PARÂMETROS DE QUALIDADE DE ÁGUA
Agência Nacional de Águas - ANA
Superintendência de Gestão da
Rede Hidrometeorológica – SGH
Superintendente: Valdemar Guimarães
Especialista: Maurrem Ramon Vieira
Parâmetros de Qualidade de Água
Parâmetros de qualidade de água
O número de variáveis a ser utilizado no programa de monitoramento
depende de seus objetivos.
Considerando--se a proposta apresentada por Chapman e Kimstach
Considerando
(Chapman, 2003), são definidos os seguintes grupos de variáveis para
programas de monitoramento da qualidade da água.
Variáveis gerais são variáveis que permitem obter uma avaliação
preliminar da qualidade do corpo hídrico e que também podem dar uma
indicação da necessidade de um monitoramento mais abrangente;
Nutrientes são variáveis que permitem avaliar o nível trófico de
ambientes lênticos e o potencial de contribuição dos ambientes lóticos
para o processo de eutrofização dos primeiros, assim como permitem inferir
sobre os processos de poluição dos corpos d’água em razão do lançamento
de esgotos e drenagem de áreas agrícolas;
Parâmetros de qualidade de água
Matéria orgânica são as variáveis de qualidade que possibilitam
determinar, de maneira direta ou indireta, a quantidade de matéria orgânica
presente nos corpos d’água, são importantes para a avaliação das condições
dos corpos hídricos e também sobre processos de poluição decorrente do
lançamento de efluentes com contaminantes orgânicos;
Indicadores microbiológicos referem
referem--se aos microrganismos associados
à água, com potencial de risco para a saúde humana e em muitos casos
estão associados a processos de poluição por excretas humanas ou animais,
devido ao lançamento de águas residuárias nos corpos d’água, ou então,
devido à drenagem de áreas utilizadas para criação intensiva de animais;
Indicadores biológicos são as variáveis que vão representar a
diversidade, abundância, estabilidade e condições fisiológicas das
populações de organismos aquáticos, que são dependentes das
características físicas e químicas dos corpos hídricos;
Parâmetros de qualidade de água
Variáveis substitutas referem
referem--se às variáveis que podem representar um
grupo específico de variáveis, ou então, podem indicar condições
específicas sobre os corpos hídricos. Tais variáveis podem fazer parte de
um dos grupos de variáveis apresentados anteriormente, mas em função da
sua importância como variáveis sentinelas, são apresentadas em um grupo
específico.
Em um programa de monitoramento de qualidade de água, a escolha das
variáveis a serem monitoradas também depende das características de
ocupação e uso do solo da região de drenagem do corpo hídrico que se
pretende avaliar, além do objetivo do programa de monitoramento, como já
mencionado. Assim, os programas de monitoramento podem ser simples,
com a utilização apenas de variáveis gerais e substitutas, ou então,
complexos com a utilização de variáveis de outros grupos.
Parâmetros de Qualidade de Água
Variáveis Gerais
Temperatura
pH
Oxigênio Dissolvido
Sólidos
Temperatura
A temperatura é um fator que influencia praticamente todos os processos
físicos, químicos e biológicos que ocorrem na água.
A unidade usual de temperatura para fins de monitoramento hidrológico é o
grau Celsius – oC.
Os valores dos parâmetros pH, condutividade elétrica, DBO e oxigênio
dissolvido são influenciados pela temperatura, sendo necessária a medição
simultânea destes parâmetros com a temperatura da água.
Todos os organismos aquáticos são adaptados para uma determinada faixa
de temperatura e possuem uma temperatura preferencial. Eles conseguem
suportar oscilações, especialmente aumentos da temperatura, somente até
determinados limites, acima dos quais eles sofrem a morte térmica
(organismos superiores) ou a inativação (microorganismos – processo de
pasteurização).
Temperatura
As variações de temperatura dos cursos d’água são sazonais e acompanham
as flutuações do clima durante o ano. No âmbito da faixa de temperatura
usual em nossas águas superficiais (4 a 30oC), um aumento da temperatura
da água, em geral, têm como efeito (Branco, 1986):
Diminuição da densidade e da viscosidade da água, para temperaturas
acima de 4oC, facilitando a sedimentação de materiais em suspensão.
Redução da solubilidade dos gases na água, entre eles o oxigênio, o CO2 e
a amônia.
Evasão de substâncias orgânicas voláteis podendo causar maus odores.
Aumento da velocidade das reações bioquímicas, aeróbias e anaeróbias, de
degradação da matéria orgânica.
Aumento da taxa de crescimento dos organismos aquáticos.
Evasão de gases tóxicos H2S.
Coagulação de proteínas que constituem a matéria viva.
Aumento da toxicidade de substâncias dissolvidas na água, como
rotenona.
Temperatura
Devido à variação da densidade da água em função da temperatura verificaverificase no verão, em ambientes lênticos com profundidades superiores a 20
metros e baixa velocidade de escoamento (fluxo laminar), são formadas
camadas de água com diferentes temperaturas e com elevada estabilidade.
No caso de lagos e reservatórios, a camada mais quente e mais próxima à
superfície (com profundidade aproximada de 10 m) é chamada de epilímio,
a camada intermediária, onde ocorre uma mudança brusca de temperatura, é
chamada termóclina, camada de descontinuidade ou metalímio, e a camada
inferior mais fria é denominada hipolímio.
Temperatura
Enquanto houver uma suficiente diferença de temperatura estas camadas
não se misturam. Sendo assim, desenvolvedesenvolve-se também dentro de lagos e
reservatórios, com profundidades superiores a 20 m, uma diferença na
composição das águas em cada região, em relação ao pH e à concentração
de gases e de outras substâncias dissolvidas, influenciando o tipo dos
organismos que se desenvolvem em cada região.
