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Aula 3: Química das Águas
Profa. Lilian Silva
2012
DISCIPLINA: QUÍMICA ANALÍTICA AMBIENTA
TRATAMENTO DA ÁGUA
As principais operações consistem na decantação, coagulação/floculação,
filtração e desinfecção
Estas operações têm como principais objetivos:
- A remoção de material particulado, bactérias e algas;
-Remoção da matéria orgânica dissolvida que confere cor à água;
-Remoção ou destruição de organismos patogênicos tais como bactérias e
vírus.
Estas operações podem variar dependendo da fonte de água e igualmente
dos padrões a serem alcançados
TRATAMENTO DA ÁGUA
TRATAMENTO DA ÁGUA
Captação - A água que chega à Estação de Tratamento de Água é captada diretamente
nos rios (águas superficiais) ou no subsolo (águas subterrâneas). Porém, a água
captada apresenta várias impurezas/ sujidades como lamas, areias, lixos, micróbios e
bactérias.
Linha Líquida
Gradagem - A água captada segue pelos canais até ao primeiro processo de
tratamento: a gradagem. Neste tratamento são retirados da água os lixos de maior
dimensão como folhas, ramos, embalagens, atc., que ficam retidos em grades por
onde a água é forçada a passar.
Decantação - É um processo de separação de partículas em suspensão na água.
Estas partículas, sendo mais pesadas que a água, tenderão a depositar-se no fundo do
decantador, clarificando a água e reduzindo em grande percentagem as impurezas.
FIltração - A água passa por filtros de areia ou carvão ativado (e pedra), nos quais
ficam retidas as pequenas partículas sólidas que ainda possam existir.
Desinfeção - Nesta fase é adicionada uma grande quantidade de cloro para que a água
não seja contaminada durante o transporte.
TRATAMENTO DA ÁGUA
Figura 1 - Água superficial sendo tratada em uma ETA após a adição de uma agente
para floculação de impurezas.
(Floculação: Formação de flocos, em câmaras (floculadores) onde água é levemente
agitada, permitindo a aglutinação de impurezas)
TRATAMENTO DA ÁGUA
Linha Sólida
Desidratação Mecânica de Lamas - As águas residuais resultantes de
lavagem dos filtros, assim como as lamas provenientes do processo de
decantação, são encaminhadas para a desidratação mecânica de lamas e
transportadas para um destino final adequado.
TRATAMENTO DA ÁGUA
Para assegurar que a água esteja livre de microorganismos patogênicos,
ela deve passar por um processo de desinfecção.
A cloração é o método de desinfecção mais comumente utilizado na
maioria dos países.
Quantidades suficientes de cloro, na forma do gás cloro ou ainda de
hipoclorito, são adicionadas à água visando destruir ou inativar or
organismos alvo.
A cloração permanece como sendo um método confiável, de relativo
baixo custo e de simplicidade de aplicação.
TRATAMENTO DA ÁGUA
O cloro se apresenta na forma de gás, sob condições normais de pressão e
temperatura.
Este gás pode ser comprimido para ser estocado em cilindros, na forma líquida
Como o cloro é um gás altamente tóxico,ele é normalmente dissolvido em
água, sob pressão reduzida, e a solução concentrada resultante é aplicada a
água que vai ser tratada
O cloro também pode ser encontrado na forma sólida, como hipoclorito de
cálcio, Ca(OCl)2, ou ainda na forma de solução, como hipoclorito de sódio,
NaOCl
O gás cloro reage quase completamente com a água para formar o ácido
hipocloroso: Cl2 + H2O HOCl + H+ + Cl-
O ácido hipocloroso se dissocia, gerando os íons H+ e OCl-:
HOCl H+ + OCl-
TRATAMENTO DA ÁGUA
Um dos problemas decorrentes do uso do cloro como agente de desinfecção
está relacionado com sua capacidade em reagir com as substâncias orgânicas
de ocorrência natural, que podem estar presentes na água.
Estas reações produzem os trialometanos (THM), entre eles o clorofórmio,
que é cancerígeno.
