Química das Águas – parte 1 QUÍMICA AMBIENTAL QUÍMICA AMBIENTAL Aula S03: Aula S03: - Importância da Água Importância da Água Prof. Rafael Sousa Prof. Rafael Sousa Departamento de Química – UFJF 2º período de 2013 - Importância da Água Importância da Água - Substâncias tóxicas na Água Substâncias tóxicas na Água - Processos químicos aquáticos Processos químicos aquáticos
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Química das Águas – parte 1mica-das...Química das Águas – parte 1 QUÍMICA AMBIENTAL Aula S03: - Importância da Água Prof. Rafael Sousa Departamento de Química – UFJF
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Química das Águas – parte 1
QUÍMICA AMBIENTALQUÍMICA AMBIENTAL
Aula S03:Aula S03:-- Importância da ÁguaImportância da Água
Prof. Rafael SousaProf. Rafael SousaDepartamento de Química – UFJF
2º período de 2013
-- Importância da ÁguaImportância da Água-- Substâncias tóxicas na ÁguaSubstâncias tóxicas na Água-- Processos químicos aquáticos Processos químicos aquáticos
INTRODUÇÃOÁgua – Importância Histórica ...
Antigo Egito
- Cidades desenvolvidas – próximas a rios� Demandas domésticas e agrícolasDemandas domésticas e agrícolas
“PASSADO”
� Demandas energéticas (movimentação de máquinas)Demandas energéticas (movimentação de máquinas)� Demandas energéticas (movimentação de máquinas)Demandas energéticas (movimentação de máquinas)- Cortar madeira- Moer grãos, etc
HOJE
�� Processos industriais em geralProcessos industriais em geral�� “Solvente universal”“Solvente universal”
� limpeza e transporte de “todos” os resíduoslimpeza e transporte de “todos” os resíduosgerados pelo homemgerados pelo homem
Leitura complementar
“Contaminação dos Recursos Hídricos “Contaminação dos Recursos Hídricos –– Histórico”Histórico”
A água NÃO É ESTÁTICA (Ciclo da água A água NÃO É ESTÁTICA (Ciclo da água –– CICLO HIDROLÓGICO)CICLO HIDROLÓGICO)::
IMPORTÂNCIA DO CICLO DA ÁGUA:IMPORTÂNCIA DO CICLO DA ÁGUA:-- Distribuição da água (inclui penetração no solo)Distribuição da água (inclui penetração no solo)-- Transporte de poluentes Transporte de poluentes ......
INTRODUÇÃO – A água na biosfera - contexto atualcontexto atual
A água NÃO É ESTÁTICA (Ciclo da água A água NÃO É ESTÁTICA (Ciclo da água –– CICLO HIDROLÓGICO)CICLO HIDROLÓGICO)::
NA QUÍMICANA QUÍMICA, UM TEMA IMPORTANTE (INDÚSTRIA E ACADEMIA):“QUALIDADE E POLUIÇÃO DA ÁGUA”
Considerar também que:O homem também interfere no ciclo da água, através:O homem também interfere no ciclo da água, através:
-- Mudanças no seu escoamento Mudanças no seu escoamento -- barramentos
-- Desmatamentos Desmatamentos ((alterações nas margens de rios e lagos...))
-- Impermeabilização do solo Impermeabilização do solo ((também dificulta o escoamento � enchentes))
-- etc...etc...