Quando as temperaturas epilímio e do hipolímio se aproximam (geralmente
no inverno), e sob ação dos ventos, pode ocorrer a ruptura destas camadas e
a recirculação interna das águas. Nestes casos, nutrientes e substâncias
orgânicas sedimentadas podem ser ressuspensas gerando grande demanda
de oxigênio, podendo resultar em mortandade de peixas devido ao consumo
total do oxigênio dissolvido.
As medições de temperatura da água devem ser feitas sempre no local da
coleta, juntamente com uma medida da temperatura do ar (à sombra).
pH
As letras pH são a abreviação de potencial hidrogeniônico. O pH é um
parâmetro adimensional e tem o valor calculado pelo negativo do logaritmo
decimal da atividade ou concentração dos íons hidrogênio (H+).
Ácido
pH
+
[H ]
1
10
-1
2
10
-2
3
10
-3
Neutro
4
10
-4
5
10
-5
6
10
-6
7
10
-7
Básico
8
10
-8
9
10
-9
10
10
-10
11
10
-11
12
10
-12
13
10
-13
14
10-14
O pH teórico da água pura é 7, denominado como pH neutro. Entretanto, o
valor do pH de águas naturais normalmente difere do valor 7.
Esta variação é devido à presença de outras substâncias, tais como: o ácido
carbônico e demais substâncias do sistema carbonato, as substâncias
húmicas, compostos provenientes de despejos industriais, etc.
pH
Não contando com fatores excepcionais, o valor do pH de águas naturais
oscila entre 6,5 e 8,5. Valores de pH na faixa de 6 a 9 são considerados
compatíveis, a longo prazo, para a maioria dos organismos. Valores de pH
acima ou abaixo destes limites são prejudiciais ou letais para a maioria dos
organismos aquáticos, especialmente para os peixes.
Alguns rios como o Negro e outros de coloração naturalmente escura
podem apresentar naturalmente pH entre 4,0 e 6,0 devido à presença de
substâncias húmicas. Valores de pH de rios acima de 10,0 ou abaixo de 4,0
indicam a contaminação por efluentes industriais ou a ocorrência de
acidentes com vazamento de produtos químicos.
Em lagos e reservatórios com elevada densidade de fitoplâncton, o pH pode
atingir naturalmente valores acima de 9,0 durante o período de máxima
insolação, devido à atividade fotossintética das algas, que removem o CO2
alterando todo o sistema carbonato.
pH
Nestas situações o aumento do pH (> 8,0) intensifica o processo de
eutrofização, pois os fosfatos adsorvidos aos hidróxidos de ferro (III) e de
alumínio, e depositados no sedimento de fundo dos lagos e reservatórios,
são novamente liberados, enriquecendo as águas com nutrientes.
A toxicidade do pH está relacionada, dentre outras coisas, à sua influência
na composição química da água.
O pH influencia na solubilidade das substâncias (sais metálicos), na
predominância de determinadas espécies mais ou menos tóxicas e nos
processos de adsorção/sedimentação dos metais e outras substâncias na
água. Por exemplo: a concentração do íon amônio e da amônia é
relacionada pela equação de equilíbrio:
NH3 + H+ ↔ NH4+.
pH
Para valores de pH crescentes e temperaturas elevadas, o equilíbrio
favorece (é deslocado) a formação da amônia (NH3), a qual é fortemente
tóxica para os peixes.
Concentrações de 0,01 mg/L de amônia já produzem danos aos alevinos de
peixes e a peixes mais sensíveis e concentrações de 0,2 mg/L de amônia são
letais para os alevinos.
Distribuição entre as formas de amônia
pH < 8: Praticamente toda a amônia na forma NH4+;
pH = 9,5: 50% NH3 e 50% NH4+;
pH > 11: Praticamente toda a amônia na forma NH3.
Valores de pH fora da faixa de 6,0 a 9,0, podem resultar na inibição parcial
ou completa dos processos metabólicos (naturais) dos microorganismos
envolvidos na estabilização da matéria orgânica, especialmente pelo
processo anaeróbio.
Oxigênio Dissolvido
O oxigênio na água, cuja unidade é mg/L, pode provir de duas fontes:
endógena e exógena. A primeira, diz respeito ao oxigênio produzido através
da fotossíntese dos organismos aquáticos fotossintetizantes. A segunda
refere--se ao oxigênio atmosférico, transferido para água através da difusão.
refere
A taxa de introdução do oxigênio nas águas a partir da atmosfera depende
do nível de turbulência da água, ou seja, a taxa de reaeração superficial em
uma cascata é maior do que a de um rio de velocidade normal, que por sua
vez apresenta taxa superior à de um lago ou reservatório.
A solubilidade do oxigênio na água é regida pela Lei de Henry, que define a
concentração de saturação de um gás na água, em função da temperatura e
da pressão parcial.
A solubilidade de oxigênio na água relacionarelaciona-se com sua pressão parcial
através da expressão:
Csat = KO2pO2
Oxigênio Dissolvido
onde:
Csat é a concentração de saturação do oxigênio;
KO2 é a constante de solubilidade de oxigênio na água; e
pO2 é a pressão parcial do oxigênio no ar (fração molar do oxigênio no ar
(0,21) multiplicada pela pressão atmosférica local).
A dependência da solubilidade do oxigênio com a temperatura esta
embutida no valor da constante de solubilidade KO2, tendo em vista sua
dependência da temperatura.
De forma geral, a solubilidade dos gases na água diminui com o aumento da
temperatura. Além disso, a presença de sais dissolvidos na água reduz a
solubilidade do oxigênio.