Os THM não são removidos da água através do tratamento convencional, e
desta forma, deve-se assegurar que a matéria orgânica deve estar ausente da
água que vai ser sumetida a cloração.
TRATAMENTO DA ÁGUA
•A poluição de águas naturais por contaminantes tanto biológicos como
químicos é um problema de âmbito mundial
Poucas áreas povoadas, seja em países desenvolvidos ou não desenvolvidos,
não sofrem de uma ou outra forma de poluição
TRATAMENTO DA ÁGUA
Desinfecção da Água por Outros Métodos que não a cloração
OZÔNIO
Para livrar a água que está sendo purificada de bactérias e vírus nocivos,
especialmente daqueles que se originam da matéria fecal humana e animal
Purificação com um agente oxidante mais poderoso que o O2: O Ozônio
O ozônio é algumas vezes usado como um desinfetante no lugar do cloro,
particularmente na Europa
Como o ozônio não pode ser armazenado ou transportado porque seu tempo
de vida é muito curto
Gerado in situ mediante um processo relativamente caro que envolve
descargas elétricas (20.000 volts) em ar seco
TRATAMENTO DA ÁGUA
Figura 1 – Um diagrama esquemático de um sistema de tratamento de água
utilizando ozônio
TRATAMENTO DA ÁGUA
Uma vez que a cloração da água pode levar á produção de compostos organoclorados tóxicos, tem crescido o interesse pelos processos utilizando ozônio para a desinfecção de águas contaminadas
Ozônio é mais destrutivo para os vírus do que cloro
Porém, a solubilidade de ozônio em água é relativamente baixa, o que limita o
seu poder desinfectante
Ozônio seja decomposto espontaneamente, durante o tratamento de água, por
um complexo mecanismo que envolve: a geração de radicais hidroxila com
velocidades da ordem de 1010-1013 L.mol-1.s-1
TRATAMENTO DA ÁGUA
Desvantagens na utilização de ozônio:
a)Devido ao curto tempo de vida do ozônio, a água purificada não tem uma proteção residual que evite contaminações futuras;
Algum cloro deve ser adicionado para manter o poder desinfetante através do sistema de distribuição de água.
b) A reação do ozônio em água com bromo leva à formação de compostos orgânicos, especificamente aqueles que contém o grupo carbonila
Formaldeído e outros aldeídos de baixa massa molar e vários outros
compostos, alguns deles tóxicos
c) Ocorre reação com íon brometo em água para formar o íon bromato, BrO3-,
um agente carcinógeno, segundo testes realizados com animais
BrO3- pode reagir subsequentemente com matéria orgânica para produzir
compostos organobromados tóxicos
TRATAMENTO DA ÁGUA
•O gás dióxido de cloro, ClO2., é usado de maneira similar em mais de 300
comunidades norte-americanas e em alguns milhares de cidades européias para desinfectar a água
As moléculas de ClO2. operam oxidando moléculas orgânicas por meio de um
mecanismo que envolve a extração de elétrons
ClO2. + 4H+ + 5e- Cl- + 2H2O
Os cátions radicais orgânicos criados na semi-reação de oxidação
subsequente reagem, posteriormente, tornando-se espécies mais
completamente oxidadas
DIÓXIDO DE CLORO
TRATAMENTO DA ÁGUA
Vantagens na utilização de dióxido de cloro
O dióxido de cloro não é um agente de cloração: geralmente não introduz
átomos de cloro nas substâncias com as quais reage
Oxida a matéria orgânica dissolvida, formando-se quantidades muito menores
de subprodutos orgânicos tóxicos que quando é usado cloro molecular.
Desvantagens na utilização de dióxido de cloro
Como o ozônio, não pode ser estocado, já que é explosivo em concentrações
elevadas: deve ser gerado in situ pela sua oxidação de sua forma reduzida,
encontrada no sal clorito de sódio
ClO2- ClO2
. + e-
Algum dióxido de cloro é convertido nestes processos em íons ClO2- e ClO3
-
(clorato): a presença dessas espécies na água final tem causado problemas de
saúde.
