Qualidade da água 06jun16 monica maria

I Simpósio da bacia hidrográfica do rio São Francisco

QUALIDADE DA ÁGUA

MÔNICA M. D. LEÃO Professora Titular – Pró-reitora Adjunta de Pesquisa - UFMG 0

0

I Simpรณsio da bacia hidrogrรกfica do rio Sรฃo Francisco

ASPECTOS GERAIS

1

1

I Simpรณsio da bacia hidrogrรกfica do rio Sรฃo Francisco

Aspectos gerais: ciclo hidrolรณgico

http://www.esipfed.org/images/p_featured-waterfull.jpg

2

I Simpรณsio da bacia hidrogrรกfica do rio Sรฃo Francisco

Aspectos gerais: ciclo hidrolรณgico

http://www.unep.org/dewa/assessments/ecosystems/water/vitalwater/images/03-water-cycleM.jpg

3

I Simpósio da bacia hidrográfica do rio São Francisco

Aspectos gerais: disponibilidade de água

quantidade de água doce disponível para uso ~200.000 km³: <1% fontes de água doce, 0,01% da água na Terra.

http://www.unep.org/dewa/assessments/ecosystems/water/vitalwater/images/01-water-quantityM.jpg

4

I Simpรณsio da bacia hidrogrรกfica do rio Sรฃo Francisco

Aspectos gerais: trocas รกgua/ar/solo

Stumm e Morgan, 1996

5

I Simpósio da bacia hidrográfica do rio São Francisco

Aspectos gerais: alterações qualidade

http://www.epa.gov/OGWDW/publicoutreach/images/landscape_1200x776.jpg

6

I Simpósio da bacia hidrográfica do rio São Francisco

Aspectos gerais: alterações qualidade

7

I Simpรณsio da bacia hidrogrรกfica do rio Sรฃo Francisco

PRINCIPAIS CONTAMINANTES E EFEITOS SOBRE A QUALIDADE

8

8

I Simpósio da bacia hidrográfica do rio São Francisco

Principais contaminantes e efeitos n

sólidos em suspensão ¡ turbidez disponibilidade de luz

http://chasebc.ca/wp-content/uploads/2014/09/turbidity_gradient.jpg

¡

sedimentação assoreamento

espécies bentônicas,

9

I Simpósio da bacia hidrográfica do rio São Francisco

Principais contaminantes e efeitos n

substâncias orgânicas solúveis ¡ biodegradáveis §

efeitos: depleção oxigênio dissolvido, cor, sabor, odor

Stumm e Morgan, 1996

10

I Simpósio da bacia hidrográfica do rio São Francisco

Principais contaminantes e efeitos n

depleção oxigênio

http://echo.epfl.ch/VICAIRE/mod_2/chapt_6/pictures/fi6_ 7.jpg

11

I Simpósio da bacia hidrográfica do rio São Francisco

Principais contaminantes e efeitos n

substâncias orgânicas solúveis ¡ não biodegradáveis (refratárias, poluentes emergentes) de origem antropogênica n

¡

pesticidas, surfactantes, bifenilas policloradas, hidrocarbonetos aromáticos polinucleares, corantes, ...

efeitos: toxicidade, interferências no sistema endócrino, cor, odor, bioacumulação e biomagnificação

12

I Simpósio da bacia hidrográfica do rio São Francisco

Principais contaminantes e efeitos n

bioacumulação e biomagnificação

Baird, 2002

13

I Simpรณsio da bacia hidrogrรกfica do rio Sรฃo Francisco

Principais contaminantes e efeitos n

disruptores endรณcrinos

http://openlearn.open.ac.uk/file.php/3557/SDK125_1_020i.jpg

14

I Simpósio da bacia hidrográfica do rio São Francisco

Principais contaminantes e efeitos n

substâncias inorgânicas solúveis ¡

¡

¡ ¡

sais dissolvidos: nitratos, fosfatos, cianetos, cloretos, ... metais pesados: arsênio, cádmio, cromo, cobre, ferro, chumbo, manganês, mercúrio, níquel, vanádio, zinco,... ácidos e bases efeitos: toxicidade, bioacumulação e biomagnificação, alteração de estado trófico, da cor e da condutividade, ruptura do sistema tamponante

15

I Simpósio da bacia hidrográfica do rio São Francisco

Principais contaminantes e efeitos n

alteração do estado trófico

http://library.thinkquest.org/04oct/01590/pollution/culturaleutroph.jpg

16

I Simpósio da bacia hidrográfica do rio São Francisco

17

Principais contaminantes e efeitos n

alteração do estado trófico

Golfo do México, Flórida http://www.marietta.edu/~biol/biomes/images/mangroves/florida_eutrophication_7536.jpg