Oxigênio Dissolvido
Varias correlações empíricas foram desenvolvidas para determinação da
concentração de saturação de oxigênio dissolvido em função da
temperatura, dentre elas temos a expressão de Pöpel:
14,652–4,1022x10-1T+7,9910x10-3T2–
T2–7,7774x10-5T3
CS (mg/l) = 14,652–
onde:
T é a temperatura média anual em oC (pressão de 1atm).
A expressão de Pöpel é relativa a uma pressão de 01 atm, ou seja, ao nível
do mar. Como a pressão atmosférica diminui com o aumento da altitude, a
concentração de saturação do oxigênio também diminui com o aumento da
altitude, ainda que a temperatura se mantenha constante.
Oxigênio Dissolvido
Uma das expressões que relacionam a concentração de oxigênio com a
altitude é a seguinte:
fH = C’S/CS = (1 – H/9450)
onde:
C’S é a concentração de saturação na altitude H, em metros;
CS é a concentração de saturação ao nível do mar (P = 01 atm); e
fH é o fator de correção da concentração de saturação pela altitude.
Além da dependência da pressão e da temperatura, a solubilidade do
oxigênio dissolvido é função da salinidade, conforme pode ser visualizada
na tabela seguinte.
Oxigênio Dissolvido
Através desta
tabela podemos
verificar que, à
medida que a
temperatura da
água aumenta, a
redução da
solubilidade do
oxigênio na água
com o aumento
da concentração
de cloretos,
diminui.
T (oC)
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
14.6
14.2
13.8
13.5
13.1
12.8
12.5
12.2
11.9
11.6
11.3
11.1
10.8
10.6
10.4
10.2
10.0
9.7
9.5
9.4
9.2
9.0
8.8
8.7
8.5
8.4
8.2
8.1
7.9
7.8
7.6
Concentração de cloretos (mg/l)
5000
10000
15000
Oxigênio dissolvido (mg/l)
13.8
13.0
12.1
13.4
12.6
11.8
13.1
12.3
11.5
12.7
12.0
11.2
12.4
11.7
11.0
12.1
11.4
10.7
11.8
11.1
10.5
11.5
10.9
10.2
11.2
10.6
10.0
11.0
10.4
9.8
10.7
10.1
9.6
10.5
9.9
9.4
10.3
9.7
9.2
10.1
9.5
9.0
9.9
9.3
8.8
9.7
9.1
8.6
9.5
9.0
8.5
9.3
8.8
8.3
9.1
8.6
8.2
8.9
8.5
8.0
8.7
8.3
7.9
8.6
8.1
7.7
8.4
8.0
7.6
8.3
7.9
7.4
8.1
7.7
7.3
8.0
7.6
7.2
7.8
7.4
7.0
7.7
7.3
6.9
7.5
7.1
6.8
7.4
7.0
6.6
7.3
6.9
6.5
20000
11.3
11.0
10.8
10.5
10.3
10.0
9.8
9.6
9.4
9.2
9.0
8.8
8.6
8.5
8.3
8.1
8.0
7.8
7.7
7.6
7.4
7.3
7.1
7.0
6.9
6.7
6.6
6.5
6.4
6.3
6.1
Diferença
por 100 mg
de cloreto
0.017
0.016
0.015
0.015
0.014
0.014
0.014
0.013
0.013
0.012
0.012
0.011
0.011
0.011
0.010
0.010
0.010
0.010
0.010
0.009
0.009
0.009
0.008
0.008
0.008
0.008
0.008
0.008
0.008
0.008
0.008
Oxigênio Dissolvido
O oxigênio é um gás de baixa solubilidade na água e se dissolve sem reagir
com esta. Uma amostra de água, sem gases dissolvidos, quando entra em
contato com o ar atmosférico começa a incorporar os gases presentes no ar,
especialmente o oxigênio, através da reação:
O2(g) → O2(aq)
Se houver tempo suficiente, esta reação se processará até que a
concentração de O2(aq), ou oxigênio dissolvido (OD), atinja um valor limite
máximo “Csat”, denominado concentração de saturação.
Em locais onde há muita turbulência ou em lagos e reservatórios onde há
uma atividade fotossintética elevada é possível encontrar valores de
oxigênio dissolvido acima do limite de saturação para aquela pressão
atmosférica e temperatura.
Oxigênio Dissolvido
Neste caso, a taxa de produção ou incorporação do oxigênio na água é
maior que a taxa de difusão do excesso de oxigênio para a atmosfera.
Contudo, assim que a produção ou a turbulência cessar, a concentração de
oxigênio dissolvido tenderá para seu valor de saturação naquela
temperatura e pressão específica.
A variação da concentração de OD ocorre sazonalmente, ou mesmo em
períodos de 24 h, em razão da temperatura e atividade biológica.
Concentrações muito abaixo dos valores de saturação podem indicar
atividade biológica intensa, principalmente em decorrência de carga
orgânica elevada no corpo receptor.
Em ambientes lóticos a baixa concentração de OD em um ponto não
implica que a fonte de poluição esteja próxima, em geral ela ocorreu em um
ponto à montante do local da coleta.
Oxigênio Dissolvido
A poluição térmica também pode resultar em valores de OD abaixo do
limite de saturação, neste caso, a fonte de poluição está próxima do local de
coleta da amostra.
Em lagos, devido a estratificação térmica e outros fatores, a concentração
de OD varia com a profundidade, sendo maior na superfície e menor no
fundo.
A medida de OD deve sempre estar associada à temperatura e o resultado
deve ser comparado com a concentração de saturação, que também é função
da salinidade do corpo d’água.
Em ambientes lênticos estratificados, a ocorrência da quebra da
estratificação pode resultar na mistura do corpo hídrico e a ressuspensão de
matéria oxidável sedimentada. Nesses casos a concentração de OD pode
diminuir atingindo valores críticos para muitos organismos aquáticos, o que
não tem relação com processos antrópicos de poluição.