TRATAMENTO DA ÁGUA
LUZ ULTRAVIOLETA
Usada para desinfetar e purificar a água
Lâmpadas potentes a vapor de mercúrio, cujos átomos excitados emitem luz
UV-C, com emissão a 254nm, são imersas no fluxo de água
Cerca de dez segundos de irradiação são suficientes para eliminar os
microorganismos tóxicos
Vantagens na utilização de luz ultravioleta
Podem ser utilizadas unidades menores para atender a pequenas
populações, tanto em países desenvolvidos ou em desenvolvimento, de
maneira que não se faz necessário o monitoramento contínuo dos sistemas
químicos
A ação germicida da luz se deve a decomposição severa do DNA dos
microorganismos, o que impossibilita sua replicação, deixando as células
inativas.
TRATAMENTO DA ÁGUA
Desvantagens na utilização de luz ultravioleta
O uso de luz ultravioleta para purificar água é complicado devido à presença
de ferro dissolvido e de substâncias húmicas, pois ambos absorvem a luz ,
reduzindo, assim, a quantidade disponível para desinfecção.
Partículas pequenas de sólidos em suspensão na água inibem também a
ação da luz UV, já que podem esconder ou absorver as bactérias, além de
espalhar ou absorver a radiação.
TRATAMENTO DA ÁGUA
•Recentemente, foi desenvolvido na França um sistema de membranas que purifica a água sem necessidade de usar compostos químicos ou luz.
•A água é bombeada sob pressão através de finas membranas com poros de apenas cerca de 1 nanômetro de diâmetro: remoção de bactérias, vírus e todo material de origem orgânica capaz de dar suporte à reprodução das bactérias.
Esses “nanofiltros” permitem a passagem de moléculas de água através do
filtro, já que seu tamanho é de apenas alguns décimos de nanômetro, mas
impedem a passagem de outras moléculas orgânicas e bioinôrganicas
grandes, cujo diâmetro é muito maior que um nanômetro
TRATAMENTO DA ÁGUA
Desinfecção da Água por cloração
O agente mais comum empregado para purificação de água na América do Norte é o ácido hipocloroso, HOCl.
Esse composto neutro e covalente mata microorganismos, passando facilmente através de suas membranas celulares.
Além de ser efetiva, a desinfecção pelo método de cloração é relativamente barata.
O uso de um pequeno excesso do produto pode fornecer água com um poder residual de desinfecção, durante seu armazenamento e fornecimento.
Na América do Norte, a cloração é mais comum do que a ozonização, já que
geralmente a água é em sua origem menos poluída do que na Europa
TRATAMENTO DA ÁGUA
Como o ozônio, o HOCl não é estável na forma concentrada, não podendo,
portanto, ser armazenado.
Em instalações em grande escala (plantas municipais de tratamento de água)
é gerado por dissolução de cloro molecular gasoso, Cl2, em água:
Cl2(g) + H2O(aq) HOCl(aq) + H+ + Cl-
No caso em que se permita que o pH da água de reação torne-se
demasiadamente alto: ionização do ácido fraco HOCl formando íon hipoclorito,
OCl-, que é capaz de penetrar as bactérias em virtude de sua carga elétrica.
Nas aplicações de cloração em pequena escala, como em piscinas, a
manipulação de cilindros de cloro é inconvenientemente perigosa.
Com mais frequência, o HOCl é gerado a partir de Ca(OCl)2, ou é fornecido
na forma de uma solução aquosa de NaOCl.
A valores moderados de pH: equilíbrio muito deslocado para a direita.
TRATAMENTO DA ÁGUA
•Em água, ocorre uma reação ácido-base para converter a maior parte do OCl-
em HOCl:
OCl- + H2O HOCl + OH-
Em locais como piscinas, é necessário um controle rigoroso do pH para evitar
o deslocamento para a esquerda da posição de equilíbrio dessa reação, que
ocorre quando se permite a prevalênica de condições muito alcalinas.