INTRODUÇÃO - A água na biosfera - algumas característicasalgumas características
As As propriedades físicopropriedades físico--químicasquímicas mais importantesmais importantes
- CICLO HIDROLÓGICO
- FORMA LÍQUIDA é o estado físico predominante(PF = 0 (PF = 0 ooCC; PE= 100 ; PE= 100 ooCC) )
- DENSIDADE líquida > DENSIDADE sólida- DENSIDADE líquida > DENSIDADE sólida((recirculação de nutrientes nos reservatórios naturaisrecirculação de nutrientes nos reservatórios naturais))
reservatórioreservatório
outono/invernooutono/inverno
gradiente de gradiente de densidadedensidade
“mistura” vertical“mistura” vertical
reservatórioreservatório
- CICLO HIDROLÓGICO
- FORMA LÍQUIDA é o estado físico predominante- DENSIDADE líquida > DENSIDADE sólida
* Variada - QUÍMICA ���� COMPOSIÇÃO
* Relacionada à fonte
INTRODUÇÃO - A água na biosfera e algumas características
Exemplos:Exemplos:
1- ÁGUAS SUBTERRÂNEASFormações rochosas porosas ���� elementos minerais dessas rochas
� A “QUÍMICA” DAS ÁGUAS NATURAIS é complexa e pode ser estudada sobre diferentes aspectos
pelo teor de sólidos - DOCES
CLASSIFICAÇÃO - SALOBRASpela salinidade
- SALGADAS(CONAMA)(CONAMA)
(mundial)(mundial)
Legislação do CONAMA
���� Conselho Nacional do Meio Ambiente
Criou resolução sobre a qualidade dos recursos hídricos
-- Data de 1986 (Data de 1986 (Conama 20Conama 20))
COMPOSIÇÃO DAS ÁGUAS –Classificação geral da Água
-- Data de 1986 (Data de 1986 (Conama 20Conama 20))
-- Alterada pela Alterada pela Resolução 357Resolução 357** (vigente)(vigente)
-- Classificação para águas superficiais (critérios de qualidade)Classificação para águas superficiais (critérios de qualidade)- Caráter prescritivo (uso) e remediativo (estabelece a qualidade)
-- Tinha os limites máximos para lançamentos de efluentes em Tinha os limites máximos para lançamentos de efluentes em mananciais mananciais �� Resolução CONAMA nResolução CONAMA noo 430 de 2011430 de 2011
� Classificação da água em função dos seus usos – CONAMA 357
COMPOSIÇÃO DAS ÁGUAS –Classificação geral da Água
�������� Classes estabelecidas de acordo com os níveis de CONSTITUINTES E CONTAMINANTES nos corpos de água
SUBSTÂNCIAS TÓXICAS NA ÁGUA
ORIGEMORIGEM::““...... AA poluiçãopoluição dasdas águaságuas éé frutofruto dede determinadasdeterminadas atividadesatividades humanas,humanas,poluentespoluentes alcançamalcançam águaságuas superficiaissuperficiais ee subterrâneassubterrâneas dede formasformas bastantebastantediversasdiversas..””
O aporte pode ser classificado como O aporte pode ser classificado como pontualpontual ou ou difusodifuso
FontesFontes pontuaispontuais:: descarga de efluentes a partir de indústrias e estaçõesde tratamento de esgoto, derramamentos acidentais, atividades demineração, enchentes, etc.
Monitoramento ambiental é importanteMonitoramento ambiental é importante
- São difíceis de serem determinadas (temporárias)- Podem ser intermitentes
SUBSTÂNCIAS TÓXICAS NA ÁGUA
�� Independente do aporte, Independente do aporte, existem estratégiasexistem estratégias viáveis para o viáveis para o controle e controle e remediação da poluição: remediação da poluição:
(1) Redução na fonte
(2) Tratamento dos resíduos de forma a remover os contaminantes ouainda convertê-los a uma forma menos nociva
p. ex: Tratamento de água e esgoto
���� Sabe-se que a água é um dos principais vetores de
transmissão de doenças
Cólera e tifo mataram milhões de pessoas no passado e ainda o fazem ao redor do globo, especialmente nos países subdesenvolvidos
SUBSTÂNCIAS TÓXICAS NA ÁGUACLASSES
Os poluentes aquáticos mais sérios são Os poluentes aquáticos mais sérios são os os microorganismos patogênicosmicroorganismos patogênicos
(bactérias, vírus e parasitas)
-- Causam doenças e morte Causam doenças e morte
-- Presentes nos excrementos dos seres humanos e de animaisPresentes nos excrementos dos seres humanos e de animais
(*) (*) http://pt.wikipedia.org/wiki/C%C3%B3lerahttp://pt.wikipedia.org/wiki/C%C3%B3lera , acessado em 15, acessado em 15--0505--1313
VibrioVibrio choleraecholerae (bactéria causadora da cólera) *(bactéria causadora da cólera) *
Processo de Processo de eutrofizaçãoeutrofizaçãoartificialartificial
Descarga de esgoto não tratado e de Descarga de esgoto não tratado e de
SUBSTÂNCIAS TÓXICAS NA ÁGUA
OutraOutra formaforma dede poluiçãopoluição dede águaságuas superficiais,superficiais, especialmenteespecialmentelagoslagos ee reservatórios,reservatórios, éé oo enriquecimentoenriquecimento dede nutrientesnutrientes comocomofósforofósforo ee nitrogênionitrogênio
Descarga de esgoto não tratado e de Descarga de esgoto não tratado e de resíduos agrícolas e industriaisresíduos agrícolas e industriais
Compostos orgânicos sintéticos Compostos orgânicos sintéticos são produzidos são produzidos globalmente globalmente ao ao nível de milhões de toneladas !nível de milhões de toneladas !
