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Parte II - Recurso Água
Leitura recomendada: Von Sperling, M.. Introdução à qualidade das águas e ao tratamento de esgotos. Belo Horizonte, DESA-UFMG, 1995 Branco, S. M.. Hidrobiologia aplicada à engenharia sanitária. São Paulo, Cetesb, 1978
1. Importância da água
9 Recurso essencial aos processos biológicos
9 Recurso móvel e renovável (ciclo hidrológico), mas a disponibilidade é finita em cada local e a cada momento (estação do ano), em função da variabilidade do fluxo de reposição.
9 Apesar de cobrir 71 % da superfície do planeta, não é abundante na crosta terrestre: na camada até 16 km o hidrogênio constitui apenas 1% da massa total. Se a água é o principal mineral contendo hidrogênio em sua composição, então a água constitui, no máximo, 9% da massa nessa camada rochosa superficial.
9 A água é essencial na saúde humana. O corpo humano é constituído, em mais de 50%, de água. Cada indivíduo processa diariamente, em média, 2,5 litros de água, sendo 1,2 ingeridos diretamente na forma líquida, 1,0 como alimento, e 0,3 litros são gerados na respiração (metabolismo dos alimentos, que, assim como a combustão, é uma reação química que gera água como produto, enquanto que a fotossíntese consome água).
9 O consumo humano de água não se restringe à ingestão, também os demais usos domésticos fazem com que cada indivíduo consuma em média 150 a 200 litros diários (em alguns países, até 400 a 500 litros). Nas atividades agrícolas e industriais o consumo também é elevado e crescente. O consumo mundial de água aumentou de 40 vezes nos últimos 50 anos (a população apenas dobrou: isso significa que o consumo per capita e industrial cresceu). Exemplos: para produção de 1 kg de plástico consomem-se 500 litros, para 1kg de papel são 3000 litros.
9 Distribuição da água no globo terrestre:
Localização Quantidade (1000 km^3 )
Fração (%) Oceanos 1 348 000 97, Geleiras e calotas polares 28 200 2, Águas subterrâneas 8 450 0, Lagos e rios 126 0, Mares interiores 105 0, Umidade do solo 69 0, Vapor d'água na atmosfera 14 0, TOTAL 1 380 000 100
Fonte: Falbe, J. and Regitz, M. (ed.). Römpp Chemie Lexicon. Georg Thieme, Stuttgart, New York, 1992
9 O abastecimento das demandas humanas globais hoje é atendido com 1/3 de fontes subterrâneas, e apenas 1/3 de mananciais superficiais. No Brasil predominam ainda as fontes superficiais.
1.1 A água como fator ecológico
9 A água é o suporte dos ecossistemas aquáticos, e as características da água afetam diretamente os organismos que vivem nesses ecossistemas. o Para cada organismo aquático existem condições ideais de qualidade da água (luminosidade, temperatura, oxigênio dissolvido, etc.). A alteração na qualidade acarreta variação no tipo de organismos que prevalecem no ecossistema (rever a respeito o conceito de fatores limitantes, da ecologia). o A água é também um fator limitante da produtividade em ecossistemas terrestres. O acesso à água é crucial e muitas vezes determinante das características de competição entre as espécies vegetais e animais em diferentes ecossistemas naturais: florestas, semi-árido (cerrados e caatinga ), desertos, etc.. 9 Água como fator de mobilidade:
o A água é agente do transporte de substâncias orgânicas e inorgânicas entre os ecossistemas terrestres, e destes para os ecossistemas marinhos. O acesso de espécies vegetais aos nutrientes (N/P/K e micronutrientes) somente se dá pelo transporte deles através dos solos, que é conseqüência do escoamento da água. 9 A água transporta substâncias e materiais em forma dissolvida, coloidal, e suspensa.