Oxigênio Dissolvido
Qualquer massa d’água isenta de matérias oxidáveis tem uma concentração
de oxigênio dissolvido próxima da saturação. Quando uma carga poluidora
é introduzida, uma quantidade de oxigênio é demandada para promover,
principalmente, a oxidação da matéria orgânica, através de processos de
digestão aeróbia realizada por microorganismos, especialmente bactérias
aeróbias. Este processo é denominado de desoxigenação
desoxigenação..
Quando o oxigênio é consumido pelas bactérias criacria-se um déficit em
relação à concentração de saturação, este déficit provoca um fluxo difusivo
de oxigênio do ar para o corpo d’água. A taxa de difusão é função do défict
de oxigênio e do grau de turbulência das águas. Além disso, as algas,
através da fotossíntese, também contribuem para a oxigenação das águas
naturais. Todo este processo é denominado de reoxigenação
reoxigenação..
Quando a taxa de desoxigenação, associada à poluição por matéria
orgânica, for superior à taxa de reoxigenação a concentração de OD tenderá
a diminuir.
Oxigênio Dissolvido
O elevado calor específico da água e a sua baixa capacidade de solubilizar o
oxigênio tornam o ambiente aquático extremamente vulnerável à poluição
orgânica e térmica. Neste ambiente encontramos organismos aeróbios
vivendo dentro de limites estreitos de concentração de oxigênio e com
baixa capacidade de absorver flutuações na concentração deste gás.
Alguns rios apresentam naturalmente em determinadas épocas do ano
valores de oxigênio dissolvido relativamente baixos, sem que este
comportamento possa ser atribuído à atividade antrópica. Este
comportamento é verificado principalmente nos rios do Pantanal e na bacia
Amazônica.
Tendo em vista todos os fatores intervenientes nos valores de oxigênio
dissolvido, sempre que possível sua determinação deve ser feita em campo
utilizando sensores específicos.
Sólidos
As águas naturais apresentam quantidades mais ou menos elevadas de
sólidos, quantificados em termos de concetração, mg/L, provenientes das
seguintes fontes:
dissolução das rochas;
decomposição da matéria orgânica (ácidos húmicos);
carreamento natural de sedimentos;
processos erosivos; e
atividades humanas (despejos industriais e sanitários, agricultura, etc).
A quantidade de sólidos nas águas é sazonal variando muito do período
seco para o período chuvoso, dependendo, principalmente, do tipo do solo,
da intensidade das chuvas, do tipo de uso e ocupação da bacia hidrográfica,
e do tipo de cobertura vegetal.
Sólidos
A presença de vegetação no entorno dos corpos d’água, e especialmente em
suas margens (mata ciliar), favorece a infiltração das águas das chuvas,
reduzindo o volume de água que escoa superficialmente. Além disso, a
estrutura radicular das plantas estabiliza o solo, estruturandoestruturando-o e
conferindo--lhe maior resistência à desagregação, reduzindo a ocorrência de
conferindo
erosão.
Estes fatores e a existência de áreas não impermeabilizadas nos
aglomerados urbanos (parques e praças), que permitam a infiltração das
águas de chuva, contribuem para redução do aporte de sedimentos (sólidos)
nos corpos d’água.
As atividades de extração de areia para construção civil e de mineração (de
ouro e de pedras preciosas) em rios, através de dragas e bateias, também
são responsáveis pelo aporte de elevadas quantidades de sólidos nos corpos
d’água, resultando freqüentemente em seu assoreamento.
Sólidos
Os sólidos são classificados em termos de seu tamanho basicamente em três
categorias, quais sejam:
dissolvidos (< 10-3µm);
coloidais (entre 10-3 e 11µ
µm); e
suspensos (> 1µ
1µm).
Devido à dificuldade prática de separação entre os sólidos coloidais e os
dissolvidos, consideramconsideram-se dissolvidos (não filtráveis) aqueles que
apresentam tamanho inferior a 0,45µ
0,45µm, ou seja, que não são retidos em uma
membrana filtrante com abertura de 0,45µ
0,45µm, e suspensos (filtráveis) os
sólidos que apresentam tamanho superior a 0,45µ
0,45µm. A soma dos sólidos
suspensos com os dissolvidos é igual aos sólidos totais presentes na água.
A concentração de sólidos suspensos é um parâmetro importante para a
avaliação econômica dos projetos de reservatórios. Com à alteração do
regime de escoamento do rio, grande parte dos sólidos em suspensão
tenderá a se sedimentar reduzindo progressivamente o volume útil do
reservatório.
Sólidos
O lançamento de esgotos domésticos sem tratamento nos corpos d’água,
pode elevar muito a concentração de sólidos suspensos.
A sedimentação das partículas sólidas acelera a precipitação (através do
arraste) e soterra as partículas orgânicas em suspensão, que servem de
alimento à fauna aquática.
Concentrações elevadas de sólidos dissolvidos totais (SDT), (elevada
condutividade) representam inconvenientes para o uso da água na irrigação.
Teores de sais dissolvidos superiores a 500 mg/L já comprometem
determinadas culturas.
Águas com alto teor de sódio podem alterar a estrutura do solo, substituindo
cátions polivalentes da estrutura de zeólitas, argilas e de outros alumino
silicatos, através de reações de troca iônica, resultando na redução da
permeabilidade do solo, com reflexos sobre a drenagem e influindo na
salinidade do mesmo.
Sólidos
A presença de substâncias húmicas dissolvidas nas águas levam ao
desenvolvimento de cor nas mesmas e representa uma dificuldade adicional
para seu tratamento nas estações de tratamento de água para abastecimento.
Além disso, a desinfecção de águas coloridas não deve ser realizada com
cloro devido à possibilidade de formação organoclorados, que são
potencialmente cancerígenas.
