO AOS PROCESSOS DE DECOMPOSIÇÃO

PODE HAVER COR PROVENIENTE DE ARGILAS, FERRO E MANGANÊS

A ÁGUA PODE PARECER TER COR DEVIDO AO MATERIAL EM SUSPENSÃO, RESULTADO DA

REFLEXÃO E DA DISPERSÃO (COR APARENTE)

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COR

A COR É DADA POR MATERIAL DISSOLVIDO (COR VERDADEIRA)

A COR VERDADEIRA É MEDIDA EM UNIDADES DE COR

NA NATUREZA, A COR VARIA ENTRE 0-200 unidades de cor, NA ÁGUA TRATADA < 5

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TURBIDEZ

RESULTA DA DISPERSÃO DA LUZ NAS PARTÍCULAS EM SUSPENSÃO NA ÁGUA: PLÂNCTON, BACTÉRIAS, ARGILAS

MEDIDA COM INSTRUMENTOS QUE AVALIAM A DISPERSÃO DA LUZ, DADA EM UNIDADES DE

TURBIDEZ

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pH

INDICA A CONCENTRAÇÃO DO ION H+

MEDE A ACIDEZ DA SOLUÇÃO

pH NEUTRO = 7

EQUILÍBRIO ÁCIDO X BASE

pH > 7 BÁSICO MAIOR CONCENTRAÇÃO DE OH -ph < 7 ÁCIDO MAIOR CONCENTRAÇÃO DE H+

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pH

NAS ÁGUAS NATURAIS O pH É CONTROLADO PELA PRESENÇA DE CARBONATOS E BICARBONATOS E PELA PRESENÇA DE ÁCIDOS HÚMICOS

REAÇÕES QUÍMICAS SÃO AFETADAS PELO pH;

MUITOS ORGANISMOS SOBREVIVEM APENAS NUMA FAIXA MUITO ESTREITA DE pH, TIPICAMENTE ENTRE 6.5 E 8.5

ÁGUA NATURAIS TÊM USUALMENTE pH NESSA FAIXA

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ALCALINIDADE

É A CAPACIDADE DE NEUTRALIZAR ÁCIDOS

ALCALINIDADE É CONTROLADA PELA PRESENÇA DE CARBONATOS BICARBONATOS E HIDRÓXIDOS

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DUREZA

É A SOMA DAS CONCENTRAÇÕES DE CÁLCIO E MAGNÉSIO PRESENTES NA ÁGUA

CURIOSIDADE: AMBOS REAGEM COM SABÃO E NÃO FAZ ESPUMA

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ÍONS Nitrato NO₃ -Potássio K+ Cloreto Cl -Sódio Na+ Sulfato SO₄ --Magnésio Mg++ Bicarbonatos HCO₃ -Cálcio Ca++ ÂNIONS CÁTIONS

PRINCIPAIS VARIÁVEIS

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ÍONS

ESPÉCIES IÔNICAS PRESENTES NA ÁGUA DERIVAM DO CONTATO DA ÁGUA COM A ATMOSFERA E COM OS VÁRIOS DEPÓSITOS MINERAIS PRESENTES NA BACIA HIDROGRÁFICA

AS CONCENTRAÇÕES VARIAM COM A LOCALIZAÇÃO GEOGRÁFICA

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GASES

GASES DISSOLVIDOS NA ÁGUA:

O

₂,

CO

₂,

N

₂, H₂S, NH₃, CH₄

O

₂,

CO

₂

ESSENCIAIS PARA A VIDA AQUÁTICA,

MAS O CO

₂

É 35 VEZES MAIS SOLÚVEL NA ÁGUA

CONCENTRAÇÃO DE SATURAÇÃO DIMINUE

QUANDO A TEMPERATURA AUMENTA OU A ALTITUDE AUMENTA (PRESSÃO DIMINUE)

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GASES

OXIGÊNIO

FONTE ENDOGÉNA: FOTOSSÍNTESE

FONTE EXÓGENA: TROCAS ATMOSFÉRICAS CONCENTRAÇÃO USUAL: >7,0 mg/L CONCENTRAÇÃO DE SATURAÇÃO: ~10 mg/L (9,2 mg/L, 20ºC, NÍVEL DO MAR)

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Critérios para Oxigênio

Dissolvido

VALORES MÍNIMOS PARA A CONCENTRAÇÃO DE OXIGÊNIO DISSOLVIDO (mg/l) 3 4 3 6 mortalidade aguda 4 5 5 8 impacto moderado 6 6,5 8 11 sem impacto organismos adultos organismos jovens organismos adultos organismos jovens Água Quente Água Fria Impacto