9 Processos químicos e biológicos provocam transferência de materiais entre essas três formas, através da superfície de contato entre fases:
Fase dispersa (partículas em suspensão)
Fase gasosa (atmosfera )
Fase dispersa (partículas coloidais)
Fase sólida (sedimentos)
Fase líquida (substâncias dissolvidas)
9 O transporte de substâncias pela água depende das condições de escoamento:
o Sistemas lóticos (rios, riachos, etc.), água em escoamento rápido: favorecimento do arraste de material suspenso (erosão) e das trocas de substâncias com a atmosfera (absorção ou desorção de gases ou vapores; maior oxigenação, especialmente nas baixas temperaturas, que favorecem a dissolução dos gases). o Oceanos e sistemas lênticos (lagos, represas, etc.): sedimentação do material suspenso com a conseqüência de assoreamento (perda do volume útil da calha dos rios ou dos reservatórios em represas). A baixa circulação vertical da água favorece a formação de camadas com características diferentes (estratificação vertical dos lagos, em camadas de diferentes temperaturas e qualidade, será descrito mais adiante). o Escoamento subterrâneo: inibição do transporte de material em suspensão e coloidal (efeito físico de filtração). Grande área de contato entre a água e o leito poroso (solo) favorece a troca de material entre as fases (adsorção, lixiviação). 9 lixiviação: transferência de material presente na fase sólida (meio poroso) para a fase líquida. A lixiviação é a solubilização de substâncias do solo para a água, aumentando o teor de sais e mineralizando a água. Em solos naturais esse efeito é quase sempre benéfico, melhorando a
9 Anomalia: cálculos a partir das propriedades de elementos vizinhos na tabela periódica indicam que a água deveria ser um gás, e não um líquido, nas condições ambiente. O enxofre, por exemplo, que está abaixo do oxigênio na tabela periódica, e é mais pesado do que ele, forma com o hidrogênio o H 2 S, que é um gás (fusão a -85,5 °C e ebulição a – 60°C), e mesmo os demais elementos do mesmo grupo do oxigênio (o selênio e o telúrio), ainda mais pesados, formam também hidretos gasosos. A expectativa, pelas propriedades periódicas dos elementos, é que a água tivesse fusão a -100°C e ebulição a -80°C.
9 Variação com a pressão
o O ponto de ebulição aumenta com a pressão (conforme esperado). o Anomalia: ponto de fusão diminui com a pressão (ver diagrama acima). O gelo, quando submetido a pressões elevadas, tem sua temperatura de fusão diminuída, e não aumentada, como ocorre com as demais substâncias. Em conseqüência, uma geleira (uma espessa camada de gelo), nas regiões mais profundas (pressões elevadas) tende a fundir formando a água líquida, mais estável nessas elevadas pressões, e acaba por atingir o escorregamento (mobilidade das geleiras). Densidade
9 Anomalia: a densidade aumenta ao descongelar, a água líquida a 0°C tem densidade maior que o gelo à mesma temperatura. A densidade da água é máxima a 4°C, e diminui para temperaturas maiores ou menores do que esse valor.
Temperatura (C)
Densidade (g/mL)
gelo
água
o O fenômeno relaciona-se com as pontes de hidrogênio: a água no estado líquido, ao contrário dos demais líquidos, apresenta um arranjo espacial, que lhe dá maior densidade do que no estado sólido.
9 Conseqüências:
o O gelo flutua na água, icebergs são possíveis (dos quais apenas 12% são visíveis) o A água com maior densidade (4°C) tende a permanecer no fundo dos oceanos e lagos, e mesmo quando a temperatura da superfície (no inverno) atinge valores menores, a água mais fria e o gelo formado permanecem na superfície, impedindo o congelamento total dos corpos d’água em climas temperados. A pequena condutividade térmica da camada superficial de gelo impede as trocas de calor com a atmosfera, mais fria, e o congelamento total dos lagos e rios durante o inverno, e possibilita a sobrevivência dos ecossistemas aquáticos em climas temperados. 9 Variação da densidade com a pressão: a densidade aumenta com a pressão, conforme esperado.