Por outro lado, se a água é ácida, pode ocorrer a corrosão dos materiais de
construção de piscina, de maneira que o pH é mantido usualmente próximo de
7 para impedir a corrosão
A manutenção de um pH alcalino impede também a conversão da amônia
dissolvida, NH3, em cloraminas NH2Cl, NHCl2 e, especialmente, em NCl3, que
é fortemente irritante para os olhos:
NH3 + 3HOCl NCl3 + 3H2O
TRATAMENTO DA ÁGUA
Desvantagens na utilização de cloração
Produção concomitante de substâncias orgânicas cloradas, algumas das
quais são tóxicas
HOCl não é apenas um agente oxidante, mas também um agente de cloração
Se a água contém fenol ou um derivado, o cloro substitui facilmente os átomos
de hidrogênio do anel para dar lugar a fenóis clorados que têm gosto e odor
ofensivos e são tóxicos
Em algumas comunidades, troca-se o cloro por dióxido de cloro quando o
suprimento de água bruta está contaminado temporariamente com fenóis
TRATAMENTO DA ÁGUA
Um problema mais generalizado da cloração de água reside na produção de
trialometanos (THMs): CHX3 (X = cloro, bromo ou uma combinação de ambos)
O composto de maior preocupação é o CHCl3: produzido quando o HOCl
reage com a matéria orgânica dissolvida na água
TRATAMENTO DA ÁGUA
Rachel V. R. A. Rios, Lilian L. da Rocha, Tales G. Vieira, Rochel M. Lago and Rodinei Augusti, Chemistry
Department, ICEx, Federal University of Minas Gerais, 31270-901 Belo Horizonte, MG, Brazil
“On-line monitoring by membrane introduction mass spectrometry of chlorination of organics in water. Mechanistic
and kinetic aspects of chloroform formation, J. Mass Spectrom. 35, 618–624 (2000)
TRATAMENTO DA ÁGUA
Figure 2. MIMS-SIM profile for phenol consumption (m/z 94) and chloroform
formation (m/z 83) during reaction with sodium hypochlorite in water.
TRATAMENTO DA ÁGUA
Figure 5. MIMS SIM monitoring of phenol chlorination by hypochlorite solution:
chlorophenol (m/z 128), dichloro (m/z 162), trichloro (m/z 196), tetrachloro (m/z 230),
and pentachloro intermediate (m/z 264).
TRATAMENTO DA ÁGUA
Scheme 1
TRATAMENTO DA ÁGUA
•O clorofórmio é suspeito de ser carcinógeno para o fígado humano, podendo
também causar efeitos nocivos na reprodução e no desenvolvimento.
•Não está claro se o carcinógeno da água potável clorada é o próprio THM ou
algum sub-produto não-volátil de maior massa molar, presente em
concentrações ainda menores, mas cujos níveis poderiam presumivelmente
ser proporcionais aos THM´s.
•É importante destacar que a desinfecção da água é extremamente importante
para a proteção da saúde pública e que salva muitas vidas
Tanto o tifo como a cólera estavam disseminados na Europa e na América do
Norte havia um século
Foram quase completamente erradicados no mundo desenvolvido graças à
cloração e a outros métodos de desinfecção da água servida, e à melhoria do
saneamento em geral
PROCESSOS OXIDATIVOS AVANÇADOS
Processos Oxidativos Avançados para Purificação de Água
Os métodos convencionais de purificação de água frequentemente não são
efetivos no tratamento de compostos orgânicos sintéticos, como
organoclorados que se encontram dissolvidos em baixas concentrações
Com a finalidade de purificar a água destes compostos orgânicos extra-
estáveis têm sido desenvolvidos e disseminados os Processos Oxidativos
Avançados (POAs)
Tais métodos visam a mineralizar os poluentes, isto é, convertê-los
inteiramente em CO2, H2O e ácidos minerais, como HCl
PROCESSOS OXIDATIVOS AVANÇADOS
•A maioria dos POAs são processos à temperatura ambiente que utilizam
energia para produzir intermediários altamente reativos de elevado potencial
de oxidação ou de redução
Atacam e destroem os compostos-alvo
A maioria dos POAs envolve a geração de quantidades significativas de
radicais livres hidroxila, OH.