A presença de elevadas concentrações de sólidos suspensos na água bruta
utilizada como manancial em estações de tratamento de água encarecem o
processo, e sua presença na etapa de cloração reduz a eficiência da
desifecção.
Parâmetros de Qualidade de Água
Nutrientes
Nitrogênio
Fósforo
Nutrientes – nitrogênio e fósforo
O nitrogênio inorgânico provém principalmente da atividade de bactérias
nitrificantes que, a partir da matéria orgânica vegetal ou animal, no solo ou
na água, produzem nitratos.
Os nitratos podem provir do próprio terreno, em regiões salitradas
naturalmente ou adubadas quimicamente. Além disso, é conhecido o fato de
várias algas cianofíceas terem a capacidade de fixar diretamente o
nitrogênio do ar.
O nitrogênio é essencial para os organismos vivos pois é um constituinte
importante das proteínas, incluindo o material genético. As plantas e os
microrganismos convertem o nitrogênio inorgânico em orgânico, o que o
define como nutriente.
Nutrientes – nitrogênio e fósforo
A presença de nitrogênio é mais relevante em ambientes lênticos ou em
ambientes lóticos que alimentam lênticos. Elevadas concentrações de
compostos da série do nitrogênio pode ser um indicativo de poluição por
matéria orgânica.
O nitrogênio presente em despejos domésticos, em geral, está na forma
orgânica, sendo convertido às formas amoniacal, nitrito e nitrato, à medida
que a matéria orgânica vai sendo degradada pelos organismos aquáticos.
Nutrientes – nitrogênio e fósforo
Assim como o nitrogênio o fósforo também é um nutriente essencial para os
organismos vivos, podendo estar presente nos corpos hídricos na forma
dissolvida e particulada.
O fósforo pode provir de rochas fosfáticas, apatitas e, ao que parece, pode
ser originado no solo, por atividade de bactérias ainda pouco conhecidas,
capazes de reduzir fosfatos a fosfitos, hipofosfitos e fosfina. Pode ser
levado à água, ainda, por drenagem de terrenos quimicamente adubados.
Entretanto, a principal fonte dos dois elementos é constituída pelos esgotos
domésticos, que levam às águas compostos orgânicos complexos que,
através da oxidação biológica, contribuem para formação de fosfatos e
nitratos (Branco, 1986).
Nutrientes – nitrogênio e fósforo
Apesar da quantidade de nitrogênio exigido pela maioria dos organismos
ser bem superior à de fósforo, com relação ao fenômeno da poluição o
fósforo se apresenta como fator de maior importância, uma vez que, ainda
que o suprimento de nitrogênio seja deficiente, este pode ser obtido a partir
do ar atmosférico, sendo impossível exercerexercer-se um controle sobre o teor
presente nas águas.
O fósforo, sendo fornecido somente pelos despejos, pode ser mais bem
controlado na prevenção contra a poluição.
Ligeiros aumentos do teor de nitratos e fosfatos em águas de rios e lagos
levam, freqüentemente, a fenômenos de floração ou, de qualquer modo, à
elevação do número de organismos de determinadas espécies.
Nutrientes – nitrogênio e fósforo
As algas obedecem a este comportamento também em relação ao enxofre,
potássio, magnésio e outros elementos. O fato de, em águas naturais,
somente a elevação do nitrogênio ou do fósforo produzirem o aumento do
número de organismos, significa que essas águas contêm, normalmente,
quantidades suficientes dos demais elementos.
A eutrofização é definida como o aumento da concentração de nutrientes
em um corpo d’água, e pode resultar no aumento de sua produtividade.
Este fenômeno pode provocar a deterioração da qualidade das águas devido
à redução da penetração da luz solar, e à redução da concentração de
oxigênio dissolvido, o qual é utilizado para decomposição das algas mortas
por falta de luz. Este fenômeno ocorre principalmente em lagos e
reservatórios, sendo menos comum em rios.
Parâmetros de Qualidade de Água
Matéria Orgânica
DBO
DQO
Matéria Orgânica nas Águas
A matéria orgânica é um nome genérico que engloba todos as substâncias
compostas basicamente por carbono, hidrogênio, oxigênio. Estas
substâncias estão presentes na organização de todos os seres vivos.
Sendo assim, a matéria orgânica naturalmente está presente nas águas
superficiais, devido à drenagem do solo e à produtividade primária das
algas, que fixam o carbono inorgânico convertendoconvertendo-o em compostos
orgânicos complexos.
Além disso, a atuação do homem no planeta contribui bastante para o
aporte de compostos orgânicos para as águas. Este aporte está relacionado
com o lançamento de esgotos domésticos e industriais sem tratamento nos
corpos d’água.
A matéria orgânica presente nas águas pode estar na forma dissolvida ou
particulada.
Matéria Orgânica nas Águas
A matéria orgânica dissolvida se distribui ao longo do volume do corpo
d’água e acompanha seu fluxo, até que a atividade dos organismos
decompositores aeróbios, quando ainda existe oxigênio dissolvido, e
anaeróbios, depois de exaurido todo o oxigênio, converta os compostos
orgânicos complexos em gás carbônico, metano e outras substâncias
orgânicas de baixo peso molecular.
Já o comportamento da matéria orgânica particulada depende do regime de
escoamento do corpo d’água. Se o regime for turbulento, somente as
partículas maiores irão sedimentar. Para velocidades de escoamento
menores, partículas de menor tamanho tenderão a sedimentar.
Em ambos os casos as partículas sedimentadas continuam a se movimentar,
geralmente acompanhando o fluxo do corpo d’água em velocidade bastante
inferior.
Matéria Orgânica nas Águas
A matéria orgânica sedimentada também é decomposta pela atividade
bacteriana. Quando ainda existe oxigênio disponível no corpo d’água, na
interface entre o sedimento e a água, ocorre a decomposição aeróbia da
matéria orgânica sedimentada, e o conseqüente consumo de oxigênio. Esta
demanda de oxigênio é chamada de demanda bentônica.