9 A densidade da água é 708 vezes maior do que a do ar (CNTP):
o O empuxo exercido pela água sobre os corpos nela mergulhados é muito maior do que o do ar o Os organismos aquáticos (vegetais e animais) não necessitam estruturas de sustentação para ficarem eretos ou movimentarem-se sobre a superfície sólida (fundo), ao contrário das plantas e animais terrestres. Viscosidade
9 Definição (Newton): viscosidade absoluta ou dinâmica - ν, é a relação entre a força de cisalhamento e o
gradiente de velocidade, no escoamento laminar. Medida da resistência ao escoamento
o Água a 25°C, 1013 mbar: ν = 0,8937 mPa. s
9 A viscosidade da água é muito maior do que a do ar (1,551 × 10 -2^ mPa. s). Consequências:
o maior resistência ao escoamento em sistemas hidráulicos do que em aerodinâmicos o organismos aquáticos enfrentam maior resistência ao movimento do que os terrestres o em compensação, a resistência contra a queda livre também é maior, e os seres aquáticos permanecem suspensos com maior facilidade (nadar é mais fácil que voar)
9 Efeito da temperatura: para líquidos, ν diminui com T
Tensão superficial:
9 Definição: trabalho necessário para aumentar a superfície de contato água/ar (J/m^2 ou N/m). A resistência resulta da diferença de energia potencial entre as moléculas na superfície e no seio da massa líquida (forças de coesão). Fenômenos relacionados: formação de bolhas, gotículas e nuvens, capilaridade.
9 Água a 20°C: γ = 7,275 × 10 -2^ N/m
9 Efeito da temperatura: a tensão superficial diminui com T
9 Efeito de sais dissolvidos: a tensão superficial diminui com a presença de sais dissolvidos
9 Agentes tenso-ativos: são substâncias que apresentam, na mesma molécula, uma porção apolar (uma cadeia hidrocarbônica, e uma extremidade polar ou iônica). Essas substâncias se arranjam na interface água/ar, favorecendo a formação da espuma e bolhas, e na interface água/gordura, favorecendo a remoção das sujidades. No entanto, se essas substâncias não forem biodegradáveis, elas poderão inviabilizar o tratamento dos esgotos. Podem também prejudicar a aeração (oxigenação) nas estações de tratamento de esgotos.
Capacidade calorífica ou calor específico:
9 Definição: quantidade de calor necessária para elevar, de 1°C, a temperatura de 1 g de água. Definição de
caloria: energia necessária para aquecer 1 g de água de 14,5 a 15,5°C: 1 cal = 4,1855 J
9 Importância no clima, pois determina o grau de aquecimento ou resfriamento da água após absorção ou transferência de calor para as vizinhanças. 9 A capacidade calorífica da água é maior do que a do ar (1 J/g.K), e portanto o ambiente terrestre está sujeito a maiores variações de temperatura do que o ambiente aquático.
Condutividade elétrica:
9 Definição: medida da capacidade de condução de corrente elérica
9 Água a 25°C, 1 atm: κ = 0,0635 μS/cm
9 Condutividade elétrica é utilizada para medir a pureza da água. Quantidades mínimas de sais dissolvidos já são capazes de alterar a condutividade elétrica. A condutividade elétrica é portanto uma indicação da pureza da água. A água destilada e purificada (deionizada) apresenta a condutividade tanto mais baixa e
saturada com ar a 1 atm contém: Gás 5°C 20°C CO 2 0,5 mg/L O 2 12, mg/L
9, mg/L N 2 16,8 mg/L 12, mg/L 9 Menores temperaturas e maiores pressões favorecem a dissolução de gases. A solubilidade é definida como a relação das concentrações do gás na água, dividida pela concentração no ar, quando esses estão em equilíbrio. Assim, o CO 2 é o componente mais solúvel, dentre os gases da atmosfera. 9 A solubilidade acima é o valor de equilíbrio, portanto, o máximo possível de concentração do gás dissolvido na água, àquela temperatura. As águas na natureza vão conter gases dissolvidos em concentração igual ou, geralmente, menores do que esse valor. 9 O O 2 é apenas fracamente solúvel, os seres vivos que habitam os ecossistemas aquáticos têm dificuldade de acesso ao O 2. Um dos principais e mais graves efeitos da poluição é a depleção do O 2 , levando esses seres à morte. o Trocas com o solo: a dissolução de minerais depende das características geológicas e de escoamento da água através do solo e subsolo, da temperatura e do teor de gases dissolvidos (especialmente O 2 e CO 2 ). À medida que a água escoa pelo solo os minerais vão se dissolvendo nela, aumentando a salinidade e presença de minerais, geralmente benéficos, até um dado limite. Alguns minerais são mais solúveis do que outros, e em regiões vulcânicas (onde ainda há minerais que não foram totalmente liberados para a forma solúvel) o processo é geralmente mais intenso, levando à formação das águas minerais. o Trocas com o meio biológico: as atividades biológicas estão acompanhadas de trocas com o meio aquoso. Os organismos aquáticos influenciam diretamente a qualidade da água onde vivem. Os organismos terrestres influenciam indiretamente, através do escoamento pluvial, que mobiliza e transporta substâncias liberadas pelos vegetais e animais.