Agente oxidante muito efetivo
Reação Redox Eº (EPH) /
Volt, 25°C
F2 + 2e- 2F- 2.87
OH + H+ + e- H2O
2,33
O3 + 2H+ + 2e- O2 + H2O 2,07
H2O2 + H+ + 2e- H3O2+ 1,76
MnO4- + 4H+ + 3e- MnO2 + 2H2O 1,68
HClO2 + 3H+ + 4e- Cl- + 2H2O 1,57
MnO4- + 8H+ + 5e- Mn 2+ + 4H2O 1,49
HOCl + H+ + 2e- Cl- + H2O 1,49
Cl2 + 2e- 2Cl- 1,36
HBrO + H+ + 2e- Br- + H2O 1,33
O3 + H2O + 2e- O2 + 2OH- 1,24
ClO2(g) + e- ClO2- 1,15
Br2 + 2e- 2Br- 1,07
HIO + H+ + 2e- I- + H2O 0,99
ClO2(aq) + e- ClO2- 0,95
ClO + H2O + 2e- Cl- + 2OH- 0,90
H2O2 + 2H + + 2e- 2H2O 0,87
ClO2- + 2H2O + 4e- Cl- + 4OH- 0,78
BrO- + H2O + 2e- Br- + 2OH- 0,70
I2 + 2e- 2I- 0,54
I3- + 3e- 3I- 0,53
IO- + H2O + 2e- I- + 2OH- 0,49
Tabela 1 – Potenciais de redução.
PROCESSOS OXIDATIVOS AVANÇADOS
A maioria usa a combinação de fortes espécies oxidantes (O3 e H2O2) com
catalisadores (metais de transição ou fotocatalisadores) e/ou irradiação (p. ex.:
ultravioleta (UV), ultra-som ou feixe de elétrons).
Tabela 2 - Exemplos de sistemas típicos baseados em POAs.
Sistemas Homogêneos Sistemas Heterogêneos
Com
Irradiação
Sem
Irradiação
Com
Irradiação
Sem
Irradiação
H2O2/UV H2O2/Fe2+
(Fenton)
TiO2/UV Eletro-
Fenton
O3/UV O3 TiO2/H2O2/
UV
Feixe de
elétrons
O3/HO-
Ultra-som
(US)
O3/H2O2
H2O2/US
UV/US
PROCESSOS OXIDATIVOS AVANÇADOS
•Os radicais hidroxila são espécies extremamente reativas, podendo reagir
com a maioria das substâncias orgânicas com uma constante de velocidade na
ordem de 106 a 109 L.mol-1.s-1.
•Dependendo da natureza da espécie orgânica, três tipos de mecanismos
podem ocorrer durante este ataque :
•- abstração de hidrogênio: OH + CH3COCH3 CH2COCH3 + H2O (1)
- adição de OH: OH + C6H6 C6H6OH (2)
-transferência de elétron: OH + Fe2+ HO- + Fe3+ (3)
O ataque do radical hidroxila inicia complexas reações em cascata que
podem levar a mineralização do composto orgânico.
As rotas exatas para estas reações não estão completamente claras.
PROCESSOS OXIDATIVOS AVANÇADOS
Exemplos:
-compostos clorados são primeiramente oxidados a intermediários (aldeídos ou
ácidos carboxílicos) e finalmente a CO2, H2O e cloretos;
-enquanto compostos orgânicos nitrogenados normalmente se oxidam gerando
nitratos ou N2.
Desde que a geração de radicais OH em solução é um processo
relativamente caro,
É mais econômico usar os POAs para tratar apenas os resíduos resistentes
aos processos de tratamento convencional, mais baratos
Apropriado integrar um POA a um pré-tratamento das águas residuais por
algum outro processo para descartar em primeiro lugar os materiais que
oxidam-se facilmente
PROCESSOS OXIDATIVOS AVANÇADOS
Sistema H2O2/UV
Para iniciar a produção de radicais hidroxila e começar, assim, as oxidações, é usada frequentemente luz ultravioleta (UV).