Nas camadas inferiores do sedimento, a decomposição da matéria orgânica
é realizada exclusivamente por microorganismos anaeróbios, devido à
ausência de oxigênio dissolvido.
A fração da matéria orgânica total que é decomposta pela atividade dos
organismos aeróbios e anaeróbios é denominada de matéria orgânica
biodegradável. Já a fração que permanece inalterada, é denominada de
matéria orgânica inerte ou não biodegradável.
Matéria Orgânica nas Águas
A matéria orgânica pode chegar ao corpo d’água de forma concentrada no
espaço ou de forma difusa. A primeira é chamada de poluição pontual e é
mais fácil de localizar, pois geralmente é associada à confluência de
tubulações ou galerias de esgotos domésticos ou industriais. A segunda é
chamada de poluição difusa e se caracteriza pelo aporte de pequenos
volumes distribuídos ao longo de maiores extensões.
Impactos causados pelo aporte de matéria orgânica
Apesar de ser naturalmente encontrada nas águas, a matéria orgânica,
quando em excesso provoca grandes distúrbios nos ecossistemas aquáticos.
Quando a matéria orgânica atinge um corpo d’água, proveniente, por
exemplo dos esgotos municipais, o primeiro fenômeno que se observa é o
aumento da turbidez,
turbidez, decorrente da presença de partículas em suspensão e a
formação de bancos de lodo decorrentes da sedimentação da matéria
orgânica particulada.
Paralelamente iniciainicia-se a proliferação de bactérias aeróbias devido a grande
disponibilidade de alimento (matéria orgânica) e de oxigênio.
O processo metabólico das bactérias aeróbias resulta no consumo do
oxigênio dissolvido,
dissolvido, utilizado na oxidação da matéria orgânica.
A medida em que as bactérias se multiplicam e a matéria orgânica é
removida do corpo d’água, a concentração de oxigênio diminui resultando
no desaparecimento das espécies mais sensíveis, como os peixes.
Impactos causados pelo aporte de matéria orgânica
Quando as concentrações de matéria orgânica são muitas elevadas, a
atividade decompositora das bactérias aeróbias pode resultar no completo
consumo do oxigênio dissolvido.
Nesta situação ocorre uma redução na população destes organismos e
começam a se proliferar bactérias anaeróbias. No metabolismo anaeróbio
são gerados subprodutos que provocam a geração de maus odores.
Quando a matéria orgânica começa a se tornar escassa, as populações de
bactérias diminuem e a taxa de consumo de oxigênio tornatorna-se inferior à taxa
de introdução de oxigênio da atmosfera, resultando num aumento gradual
de sua concentração.
Com o aumento da concentração de oxigênio dissolvido voltam a aparecer
peixes e outros organismos aeróbios.
Ao conjunto de fenômenos que resultam na restauração do equilíbrio
aquático dádá-se o nome de processo de auto depuração. Este processo ocorre
através de mecanismos inteiramente naturais.
Métodos de determinação da matéria orgânica - DBO
A identificação dos compostos individuais que constituem a matéria
orgânica natural das águas ou dos esgotos é de difícil solução analítica,
pois, geralmente, são compostos de fórmulas complexas, de alto peso
molecular, e estrutura variável, à medida que vão sendo degradados
biologicamente.
Sendo assim, a determinação da matéria orgânica nas águas é feita de forma
agrupada, ou seja, as substâncias orgânicas são determinadas como um
todo.
Os métodos mais utilizados de análise e determinação da matéria orgânica
são métodos indiretos, ou seja, eles determinam a concentração de matéria
orgânica através da determinação da quantidade de oxigênio consumido na
degradação biológica da matéria orgânica (DBO), ou através da quantidade
de oxidante químico forte (dicromato de potássio) consumido na oxidação
de toda a matéria oxidável presente na água (DQO).
Métodos de determinação da matéria orgânica - DBO
A DBO, ou demanda bioquímica de oxigênio, mede a quantidade de
oxigênio consumido para a oxidação biológica da matéria orgânica, e é
expresso em mg O2/L.
Neste processo, as bactérias presentes na água são as responsáveis pela
decomposição da matéria orgânica e pelo conseqüente consumo de
oxigênio dissolvido.
A determinação da DBO é feita medindomedindo-se a diferença entre a
concentração de oxigênio na água no momento da coleta, e após um
determinado tempo, em dias.
Existem diversos tipos de DBO, os quais diferem entre si pela duração do
processo de digestão aeróbia da matéria orgânica.
A DBO5 se refere a demanda biológica de oxigênio no 5o dia de digestão.
A DBOu, denominada DBO última, refererefere-se à demanda de oxigênio após a
decomposição de toda a matéria orgânica biodegradável presente.
Métodos de determinação da matéria orgânica - DBO
Geralmente são necessários 20 dias de digestão para que não seja mais
observada alteração na concentração de oxigênio dissolvido.
A temperatura na qual é realizado o teste de DBO é padronizada em 20oC,
tendo em vista que a temperatura, dentro de determinadas faixas, acelera o
metabolismo das bactérias.
A medida de DBO mais largamente utilizada como parâmetro de avaliação
da carga orgânica poluidora é a DBO5 20oC. Apesar desta medida fornecer
apenas uma estimativa da quantidade total de matéria orgânica presente na
água, ela é muito utilizada devido ao tempo relativamente reduzido
necessário para realização da análise.
Os dados de DBO fornecem uma avaliação indireta da quantidade de
matéria orgânica biodegradável presente na água. Contudo, podem ocorrer
casos em que os resultados da DBO não correspondam à realidade.