9 A qualidade da água é avaliada através de diversos parâmetros físicos e químicos
o Os parâmetros podem ser utilizados para caracterizar os corpos de água, os efluentes, ou a água de abastecimento. As legislações estabelecem valores tolerados ou exigidos para esses parâmetros, conforme se verá adiante.
Cor
9 Definição: Aspecto visual em relação à água pura, que é incolor. A cor é o resultado da interação entre substâncias presentes na água com a luz que passa através da amostra, quando as substâncias absorvem apenas em dados comprimentos de onda no espectro da luz visível (entre 380 a 700 nm), fazendo com que a luz transmitida tenha uma coloração diferente da luz incidente.
9 Aplicações: água de abastecimento bruta e tratada, efluentes brutos e tratados.
9 Origem antropogênica: efluentes industriais (indústria química, papel, têxtil, ... ), esgotos domésticos
9 Origem natural: íons metálicos (FE, Mn), substâncias húmicas, plâncton, ...
9 Importância: Aspecto estético, toxicidade (origem industrial), presença de compostos precursores da formação de substâncias cancerígenos na cloração de águas de abastecimento (halocarbonos)
9 Métodos de medição:
o Distinção entre cor aparente (água bruta, presença de material em suspensão) e cor verdadeira (após filtração ou centrifugação). A primeira é devida a substâncias em suspensão ou coloidais (tratáveis por processos físicos ou físico-químicos) enquanto que a segunda é atribuída a substâncias dissolvidas (exigindo tratamento químico ou biológico para sua remoção). o Método da comparação visual com soluções-padrão (platina-cobalto) ou com discos coloridos calibrados. Unidade de cor (Unidade Hazen, uH): produzida por 1 mg/l de platina. Variação de 0 a 500 unidades. o Método espectrofotométrico: transmissão de luz em diversos comprimentos de onda na região
visível do espectro
Turbidez
9 Definição: capacidade de dispersar a luz, em virtude da presença de material em suspensão
9 Aplicações: água de abastecimento bruta e tratada, efluentes brutos e tratados, corpos d'água
9 Origem antropogênica: Efluentes industriais e domésticos, processos erosivos (rurais e urbanos)
9 Origem natural: partículas de rocha, argila e silte; algas e microorganismos
9 Importância: aspecto estético; luminosidade de massas d'água (fotossíntese); partículas podem abrigar microorganismos patogênicos; natureza química das partículas (toxicidade)
9 Métodos de medição:
o Método nefelométrico (turbidímetro): dispersão de luz medida no ângulo de 90° em relação à direção de incidência. Uso de luz visível (lâmpada de tungstênio). Unidade nefelométrica de turbidez (NTU): comparação com suspensões-padrão (polímero de formazina)
Odor e sabor
9 Definição: capacidade de estimular, ao contato, as células receptoras humanas específicas (água pura é insípida e inodora)
9 Aplicações: água de abastecimento bruta e tratada
9 Origem antropogênica: efluentes domésticos e industriais
9 Origem natural: decomposição de material vegetal, atividades microbianas, algumas substâncias inorgânicas
9 Importância: rejeição por parte dos consumidores, pode estar relacionado com contaminação
9 Métodos de medição: avaliação qualitativa através de testes sensórios do limite de odor: diluição da amostra com água isenta de odores, até que o último odor perceptível desapareça. Uso de grupo de pessoas para avaliação estatística.