SUBSTÂNCIAS TÓXICAS NA ÁGUA –Toxicologia e exemplos
33--
- Cloreto de polivinila – PVC (material plástico)
- DDT (Pesticida)
- Tetracloroetileno (solvente)
- Bifenilas policloradas (em isolantes elétrico)
�������� Compostos de grande utilização e que são persistentes Compostos de grande utilização e que são persistentes Podem ser encontrados na água do abastecimento público !Podem ser encontrados na água do abastecimento público !
Metais “pesados” Metais “pesados” -- outra classe de substâncias que não se degradamoutra classe de substâncias que não se degradam
Segundo o CONAMASegundo o CONAMA, ,
O “O “AsAs” e os m” e os metais “pesados” etais “pesados” CdCd, , PbPb, , CuCu, , CrCr, , HgHg, , NiNie e ZZn devem ser monitorados nas amostras ambientaisn devem ser monitorados nas amostras ambientais
�������� UtilizadosUtilizados emem diferentesdiferentes setoressetores dada indústriaindústria ee sãosão encontradosencontrados emem pesticidas,pesticidas,medicamentos,medicamentos, pigmentospigmentos (tintas,(tintas, esmaltesesmaltes parapara unha)unha) ee dispositivosdispositivos elétricoselétricos
�������� O contrário ocorre para o AsO contrário ocorre para o As
ExEx: a questão do As em peixes: a questão do As em peixes
PROCESSOS QUÍMICOS AQUÁTICOS
Os componentes das águas componentes das águas afetam seu uso assim como os poluentes agregados poluentes agregados afetam suas características originais
Dois Dois tipos de reações tipos de reações ocorrem usualmente em águas naturais:ocorrem usualmente em águas naturais:
1)1) Reações ácidoReações ácido--basebase
�������� Os fenômenos ácido-base e de solubilidade controlam as concentrações dos íons inorgânicos dissolvidos na água
2)2) Reações redoxReações redox
�������� As reações redox controlam o teor de matéria orgânica dissolvida na água
1)1) O Sistema COO Sistema CO22/Carbonato/Carbonato-- Explica porque o pH da água não é 7,00 (Explica porque o pH da água não é 7,00 (faixa entre 6,0 – 8,0) ) -- Envolve diversas reações de equilíbrioEnvolve diversas reações de equilíbrio-- Relacionado com o parâmetro de qualidade “alcalinidade” Relacionado com o parâmetro de qualidade “alcalinidade”
PROCESSOS QUÍMICOS AQUÁTICOS -A Química Ácido-Base em Águas Naturais
PROCESSOS QUÍMICOS AQUÁTICOS -Reações de oxidação-redução
A concentração de oxigênio dissolvido em água é A concentração de oxigênio dissolvido em água é baixabaixa (8,7 (8,7 ppmppm à à 252500CC):):
OO2(g)2(g) OO2(2(aqaq))
Os Os peixespeixes necessitam de água que contenha pelo menos 5 necessitam de água que contenha pelo menos 5 ppmppm de de oxigênio dissolvido para se manterem vivosoxigênio dissolvido para se manterem vivos
-- Dissolução dos metais presentes nos minérios em Dissolução dos metais presentes nos minérios em função do pH ácido da água função do pH ácido da água
PROCESSOS QUÍMICOS AQUÁTICOS -Reações de oxidação-redução
Rio Cipó, em MG, que apresenta águasescuras devido à presença de íonsFe3+.
FIGURA:NASCENTES, C. C.; COSTA, L. M., Química Ambiental, Universidade Federal de Minas Gerais, 2011.
2–BAIRD, C., Química Ambiental, Bookman, 2002, p. 441-481.
3–NASCENTES, C. C.; COSTA, L. M., Química Ambiental, Universidade Federal de Minas Gerais, NASCENTES, C. C.; COSTA, L. M., Química Ambiental, Universidade Federal de Minas Gerais, 2011, p. 1 – 43.