Comumente, adiciona-se à água poluída H2O2: que é irradiado na solução com luz UV fornecida por uma fonte potente na faixa de 200–300nm.
O H2O2 absorve luz UV e usa a energia obtida desta maneira para clivar a ligação O-O
H2O2 + h 2 OH (1)
A aplicação deste sistema pode ser apreciado em diversos trabalhos:
-degradação de corantes;
-tratamento de esgoto doméstico;
-degradação de fármacos e herbicidas, entre outros.
PROCESSOS OXIDATIVOS AVANÇADOS
Sistema H2O2/Fe+2 (Reagente de Fenton)
A capacidade oxidante da mistura de H2O2 com sais de Fe2+ foi inicialmente
observada por Fenton no final do século XIX.
Após 40 anos, foi proposto que o radical hidroxila é a espécie oxidante neste
sistema, sendo capaz de oxidar várias classes de compostos orgânicos em
uma reação espontânea:
Fe2+ + H2O2 Fe3+ + OH + OH- k1 = 76 L.mol-1.s-1 (1)
O radical hidroxila formado pode oxidar outro íon Fe2+, na ausência de
substrato:
Fe2+ + OH Fe3+ + OH- k2 = 3 x 108 L.mol-1.s-1 (2)
•A estequiometria da reação (adicionando prótons para formação da água) é
dada por:
2 Fe2+ + H2O2 + 2 H+ 2 Fe3+ + 2 H2O (3)
PROCESSOS OXIDATIVOS AVANÇADOS
•Devido a características como a realização da reação à temperatura e
pressão ambientes, não há necessidade de reagentes ou
equipamentos especiais e pode ser aplicado a uma grande variedade
de alvos.
•Assim, um grande número de trabalhos tem demonstrado a
aplicabilidade deste sistema como:
-degradação de fenóis e clorofenóis;
- tratamento de chorume, entre outras diversas aplicações.
PROCESSOS OXIDATIVOS AVANÇADOS
Sistema TiO2/UV
No sistema constituído pela interação de TiO2 com a radiação UV ocorre um
processo denominado oxidação fotocatalítica.
Neste tipo de processo, um material semicondutor (TiO2, CdS, ZnO, etc) em
solução aquosa absorve radiação eletromagnética com energia suficiente para
superar o band-gap e, assim, produzir elétrons na banda de condução (eBC) e
lacunas na banda de valência (h+BV).
Dessa forma, o processo se inicia com a formação do par elétron-lacuna:
TiO2 + h e BC + h+BV (1)
Estes elétrons podem reduzir oxigênio dissolvido gerando íon radical
superóxido (O2-) e as lacunas, por sua vez, são capazes de oxidar H2O ou HO-
, produzindo os radicais hidroxila:
PROCESSOS OXIDATIVOS AVANÇADOS
TiO2 (h+) + H2Oad TiO2 + HO
ad + H+ (2)
TiO2 (h+) + HO-
ad TiO2 + HOad (3)
Estas reações são importantes devido à elevada concentração de H2O ou HO-
adsorvidos na superfície do catalisador.
O substrato pode ser oxidado através de reações com os radicais hidroxila e
também quando se encontrar adsorvido na superfície do catalisador, através
de reações de transferência de elétrons:
TiO2 (h+) + RXad TiO2 + RXad
+ (4)
Entre os semicondutores que têm sido utilizados em aplicações ambientais, o
TiO2 é geralmente preferido devido ao seu alto nível de fotossensibilidade,
disponibilidade, baixa toxicidade, elevada estabilidade química e baixo custo.
PROCESSOS OXIDATIVOS AVANÇADOS
Ozonização
O ozônio (O3) é um gás incolor, altamente corrosivo, tóxico e de odor
pungente. É um poderoso agente oxidante que foi usado no tratamento de água pela
primeira vez em 1893 na Holanda e é ainda um tratamento freqüentemente
utilizado na Europa e nos Estados Unidos.