I Simpósio da bacia hidrográfica do rio São Francisco

Principais contaminantes e efeitos n

formas de ocorrência metais

Stumm e Morgan, 1996

18

I Simpósio da bacia hidrográfica do rio São Francisco

Principais contaminantes e efeitos n

formas de ocorrência metais: mercúrio

19

I Simpósio da bacia hidrográfica do rio São Francisco

Principais contaminantes e efeitos n

bioacumulação e

biomagnificação

http://image.slidesharecdn.com/minamatabay-140202072614phpapp02/95/minamata-bay-4-638.jpg?cb=1391326050

20

I Simpรณsio da bacia hidrogrรกfica do rio Sรฃo Francisco

Principais contaminantes e efeitos n

ruptura sistema tamponante (alcalinidade)

21

I Simpรณsio da bacia hidrogrรกfica do rio Sรฃo Francisco

Principais contaminantes e efeitos n

ruptura sistema tamponante (alcalinidade)

22

I Simpósio da bacia hidrográfica do rio São Francisco

Principais contaminantes e efeitos n

óleos e materiais flutuantes ¡ penetração de luz

n

temperatura ¡ alteração de velocidade das reações químicas e biológicas n n

choque térmico e temperaturas extremas: vida aquática microorganismos ¡ patogenicidade ¡

n

precipitação / dissolução absorção / dessorção

23

I Simpósio da bacia hidrográfica do rio São Francisco

COMO VERIFICAR A QUALIDADE DA ÁGUA?

24

I Simpósio da bacia hidrográfica do rio São Francisco

Parâmetros de qualidade de água n

biológicos ¡

n

físicos ¡

n

coliformes termotolerantes, E. coli, clorofila a, cianobactérias temperatura, cor, turbidez, sólidos, condutividade

químicos ¡

pH, alcalinidade, dureza, gases dissolvidos, matéria orgânica, nutrientes

25

I Simpósio da bacia hidrográfica do rio São Francisco

26

Parâmetros físicos n

temperatura

n

cor ¡

n

aparente e real

turbidez ¡

http://frank.mtsu.edu/~astr/astr1031/Prelab/prelab7_spectra_files/image001.jpg

presença de sólidos em suspensão

I Simpósio da bacia hidrográfica do rio São Francisco

Parâmetros físicos n

sólidos ¡ ¡

sedimentáveis / não sedimentáveis totais (voláteis + fixos) (mg/L) n n

em suspensão (voláteis + fixos) dissolvidos (voláteis + fixos)

http://dnr.metrokc.gov/WTD/community/edc/images/filtrationtreatment-800.jpg

27

I Simpósio da bacia hidrográfica do rio São Francisco

Parâmetros físicos n

condutividade ¡

¡

habilidade em transportar corrente elétrica principais íons encontrados em águas naturais: Ca2+, Mg2+, Na+, K+; SO42/ , Cl/ , HCO3/ , CO32/ , PO43/ , NO3/

28

I Simpósio da bacia hidrográfica do rio São Francisco

Parâmetros químicos n

pH ¡ ¡

/ log [H+] dissociação da água H2O

(l)

= H+(aq) + OH/

Kw = [H+] [OH/ ] = 10/ ¡ ¡ ¡

pH < 7 meio ácido pH = 7 meio neutro pH >7 meio alcalino

14

(aq)

a 25°C

29

I Simpósio da bacia hidrográfica do rio São Francisco

Parâmetros químicos n

alcalinidade ¡ capacidade de neutralizar ácidos ¡ formas: n n n

cáustica / OH/ carbonatos – HCO3/ bicarbonatos CO32/

OH/ + H+ = H2O HCO3/ + H+ = H2CO3 CO32/ + H+ = HCO3/

30

I Simpósio da bacia hidrográfica do rio São Francisco

Parâmetros químicos n

dureza ¡

¡

íons metálicos divalentes: Ca2+, Mg2+, Fe2+, Sr2+, Mn2+ classificação águas: n n n n

branda (< 50 ppm); moderadamente dura (entre 50 e 150 ppm) dura (150 – 300 ppm) muito dura (>300 ppm)

31

I Simpósio da bacia hidrográfica do rio São Francisco

Parâmetros químicos n

gases dissolvidos ¡ ¡

oxigênio metano (CH4), ácido sulfídrico (H2S), amônia (NH3) n n

fontes: decomposição de matéria orgânica e efluentes H2S e NH3: forma de ocorrência depende do pH H2S

HSpK1 = 7,1 NH4+

NH3 pK = 9,3

S2pK2 = 12,9

32

I Simpósio da bacia hidrográfica do rio São Francisco

Parâmetros químicos n

matéria orgânica ¡

parâmetros coletivos: n

DBO – demanda bioquímica de oxigênio (mgO2/L)

n

DQO – demanda química de oxigênio (mgO2/L)