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RADIOTIVIDADE

MUITAS ÁGUAS NATURAIS CONTÉM NÍVEIS BAIXOS DE RADIOTIVIDADE, PRINCIPALMENTE ÁGUAS

SUBTERRÂNEAS

FAZ PARTE DO PADRÃO DE POTABILIDADE

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NUTRIENTES COMPOSTOS DE NITROGÊNIO AMÔNIA NITRITO NITRATO NITROGÊNIO ORGÂNICO

EM CONDIÇÕES AERÓBICAS SÃO OXIDADOS PARA NITRATO

ESSENCIAL, POIS FORMA PROTEÍNAS

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NUTRIENTES

•COMPOSTOS DE FÓSFORO

ORTOFOSFATO POLIFOSFATOS

FÓSFORO ORGÂNICO

NA FOTOSSÍNTESE É USADO COMO FOSFATO ESSENCIAL, ENTRA NA SÍNTESE DO DNA

É USUALMENTE FATOR LIMITANTE

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METAIS

TRAÇOS DE ALGUNS METAIS SÃO IMPORTANTES COMO MICRONUTRIENTES: ZINCO, COBRE

OUTROS RARAMENTE APARECEM NA FORMA SOLÚVEL, COMO FERRO E MANGANÊS

ALGUNS SÃO TÓXICOS: BÁRIO, ANTINÔMIO, CÁDMIO, CROMO, CHUMBO, MERCÚRIO, NÍQUEL

AMPLIAÇÃO BIOLÓGICA

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MATÉRIA ORGÂNICA

NAS ÁGUAS NATURAIS, OS RESÍDUOS DOS ANIMAIS VIVOS E RESTOS DOS SERES MORTOS VÃO SER

DECOMPOSTOS PELOS ORGANISMOS DECOMPOSITORES

ISTO RESULTA NUM CERTO TEOR DE MATÉRIA

ORGÂNICA PRESENTE NA ÁGUA, EMBORA EM PEQUENA QUANTIDADE

A MATÉRIA ORGÂNICA É BIODEGRADÁVEL, ISTO É, DEGRADADA (OU DECOMPOSTA) POR MECANISMOS BIOLÓGICOS (OU DECOMPOSITORES)

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MATÉRIA ORGÂNICA

OS PRINCIPAIS COMPOSTOS ORGÂNICOS INCLUEM AS PROTEÍNAS, CARBOIDRATOS E GORDURAS

PROTEÍNAS CONTÉM C H O N S CARBOHIDRATOS CONTÉM C H O

INCLUEM AÇÚCARES, AMIDO, CELULOSE GORDURAS SÃO INSOLÚVEIS EM ÁGUA

COMO SE MEDE A QUANTIDADE DE MATÉRIA ORGÂNICA NA ÁGUA?

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DEMANDA BIOQUÍMICA DE OXIGÊNIO

DBO

A DECOMPOSIÇÃO É UMA REAÇÃO DE OXIDAÇÃO =RESPIRAÇÃO

A QUANTIDADE DE OXIGÊNIO QUE OS

DECOMPOSITORES RESPIRAM ENQUANTO DECOMPÕEM A MATÉRIA ORGÂNICA, ISTO É, A QUANTIDADE DE

OXIGÊNIO METABOLIZADA PARA QUEBRAR AS CADEIAS ORGÂNICAS

É CHAMADA DE Demanda Bioquímica de Oxigênio

Isto é,a quantidade de matéria orgânica é medida pela através da quantidade de oxigênio necessário para degradá-la

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DEMANDA BIOQUÍMICA DE OXIGÊNIO

ENSAIO PARA MEDIR DBO:

1. DILUI-SE A AMOSTRA; MEDE-SE

OD INICIAL

2. COLOCA-SE A AMOSTRA DILUÍDA

EM ESTUFA DE TEMPERATURA

CONTROLADA, A 20ºC, NO ESCURO

3. MEDE-SE OD APÓS 5 DIAS

4. A DIFERENÇA CORRESPONDE À

DBO

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DEMANDA BIOQUÍMICA DE OXIGÊNIO

POR EXEMPLO, AS ÁGUAS NATURAIS TÊM DBO DA ORDEM DE 5,0 mg/l

O QUE SIGNIFICA ISSO?

SIGNIFICA QUE PARA DECOMPOR A MATÉRIA ORGÂNICA EXISTENTE EM LITRO DE ÁGUA OS DECOMPOSITORES

RETIRARAM DA ÁGUA (I.E., RESPIRARAM) 5 mg DE OXIGÊNIO.

DBO NÃO É MATÉRIA ORGÂNICA, É OXIGÊNIO CONSUMIDO NA DECOMPOSIÇÃO

(36)

(37)

DEMANDA BIOQUÍMICA DE OXIGÊNIO

ESGOTO BRUTO: (valores EUA – Thomann, 1987)

mg/l

450 -100

(média)

180mg/l

DBO

5

=

mg/l

580 -120

(média)

mg/l

220 CDBO

=

mg/l

220 NDBO

=

DECOMPOSIÇÃO SE DÁ EM DUAS FASES:

na primeira fase as cadeias são quebradas em:

CO₂ NH₃ H₂0

na segunda fase a amônia é oxidada

~30 dias!