Métodos de determinação da matéria orgânica - DBO
Podem existir compostos orgânicos na água que, apesar de biodegradáveis,
necessitam de um tempo de aclimatação para que se desenvolvam bactérias
capazes de digeridigeri-lo.
A presença de metais pesados e de outras substâncias tóxicas pode inibir a
ação das bactérias aeróbias resultando em valores irreais de DBO.
As bactérias necessitam de determinadas substâncias, além do carbono,
para que possam se alimentar e reproduzir, denominadas nutrientes.
Os nutrientes exigidos em maior concentração são o nitrogênio e o fósforo.
A ausência destes nutrientes em concentrações adequadas pode inibir a ação
das bactérias, produzindo também um falso resultado na análise de DBO.
Métodos de determinação da matéria orgânica - DQO
A DQO é uma análise que determina toda a matéria oxidável presente na
água. Desta forma, tanto a matéria orgânica biodegradável, quanto aquela
não biodegradável estão embutidas nos resultados da análise, assim como
substâncias inorgânicas, como o Fe(II) o Mn(II) e outras passíveis de
sofrerem oxidação.
No teste de DQO a oxidação é realizada por um reagente químico oxidante
forte, o dicromato de potássio (K2Cr2O7) a quente (150oC) e em meio ácido.
Nestas condições, o dicromato reage com toda matéria orgânica presente no
efluente produzindo CO2 e água.
Os resultados da análise de DQO também são expressos em mg O2/L. A
duração da análise é de cerca de 03 horas e os resultados refletem com
grande segurança todo o conteúdo de material oxidável presente na água.
A determinação da DQO é feita medindomedindo-se a quantidade de dicromato
restante, após as 02 horas de digestão.
Métodos de determinação da matéria orgânica - DQO
A diferença entre a quantidade inicial e a quantidade residual (não
consumida) é igual a quantidade utilizada na oxidação dos compostos
oxidáveis presentes no efluente.
Na análise da matéria orgânica na água é conveniente a realização das duas
análises, quais sejam, DQO e DBO5.
Métodos de determinação da matéria orgânica
DBO x DQO
DBO
Vantagens
Desvantagens
Determinação simples
Requer 5 dias para produzir o resultado
Simula um processo natural no meio
aquático
É de precisão média pelo fato de ser um
método biológico
Padronizado em todo o mundo e utilizado
como variável em modelos e como
parâmetro na legislação (DBO5 20oC)
Está sujeito à ação de agentes tóxicos na
água, resultando em um valor irreal,
inferior àquele realmente presente na água
Pode exigir a aclimatação da cultura de
biodegradação
Sensível à disponibilidade de nutrientes
Métodos de determinação da matéria orgânica
DBO x DQO
DQO
Vantagens
Desvantagens
Determinação simples
As condições agressivas de oxidação não
distinguem a fração biodegradável da
matéria orgânica
Determinação rápida (3 horas)
Não simula o processo natural de
degradação
Maior precisão que a DBO
Não é sujeito à ação de substâncias tóxicas
Não exige aclimatação
Está na legislação como parâmetro de
controle
Parâmetros de Qualidade de Água
Indicadores Microbiológicos
Coliformes Termotolerantes
Coliformes termotolerantes
Os coliformes termotolerantes representam uma grande variedade de
microrganismos que habitam o intestino dos animais de sangue quente.
Assim a sua presença nos corpos hídricos indica possibilidade de
contaminação por excretas humanos, seja pelo despejo de efluentes
domésticos ou pela drenagem superficial.
Podem ser encontrados em águas com altos teores de matéria orgânica, ou
em solo e material vegetal em decomposição, sem necessariamente haver
contaminação fecal.
São utilizados como padrão para a qualidade microbiológica da água para
balneabilidade, consumo humano, aquicultura. Tem a vantagem de
possuírem métodos rápidos, simples e padronizados.
Escherichia coli (água doce) e Enterococos (águas salinas) são melhores
indicadores de contaminação fecal.
Parâmetros de Qualidade de Água
Indicadores Biológicos
Clorofila a
Eutrofização cultural ou antrópica - enriquecimento de nutrientes e matéria
orgânica e sedimentos carreados da bacia hidrográfica levam a um aumento
da produtividade primária dos corpos de água, em especial lagos e
reservatórios..
reservatórios
Excessiva proliferação de algas
algas..
Variável mas representativa em corpos de água lênticos.
lênticos.
Avaliada através da extração e espectrofotometria ou fluorimetria.
fluorimetria.
Podem ser avaliados outros pigmetos e a feoftina, que é um indicador da
saúde do fitoplanctôn.
fitoplanctôn.
Densidade de Cianobactérias
Eutrofização cultural ou antrópica - enriquecimento de nutrientes e matéria orgânica
e sedimentos carreados da bacia hidrográfica levam a um aumento da produtividade
primária dos corpos de água, em especial lagos e reservatórios
reservatórios..
Observada a dominância de espécies de cianobactérias
cianobactérias..
Florações de cianobactérias são potencialmente tóxicas
tóxicas..
Neurotóxicas, dermatotóxicas, citotóxicos, hepatotóxicos
hepatotóxicos..
A liberação das toxinas para o meio ambiente ainda precisa ser mais estudada
estudada..
Podem liberar para a água neurotoxinas ou hepatoxinas que são extremamente
tóxicas para os mamíferos.
mamíferos. Na água para abastecimento público a concentração de
toxinas deve ser monitorada, em especial as microcistinas
microcistinas..
Avaliada por meio de contagem celular (celulas/mL) ou biovolume (mm3/mL)
/mL)..
Para padrões de potabilidade são avaliadas as concentrações de toxinas
toxinas..
Ensaios ecotoxicológicos
Ensaios realizados para determinar o efeito deletério de agentes físicos ou químicos
a diversos organismos aquáticos (Definição CONAMA n° 357/
357/2005
2005)).