33

I Simpósio da bacia hidrográfica do rio São Francisco

Parâmetros químicos n

matéria orgânica : parâmetros coletivos ¡

surfactantes n

aniônicos: sulfatos e sulfonatos de alquilbenzeno (reativos ao azul de metileno)

n

catiônicos: sais de amônio quaternário

n

não iônicos: derivados do óxido de etileno

34

I Simpósio da bacia hidrográfica do rio São Francisco

Parâmetros químicos n

matéria orgânica : parâmetros coletivos ¡ ¡ ¡ ¡ ¡

óleos e graxas

fenóis PCBs – bifenilas policloradas dioxinas e furanos hidrocarbonetos policíclicos aromáticos

35

I Simpósio da bacia hidrográfica do rio São Francisco

Parâmetros químicos n

matéria orgânica: parâmetros individuais ¡

¡

¡ ¡

agrotóxicos: alacloro, aldrin, dieldrin, atrazina, carbaril, DDT, endrin,... aromáticos: benzeno, benzo(a)antraceno, benzo(a)pireno, tolueno, pentaclorofenol, ...

POPs / poluentes orgânicos persistentes outros: tetracloreto de carbono, tributilestanho, ...

36

I Simpósio da bacia hidrográfica do rio São Francisco

Parâmetros químicos n

nutrientes ¡

nitrogênio n

amoniacal total : ¡ ¡

amônia – NH3 (amônia livre, não ionizável, volátil, tóxica à vida aquática), e amônio - NH4+ (amônia ionizada) ocorrência é função do pH: pH < 9,3 – predomina amônio NH4+; pH > 9,3 – predomina amônia NH3

37

I Simpósio da bacia hidrográfica do rio São Francisco

Parâmetros químicos n

nutrientes ¡

nitrogênio

n

orgânico nitrito NO2/ nitrato NO3/

n

NTK

n n

http://www.eea.europa.eu/themes/water/water-pollution/figures-andmaps/sources-of-pollution

38

I Simpósio da bacia hidrográfica do rio São Francisco

Parâmetros químicos n

nutrientes ¡

fósforo

http://www.els.co.nz/images/enviroSampl e.jpg

39

I Simpósio da bacia hidrográfica do rio São Francisco

Parâmetros para monitoramento n n n

recomendados: Q, pH, DBO, DQO, T, SSed, SS, OG usuais: pH e alcalinidade, carga orgânica, série sólidos, N e P, OG outros: relacionados à ocorrências específicas

40

I Simpósio da bacia hidrográfica do rio São Francisco

Como interpretar os resultados? n

correlações entre parâmetros ¡

SDT e condutividade n

STD (mg/L) = 0,55 a 0,70 x condutividade (mS/cm)

¡

SST e turbidez

¡

DBO e DQO

¡

pH e alcalinidade

¡

sólidos orgânicos e inorgânicos

41

I Simpósio da bacia hidrográfica do rio São Francisco

Como interpretar os resultados? n

águas superficiais: correlação entre SDT, Ca2+, Na+

42

I Simpósio da bacia hidrográfica do rio São Francisco

Como interpretar os resultados? n

águas superficiais: correlação entre SDT, Ca2+, Na+ ¡

¡

baixo STD – maior concentração de Na+ íons dissolvidos precipitação; geralmente áreas de baixo relevo, intemperismo fim de ciclo dominam processos ppt elevado SDT / maior concentração de Ca 2+ áreas onde intemperismo ainda importante; maior concentração de Na+ dominam processos evaporação/cristalização

43

I Simpósio da bacia hidrográfica do rio São Francisco

Como interpretar os resultados? n

IQA

n

oxigênio dissolvido, coliformes fecais, pH, demanda bioquímica de oxigênio, nitrato, fosfato total, temperatura da água, turbidez e sólidos totais

44

I Simpรณsio da bacia hidrogrรกfica do rio Sรฃo Francisco

Como interpretar os resultados? n

IQA

45

I Simpรณsio da bacia hidrogrรกfica do rio Sรฃo Francisco

Como interpretar os resultados? n

IQA

46

I Simpรณsio da bacia hidrogrรกfica do rio Sรฃo Francisco

Como interpretar os resultados?

http://www.seinenormandie.eaufrance.fr/fileadmin/Fichiers/Partage/ESU/Carte_DBN_RIF/Param_PC_RIF.jpg

47

I Simpรณsio da bacia hidrogrรกfica do rio Sรฃo Francisco

Como interpretar os resultados?

http://www.seine-normandie.eaufrance.fr/fileadmin/Fichiers/Partage/ESU/Carte_DBN_RIF/Param_CHIMIE_RIF.jpg

48

I Simpรณsio da bacia hidrogrรกfica do rio Sรฃo Francisco

Como interpretar os resultados?

http://www.seine-normandie.eaufrance.fr/fileadmin/Fichiers/Partage/ESU/Carte_DBN_RIF/Param_CHIMIE_RIF.jpg http://www.seine-normandie.eaufrance.fr/fileadmin/Fichiers/Partage/ESU/Carte_DBN_RIF/Param_PS_RIF.jpg

49

I Simpósio da bacia hidrográfica do rio São Francisco

Obrigada pela atenção! monica@desa.ufmg.br

50