Temperatura
9 Definição: grandeza fundamental que define a condição térmica de uma substância ou de um sistema termodinâmico
9 Aplicações: corpos d'água, efluentes
9 Origem antropogênica: emissões térmicas em sistemas de resfriamento, e em efluentes industriais
9 Origem natural: fontes térmicas naturais, trocas de calor por condução, convecção e radiação
9 Importância: A temperatura determina a velocidade de reações químicas e de processos biológicos, e a solubilidade de gases. Perfil de temperatura em corpos d'água revela a dinâmica de circulação.
9 Métodos de medição: termômetro Celsius de mercúrio, termoelementos.
pH
9 Definição: intensidade do caráter ácido ou básico de uma solução, dado pelo potencial hidrogeniônico (atividade do íon H+). Constante de dissociação da água:
[ H +^ ] ⋅[ OH −] = Kw =1,01 × 10 −^14 a 25 o C
Õ pH = -log [H+]. Água pura: pH = pOH = 7 9 Aplicações: corpos d'água, água de abastecimento bruta e tratada, efluentes brutos e tratados
9 Origem antropogênica: despejos domésticos e industriais
9 Origem natural: dissolução de minerais, trocas gasosas, respiração/fotossíntese
9 Importância: quase todos os processos químicos e biológicos são dependentes do pH. Parâmetro fundamental no controle de unidades de tratamento de efluentes e de água de abastecimento. O pH de águas naturais depende, principalmente, do sistema carbonato, que compreende o seguinte equilíbrio: CO (^) 2 + H 2 O ⇔^ [^ H 2 CO 3 ]^ ⇔ HCO 3 −^ + H +⇔ CO 32 −+ 2 H + 9 O CO 2 pode ser absorvido da atmosfera ou produzido na respiração biológica, a presença de bicarbonatos e carbonatos depende da solubilidade (bicarbonatos > carbonatos).
Cloretos
9 Definição: ânion Cl-, resultante da dissolução de sais, ou de processos de aplicação do cloro (p. ex. na desinfecção da água).
9 Aplicações: água de abastecimento bruta. A presença de cloretos em mananciais de água doce significa quase sempre a contaminação pelo lançamento de efluentes, pois as águas doces são geralmente isentas de cloretos, que são sais solúveis (e portanto, que já foram lixiviados para os oceanos, onde se acumulam, pois de lá não retornam para os continentes).