Organismos aquáticos, sob condições controladas e definidas de pH, oxigênio e
temperatura são expostos a diferentes diluições de um efluente ou água bruta
bruta;; sendo
avaliado o efeito tóxico.
tóxico.
População homogênea
microcrustáceos, peixes)
e
de
sensibilidade
definida
(bactérias,
algas,
Testes agudos (detectam os efeitos imediatos, geralmente irreparáveis) ou
crônicos/sub--letais (danos que se mostram após um tempo maior de exposição)
crônicos/sub
exposição)..
Valor da concentração efetiva é inversamente proporcional à toxicidade da amostra
amostra..
Atualmente está sendo discutida uma regulamentação dos testes na Resolução
CONAMA n° 357
357//2005
2005..
Parâmetros de Qualidade de Água
Variáveis Substitutas
Turbidez
Condutividade Elétrica
Turbidez
A turbidez das águas é causada pela dispersão dos raios luminosos devido à
presença de partículas em suspensão, tais como: silte, partículas coloidais,
microorganismos, óleo emulsificado, etc. A unidade de medida da turbidez
é a NTU – unidade nefelométrica de turbidez.
Na determinação nefelométrica da turbidez a medida da quantidade de
material sólido suspenso, é feita a partir da intensidade de luz dispersa num
ângulo de 90°
90° em relação a um feixe de luz incidente.
As partículas em suspensão podem ser opacas ou transparentes, coloridas
ou incolores. Quando as partículas são coloridas, podem absorver
seletivamente ou refletir a luz, dando origem a uma cor aparente na água.
Por exemplo: no caso da presença de grande quantidade de
microorganismos clorofilados (algas) é desenvolvida a chamada turbidez
verde. Nesse caso, a simples filtração é suficiente para revelar a natureza
aparente dessa coloração.
Turbidez
O efeito típico da turbidez produzida por partículas incolores caracterizacaracteriza-se
por uma redução relativamente uniforme da transmissão das radiações em
todas as regiões do espectro, não interferindo na coloração.
De forma geral qualquer aumento na concentração de sólidos em suspensão
deve ser acompanhado de um aumento na turbidez e uma redução da
transparência da água.
A profundidade máxima de visibilidade – Transparência – é bastante
influenciada pela turbidez, reduzindo muito com o aumento desta.
A transparência é determinada utilizando o disco de Secchi e é muito
utilizada em estudos liminológicos, posto que, as características da água na
zona fótica são bem diferentes daquelas observadas nas regiões não
alcançadas pela radiação solar, especialmente em termos das populações
instaladas.
Turbidez
O lançamento de esgotos domésticos sem tratamento nos corpos d’água
pode elevar a concentração de sólidos suspensos nas águas, assim como o
lançamento de efluentes industriais, tais como: efluentes de mineradoras,
efluentes de siderurgias, etc.
A zona produtiva dos corpos d’água é quase idêntica à profundidade de
visibilidade da mesma. A presença de sólidos em suspensão, e
conseqüentemente de turbidez, modifica as condições de iluminação das
águas e o alcance da radiação luminosa, influenciando na fotossíntese e no
crescimento das plantas aquáticas e do plâncton, especialmente em águas
paradas ou com baixa velocidade de escoamento.
A turbidez dos corpos d’água varia de acordo com a época do ano. Na
época das chuvas são registrados os valores máximos deste parâmetro,
devido ao aporte de sedimentos carreados pelas chuvas.
Turbidez
No período seco são registrados os valores mínimos de turbidez, já que
nesta época as principais fontes de alimentação dos corpos d’água
superficial são as águas subterrâneas, as quais passam por um processo
natural de filtração, aflorando com valores muito baixos de turbidez.
A presença de turbidez elevada na água bruta dos mananciais utilizados
como fonte de água para abastecimento, resulta em um consumo elevado de
reagentes na etapa de floculação/sedimentação durante o tratamento da
água nas ETA’s, encarecendo o processo e o custo da água para o
consumidor final.
A determinação da turbidez pode ser realizada me campo, por
equipamentos automáticos.
Condutividade Elétrica
A condutividade elétrica mede a capacidade que a água tem de transmitir
corrente elétrica e está diretamente relacionada à concentração de espécies
iônicas dissolvidas, principalmente inorgânicas.
Geralmente a condutividade é expressa em µS/cm ou mS/cm.
A medida da condutividade elétrica pode ser relacionada com a
concentração de Sólidos Dissolvidos Totais, em mg/L, o que facilita avaliar
a qualidade do corpo hídrico, pois é uma medida direta.
Normalmente, a condutividade elétrica de águas doces naturais é inferior a
500 µS/cm, sendo que valores superiores a estes podem indicar problemas
de poluição.
A utilização da variável condutividade elétrica em um programa de
monitoramento é bastante recomendada, pois é uma medida muito simples
e traz informações relevantes sobre a qualidade da água.
Condutividade Elétrica
Um aspecto a ser observado é que a condutividade elétrica varia com a
temperatura, sendo que a maioria dos equipamentos existentes possibilita
fazer a correção automática para uma temperatura de referência, em geral
25
25°°C.
Os padrões utilizados na calibração dos condutivímetros são referenciados à
temperatura de referência, ou seja, o valor de condutividade do padrão
somente corresponde ao valor do rótulo na temperatura de referência.
Sendo assim, a calibração dos condutivímetros deve ser realizada em
termos da condutividade específica, pois esta corresponde a condutividade
na temperatura de referência, independente da temperatura da água no
momento da calibração.
OBRIGADO!
Maurrem Ramon Vieira
Especialista em Recursos Hídricos
Agência Nacional de Águas
Superintendência de Gestão da Rede
Hidrometeorológica
[email protected]
(61) 21092109-5285