Propõem-se que o ozônio seja decomposto espontaneamente, durante o
tratamento de água, por um complexo mecanismo que envolve a geração de
radicais hidroxila com velocidades da ordem de 1010-1013 L.mol-1.s-1.
Assim, durante o processo de ozonização em solução aquosa, a oxidação
pode ocorrer por meio de dois mecanismos:
- via direta, onde ocorre a oxidação direta do substrato pelo ozônio molecular
(O3(aq));
- via indireta, onde a oxidação do substrato é feita por radicais hidroxila
produzidos durante a decomposição do O3.
PROCESSOS OXIDATIVOS AVANÇADOS
Estes dois caminhos competem pelo substrato, sendo a oxidação direta mais
lenta do que a indireta.
Por outro lado, a concentração de O3 é relativamente mais alta do que a de
radical hidroxila.
1)sob condições ácidas a via de oxidação por O3 é a preferencial
2) sob condições que favoreçam a formação de radicais livres, tais como
irradiação com UV, adição de H2O2 e elevação do pH, a via indireta será
favorecida.
A aplicação do ozônio no tratamento de efluentes é bastante difundida tanto
para desinfecção quanto para oxidação como, por exemplo, no controle de
odor e sabor, descoloração, eliminação de micro poluentes.
PROCESSOS OXIDATIVOS AVANÇADOS
Monitoramento dos Processos Oxidativos Avançados
O objetivo das reações de degradação não é apenas promover o
desaparecimento dos substratos, mas sim alcançar a oxidação completa a CO2
e H2O (mineralização).
Para que seja assegurado que tanto os substratos quanto os produtos
originados neste processo tenham sido degradados.
No entanto, a mineralização pode não ser completamente alcançada na
maior parte dos tratamentos.
Isto torna necessária a realização de um monitoramento mais adequado dos
processos.
PROCESSOS OXIDATIVOS AVANÇADOS
•A eficiência dos processos oxidativos pode ser monitorada com auxílio de
várias análises
Medidas da demanda química e demanda bioquímica de oxigênio (DQO e
DBO), que medem o oxigênio necessário para oxidar a matéria orgânica e
inorgânica contida na amostra, ou carbono orgânico total (COT), que informa o
grau de mineralização ocorrido.
Os ensaios de toxicidade podem ser feitos com organismos (p. ex.: Daphnia.
Magna) para medir a eficiência do processo em relação aos efeitos nocivos
que podem ser causados pelas substâncias remanescentes ou formadas
durante o processo.
As análises para caracterização das substâncias formadas no processo:
espectroscopia no infravermelho, espectrofotometria ultra-violeta visível e
espectrometria de massas, que também podem ser acopladas a técnicas de
separação como cromatografias a gás e líquida de alta eficiência.
INDICADORES DE QUALIDADE DAS ÁGUAS
O aporte de substâncias nos mananciais origina-se de várias fontes:
-efluentes domésticos e industriais;
-escoamentos superficial urbano e agrícola.
Dependem do tipo de uso e ocupação do solo
Cada uma dessas fontes possui características próprias quanto aos poluentes
que transportam, como os efluentes domésticos, que por exemplo, contêm:
-contaminantes orgânicos biodegradáveis;
-nutrientes;
-bactérias.
Além do mais, a grande diversidade das indústrias existentes contribui para
aumentar a variabilidade dos contaminantes aportados nos corpos de água.
INDICADORES DE QUALIDADE DAS ÁGUAS
Devido às diferentes espécies aportadas, torna-se praticamente impossível a
determinação sistemática de todos os poluentes que possam estar presentes
nas águas superficiais, em tempo relativamente curto.
Selecionaram parâmetros físicos, químicos e bioensaios ecotoxicológicos de
qualidade de água, levando em conta os mais representativos
CETESB – Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental
IGAM – Instituto Mineiro de Gestão das Águas
(Resolução CONAMA nº 357, de 17 de março de 2005)
Parâmetros Físicos: temperatura, condutividade elétrica, sólidos totais,
sólidos dissolvidos, sólidos em suspensão, cor, turbidez, alcalinidade total,
alcalinidade bicarbonato, dureza de cálcio, dureza de magnésio.