9 Origem antropogênica: efluentes domésticos e industriais
9 Origem natural: intrusão de águas salinas, dissolução de minerais.
9 Importância: confere sabor salgado à água
9 Métodos de medição:
o titulação com AgNO 3 , indicador cromato de potássio: K 2 CrO 4 , pH 7 a 10 (método argentométrico) o titulação com nitrato de mercúrio Hg(NO 3 ) 2 , indicador difenilcarbazona, pH 2,3 a 2, o método potenciométrico: titulação com AgNO 3 usando eltrodo de bulbo de vidro e Ag/AgCl o medição colorimétrica do tiocianato férrico Fe(SCN) 6 3-^ formado a partir da liberação de tiocianato pelo Hg(SCN) 2 (insolúvel) em presença de cloretos o eletrodo seletivo para cloretos Nitrogênio
9 Definição: O nitrogênio pode estar presente na água em diversos estados de oxidação: nitratos NO 3 -^ , nitritos NO 2 -^ , amônia NH 3 , N-orgânico, e N-molecular N 2. Todas essas formas são interconversíveis biologicamente
9 Aplicações: água de abastecimento bruta e tratada, efluentes brutos e tratados, corpos d'água
9 Origem antropogênica: efluentes domésticos e industriais, atividades agrícolas (fertilizantes), criação de animais
9 Origem natural: atividades biológicas
9 Importância: nutriente vegetal, quando presente em grandes concentrações pode provocar a eutrofização de lagos ou represas (crescimento descontrolado de algas ou vegetais). Influencia os processos biológicos de tratamento de esgotos. Nitratos em elevadas concentrações provoca a metahemoglobinemia (síndrome do bebê azul), e é tóxico aos peixes. A forma predominante do nitrogênio fornece informação sobre o estágio da poluição (recente ou remota)
9 Métodos de medição:
o N-amoniacal: (a) métodos colorimétricos, p. ex. reagente de Nessler (HgI e KI), e método do fenato. (b) titulação com H 2 SO 4 da amostra destilada. (c) eletrodo seletivo para amônia o Nitritos: (a) método colorimétrico (reagente orgânico) (b) cromatografia iônica: separação em uma coluna cromatogrâfica de troca iônica, capaz de separar os ânions presentes na amostra, detector de condutividade elétrica. o Nitratos: (a) absorção do ultravioleta (220 e 275 nm), (b) cromatografia iônica (ver acima) (c) eletrodo seletivo para nitratos, (d) redução a NO 2 -^ usando cádmio, e análise colorimétrica do NO 2 -.
Fósforo
9 Definição: o fósforo ocorre nas águas e efluentes praticamente apenas como fosfatos: como fosfato livre (ortofosfatos PO 4 3-, que tendem a polimerisar formando meta P 2 O 7 4-, piro P 3 O 10 5-, e outros polifosfatos), ou organicamente combinado
9 Aplicações: efluentes brutos e tratados, corpos d'água
9 Origem antropogênica: efluentes domésticos e industriais, detergentes, atividades agrícolas (fertilizantes), criação de animais
9 Origem natural: dissolução de minerais, decomposição de matéria orgânica.
9 Importância: nutriente vegetal, como o nitrogênio, que pode provocar a eutrofização de lagos ou represas. Influencia os processos biológicos de tratamento de esgotos
9 Métodos de medição: métodos colorimétricos, geralmente baseados em reação com o molibdato de
amônio (NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 Ex.: método do ácido vanadomolibdofosfórico, método do cloreto estanoso, método do ácido ascórbico. Através de diferentes etapas de preparação da amostra é possível distinguir entre: fósforo reativo (ortofosfatos), fósforo hidrolisável (polifosfatos), fósforo orgânico, fósforo total.
Oxigênio dissolvido (OD)
9 Definição: O oxigênio livre (O 2 ) é gerado na fotossíntese, e consumido na respiração, na mineralização da matéria orgânica e na oxidação química de minerais (Fe, Mn, etc). A concentração de oxigênio dissolvido (OD) depende do balanço entre esses processos, e das trocas com a atmosfera
9 Aplicações: corpos d'água, efluentes brutos e tratados
9 Origem antropogênica: aeração artificial
9 Origem natural: trocas com a atmosfera, fotossíntese
9 Importância: essencial para a respiração dos organismos aeróbios. Havendo excesso de contaminação orgânica na água, o O 2 será consumido pelas bactérias a uma velocidade maior do que sua introdução através da fotossíntese e aeração, podendo ocorrer mortandande de peixes e outras espécies. Na ausência de O 2 , tem-se as condições anaeróbias