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FASE CABORNÁCEA

na primeira fase, organismos decompositores

utilizam a energia das cadeias orgânicas de carbono

a não ser que existam tóxicos na água que inibam a

ação desses organismos, a fase carbonácea é exercida quase que imediatamente

a velocidade de decomposição (inclinação da curva)

é função da temperatura

 demora de 5 a 8 dias É A DBO _5,20

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FASE NITROGENADA

NA SEGUNDA FASE A AMÔNIA É OXIDADA PARA NITRATO:

FASE NITROGENADA

A FASE NITROGENADA SÓ COMEÇA DE 5 A 8 DIAS DEPOIS DE INICIADO O PROCESSO QUANDO A FASE CARBONÁCEA JÁ ESTÁ NO FINAL.

-3 -2 , 3

(NH

NO

)

NO

NH

₄+

⇒

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FASE NITROGENADA

NITROGÊNIO NA ÁGUA ESTÁ EM:

PROTEÍNAS URÉIA AMÔNIA NITRATO

AMINOÁCIDOS AMÔNIA

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FASE NITROGENADA

bactéria AMÔNIA NITRITO nitrossomas bactéria nitrobacter -2 2 2 4

1.5O

2 H

H

O

NO

NH

+

→

+

AMÔNIA NITRATO -3 2 -2

0 ,

5 O

NO

+

→

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DEMANDA QUÍMICA DE OXIGÊNIO - DQO

OXIDA-SE A MATÉRIA ORGÂNICA ATRAVÉS DE REAÇÕES QUÍMICAS (AGENTE OXIDANTE EM MEIO ÁCIDO)

COM ISTO, MEDE-SE O CONSUMO TOTAL DE OXIGÊNIO PARA OXIDAR A MATÉRIA ORGÂNICA

PROBLEMA: É UM TESTE NÃO-ESPECÍFICO, NÃO DISTINGUE CONSUMO ORGÂNICO OU INORGÂNICO

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ORGANISMOS PRESENTES

MICROORGANISMOS PRESENTES

FITOPLANCTON ~ ALGAS

ZOOPLÂNCTON

BACTÉRIAS

ORGANISMOS BENTÔNICOS

NATURAIS DA ÁGUA

TEM O SEU CICLO DE VIDA COMPLETO NA

ÁGUA

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ORGANISMOS PRESENTES

QUANDO HÁ CONTAMINAÇÃO POR ESGOTOS DOMÉSTICOS HÁ

APARECIMENTO DE ORGANISMOS PATOGÊNICOS, I.E., CAUSADORES DE DOENÇAS COMO:

AMEBÍASE, GASTROENTERITE, CÓLERA, HEPATITE TIPO A, LEPTOSPIROSE, SALMONELOSE E FEBRE TIFÓIDE

UMA PESSOA DOENTE PODE EXCRETAR 106 _ORGANISMOS

PATOGÊNICOS EM 1 g DE FEZES

80% DAS DOENÇAS QUE SE ALASTRAM PELOS PAÍSES DO TERCEIRO MUNDO SÃO TRANSMITIDAS PELA ÁGUA.

COMO DETECTAR?

TESTAR TODOS OS PATOGÊNICOS? CARO,DEMORADO

SOLUÇÃO:

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ORGANISMOS PRESENTES

COLIFORMES TERMOTOLERANTES (antigos coliformes fecais)

HABITANTE NORMAL DO INTESTINO DOS ANIMAIS DE SANGUE QUENTE

inclui os generos Klebsiella, Escherichia, Serratia, Erwenia e Enterobactéria

SEMPRE QUE HOUVER COLIFORMES

TERMOTOLERANTES NA ÁGUA SIGNIFICA QUE HOUVE

CONTAMINAÇÃO POR MATÉRIA FECAL, DAÍ GRANDE PROBABILIDADE DE PRESENÇA DE PATOGÊNICOS.

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ORGANISMOS PRESENTES

COLIFORMES TERMOTOLERANTES VANTAGEM:

FÁCIL DETECÇÃO, FERMETAM A LACTOSE, TEMPO DE VIDA FORA DO ORGANISMO HUMANO EQUIVALENTE AOS PATOGÊNICOS

DESVANTAGEM: NÃO ESPECÍFICO

HÁ OUTROS ORGANISMOS PATOGÊNICOS QUE PODEM SER INVESTIGADOS:

PHD 5004 Qualidade da Água Variáveis Indicadoras da Qualidade da Água