INDICADORES DE QUALIDADE DAS ÁGUAS
•Parâmetros Químicos: pH, oxigênio dissolvido, demanda bioquímica de
oxigênio (DBO), demanda química de oxigênio (DQO), série de nitrogênio
(orgânico, amoniacal, nitrato e nitrito), fósforo total, surfactantes aniônicos,
óleos e graxas, cianetos, fenóis, cloretos, ferro, potássio, sódio, sulfetos,
magnésio, manganês, alumínio, zinco, bário, cádmio, boro, arsênio, níquel,
chumbo, cobre, cromo (III), cromo (VI), selênio, mercúrio.
•Parâmetros microbiológicos: coliformes fecais, coliformes totais e
estreptococos totais.
•Bioensaios Ecotoxicológicos: ensaios de toxicidade aguda (0 a 96horas –
efeito morte é o mais observado) e crônica (1/10 do ciclo vital até a totalidade
da vida do organismo) com Ceriodaphnia dubia, visando a aprimorar as
informações referentes à toxicidade causada pelos lançamentos de
substâncias tóxicas nos cursos de água.
INDICADORES DE QUALIDADE DAS ÁGUAS
Para facilitar a interpretação das informações sobre a qualidade da água de
forma abrangente e útil, para especialistas ou não
A partir de um estudos feito em 1970 pela “National Sanitation Foundation” dos
Estados Unidos, a CETEB e o IGAM, adaptaram e desenvolveram o Índice de
Qualidade das Águas - IQA
Tal índice incorpora nove parâmetros considerados relevantes para a avaliação
da qualidade das águas
Tem como determinante principal a utilização das mesmas para abastecimento
público
IQA = Produto ponderado das Qualidades da Água, variando de 0 a 100
INDICADORES DE QUALIDADE DAS ÁGUAS
Parâmetro Peso - wi
Oxigênio Dissolvido – OD (%OD Sat) 0,17
Coliformes fecais (NMP/100mL) 0,15
pH 0,12
Demanda Bioquímica de Oxigênio – DBO (mg/L) 0,10
Nitratos (mg/L NO3) 0,10
Fosfatos (mg/L PO4) 0,10
Variação na temperatura (0C) 0,10
Turbidez (NTU) 0,08
Resíduos Totais (mg/L) 0,08
IQA = qi wi
9
i=1
qi = qualidade do parâmetro i obtido através obtido através da curva média específica
de qualidade
wi = peso atribuído ao parâmetro, em função de sua importância na qualidade, entre 0 e 1
INDICADORES DE QUALIDADE DAS ÁGUAS
Nível de Qualidade
Faixa
Excelente 90 < IQA 100 Bom 70 < IQA 90
Médio 50 < IQA 70 Ruim 25 < IQA 50
Muito Ruim 0 < IQA 25
O IQA reflete a interferência por esgotos sanitários e outros materiais
orgânicos, nutrientes e sólidos
QUALIDADE DAS ÁGUAS
Referências Bibliográficas
1 – BAIRD, C., Química Ambiental, Bookman, 2002, p. 483-524.
2 - http://www.mma.gov.br/port/conama/res/res05/res35705.pdf (Resolução CONAMA
nº 357, de 17 de março de 2005). Consultada em 04/12/12
3 - http://www.igam.mg.gov.br (Qualidade das Águas Superficiais do Estado de Minas
Gerais em 2004: Superficiais na Bacia do Rio Jequitinhonha em 2004. Belo Horizonte:
IGAM Monitoramento das Águas, 2004, 116p).
4 - http://www.adna.com.pt/educacao-ambiental/tratamento-de-agua. Consultada em
03/12/12
5 - http://agua-molhada.blogspot.com.br/2010_06_01_archive.html. Consultada em
03/12/12