9 Métodos de medição: (a) método iodométrico (Winkler): Oxidação do manganês divalente Mn2+^ pelo O 2. Com adição de iodeto I-^ em meio ácido, o Mn2+^ é regenerado, liberando iodo I 2 , que é titulado com solução de tiosulfato S 2 O 3 2-. OD máximo em um corpo d'água é dado pela saturação da água com O 2 atmosférico, em função da temperatura e pressão (à pressão de 1 atm: 12,77 mg/L a 5°C, 11,3 mg/L a 10 °C; 9,1 mg/L a 20°C; 7,6 mg/L a 30°C)
Matéria orgânica (DBO / DQO / COT)
9 Definição: a matéria orgânica pode estar presente na água em diferentes estados físicos (dissolvido, suspensos, coloidal) e sob diversas formas químicas e bioquímicas (tecidos vivos ou mortos, macromoléculas, produtos de decomposição em diversos estágios de oxidação). O teor em matéria orgânica pode ser medido por três procedimentos, cada um deles revelando determinado aspecto: o demanda bioquímica de oxigênio (DBO): teste que indica a quantidade de oxigênio necessária para a estabilização biológica da matéria orgânica (incluindo o material carbonáceo e não carbonáceo: nitrogênio, hidrogênio, etc). A DBO está correlacionada com a matéria orgânica biodegradável. o demanda química de oxigênio (DQO): mede a quantidade de oxigênio para oxidação da matéria orgânica por um oxidante químico forte. A DQO está correlacionada com a matéria orgânica total (biodegradável e não biodegradável) carbonácea e não carbonácea o carbono orgânico total (COT): mede a quantidade de carbono organicamente ligado na amostra. O COT revela a quantidade total de material carbonáceo presente na amostra (biodegradável e não biodegradável)
9 Aplicações: água de abastecimento bruta e tratada, efluentes brutos e tratados, corpos d'água
9 Origem antropogênica: efluentes domésticos e industriais
9 Origem natural: atividade biológica
9 Importância: A quantidade de matéria orgânica em um efluente ou em um corpo d'água indica a quantidade de oxigênio dissolvido (OD) que será consumido pelas bactérias para sua decomposição. Ela é uma medida da carga poluidora de um efluente, e o do grau de contaminação de um corpo d'água com matéria orgânica.
9 Métodos de medição:
o DBO (teste de 5 dias). Amostra é diluída e preenche totalmente um frasco hermético, de forma que apenas o oxigênio dissolvido (OD) esteja disponível para a oxidação. Incumbação da amostra por 5 dias a 20°C, pH 7,2 (tampão fosfato) na ausência de luz. Pré-tratamento: nutrientes e semeadura com microorganismos na água de diluição. OD é determinado no início e no fim da incumbação. DBO = (ODinicial - ODfinal)/ /fração volumétrica decimal da amostra no frasco o DQO: Digestão por uma solução de dicromato K 2 Cr 2 O 7 e ácido sulfúrico por 2 horas em ebulição (refluxo). Medição do consumo de dicromato, por meio de titulação ou colorimetria. o COT: oxidação completa do carbono a CO 2 (p. ex., através de combustão), e medição do CO 2 formado. Eliminação prévia do carbono inorgânico (carbonatos, bicarbonatos) por agente
halogênios orgânicos dissolvidos (xod)
9 Definição: medida para estimar a quantidade total de substâncias orgânicas halogenadas dissolvidas na água. Indica a contaminação química por diversos tipos de compostos: trihalometanos (THMs), solventes orgânicos (tricloroeteno, tetracloroeteno), pesticidas e herbicidas cloradas e bromadas, bifenilas policloradas (PCBs), aromáticos clorados (hexaclorobenzeno, 2,4-diclorofenol, etc), e compostos de elevado peso molecular, substâncias húmicas parcialmente cloradas.
9 Aplicações: água de abastecimento bruta e tratada, efluentes, corpos d'água
9 Origem antropogênica: efluentes industriais, agricultura
9 Origem natural: pouco significativa
9 Importância: indica a contaminação por substâncias de elevado significado ambiental e toxicológico. Caso sejam medidas concentrações expressivas, devem ser analisadas a substâncias individualmente, por meio de cromatografia em fase gasosa.
9 Método de medição: método da adsorção-pirólise-titulação: os compostos halogenados são inicialmente adsorvidos em carvâo ativo, que é então levado a um forno para pirólise do carbono a CO 2 e dos halogênios a haletos de hidrogênio HX, que são titulados em célula coloumétrica, que mede a corrente elétrica gerada na precipitação dos haletos com sal de prata Ag+.
Óleos e graxas
9 Definição: conjunto de todas a substâncias solúveis em triclorotrifluoretano: inclui os lipídeos biológicos e os hidrocarbonetos minerais, mas também outras substâncias.
9 Aplicações: efluentes brutos e tratados, corpos d'água
9 Origem antropogênica: efluentes domésticos e industriais, atividades agrícolas
9 Origem natural: pouco significativas
9 Importância: os óleos e graxas influenciam os processos de tratamento de efluentes, e afetam negativamente os corpos d'água (formação de película superficial e depósitos nas margens).
9 Métodos de medição: Extração dos óleos e graxas utilizando o solvente triclorotrifluoretano C 2 Cl 3 F 3 , e medição da quantidade extraída (gravimetria, absorção de infravermelho)
Fenóis
9 Definição: hidroxiderivados do benzeno ou de compostos contendo anéis benzênicos na estrutura.
9 Aplicações: água de abastecimento bruta e tratada, efluentes, corpos d'água
9 Origem antropogênica: efluentes industriais e domésticos
9 Origem natural: pouco significativa
9 Importância: muitos compostos fenólicos são tóxicos, ou produzem, na cloração, compostos causadores odor e sabor objetáveis (clorofenóis).
9 Método de medição: colorimetria, utilizando 4-aminoantipirina como reagente.
Agentes tenso-ativos (surfactantes)
9 Definição: Substâncias que combinam, em uma única molécula, grupos hidrofóbicos (radical hidrocarboneto com 10 a 20 átomos de carbono) e hidrofílicos (de dois tipos: ionizável e não ionizável). Tendem a permanecer nas interfaces entre o meio aquoso e outras fases do sistema (ar, gotas de óleo, partículas), conferindo propriedades espumantes, emulsificantes e estabilizadoras de partículas em suspensão. Os surfactantes podem ser catiônicos (ex.: (RMe 3 N)+Cl-) ou aniônicos (ex.: (RSO 3 )-Na+).
9 Aplicações: efluentes domésticos e industriais, corpos d'água
9 Origem antropogênica: efluentes domésticos e industriais
9 Origem natural: pouco significativas
9 Importância: poluente relevante nos esgotos domésticos, em função de suas propriedades químicas e comportamento em processos de depuração biológica (biodegradabilidade)
9 Métodos de medição: método da sublação ("sublation"): amostra é colocada em um frasco especial junto com um solvente orgânico (acetato de etila), que forma uma fase sobrenadante. Através de insuflação de gás inerte N 2 , os surfactantes são levados da fase aquosa para a fase orgânica. Evaporando-se o solvente
obtido, os surfactantes formam um resíduo, que pode ser analisado por colorimetria: substâncias ativas ao azul de metileno (surfactantes aniônicos); e ativas ao tiocianato de potássio (não iônicos).
Compostos orgânicos voláteis (VOC)
9 Definição: os compostos orgânicos voláteis são todas aquelas substâncias de ponto de ebulição abaixo de
aproximadamente 400°C, que podem ser determinadas individualmente através da cromatografia em fase gasosa. Os compostos orgânicos são considerados de forma agregada (DBO, DQO, COT, XOD, Surfactantes, Fenóis, òleos e graxas, etc), ou na forma de compostos individualmente medidos.
9 Aplicações: corpos d'água, efluentes, água de abastecimento bruta e tratada.
9 Origem antropogênica: efluentes domésticos e industriais, atividades agrícolas
9 Origem natural: atividades biológicas
9 Importância: algumas substâncias orgânicas são especialmente tóxicas, cancerígenas ou teratogênicas. Por isso, a identificação dessas substâncias individualmente é importante. Muitas vezes, a análise é importante para identificar a origem (fonte) dos poluentes encontrados no ambiente, e para o controle de sistemas de tratamento.
9 Método de medição: Método geral: cromatografia em fase gasosa e espectrometria de massa (GC/MS). Para compostos orgânicos: cromatografia gasosa com detetor de ionização de chama (GC/FID). Para compostos organohalogenados: cromatografia gasosa com detetor de captura de elétrons (GC/ECD).
