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6/19/20141. Profa. GRAÇA PORTO 6/19/20142 - Biól. H.B. de Pádua -  A água clara que vem da serra, guarda um murmúrio eterno e reza,...e reza,...e reza.

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2 6/19/ Profa. GRAÇA PORTO

3 6/19/ Biól. H.B. de Pádua -  A água clara que vem da serra, guarda um murmúrio eterno e reza,...e reza,...e reza Reza em contas de um rosário São os seixos que pacientemente rola Reza pelos irmãos rio e mar Reza pelo amante solo, pela filha árvore e pelo filho bicho Reza humilde, piedosa Reza por todos nós Reza por mim.

4 6/19/20143 ÁGUAS CONTINENTAIS ÁGUAS CONTINENTAIS MINI CURSO CONHECIMENTO, AMOSTRAGEM, ANÁLISE E INTERPRETAÇÃO DAS VARIÁVEIS FÍSICAS, QUÍMICAS E BIOLÓGICAS Agosto/2004 Profs. Bióls.: Helcias B. de Pádua (coord.) & Paulino B. Medina Jr. (prof. convidado) COMTUR-Bonito/MS-Br.

5 6/19/20144 •Total da Água na Terra •Total da Água na Terra = m3 (ocupa o volume de uma esfera de 1380 km de diâmetro). (principais) •Distribuição = 3 reservatórios (principais) - oceanos 96,6 % - continentes 3,4 % - atmosfera 0,013 %.

6 6/19/20145 água salgada 30 vezeságua doce A quantidade da água salgada dos oceanos é cerca de 30 vezes maior que da água doce nos continentes e na atmosfera. A concentra-se praticamente nas calotas polares, glaciais e no subsolo. O restante,, contida em A água dos continentes concentra-se praticamente nas calotas polares, glaciais e no subsolo. O restante, (volume muito pequeno), contida em lagos, pântanos, rios, zona superficial do solo e biosfera.

7 6/19/20146 Nos seres vivos continentais, (biosfera), encontra-se uma fração muito pequena da água: •A água no subsolo representa cerca de 50% da água doce nos continentes, mas a sua quase totalidade situa-se em profundidade superior a 800 m. Nos seres vivos continentais, (biosfera), encontra-se uma fração muito pequena da água: cerca de 1 / 40 mil. cerca de 1 / 40 mil.

8 6/19/20147 •Até o final sé. XVIII = água tida como um elemento simples •Lavoisier, Laplace e Meussnier, (1777) definirem a natureza composta de oxigênio-O e hidrogênio-H (16 g O / 2 g H) (2,016 g H) •simbologia química atual = molécula-H2O •idéia falsa = estrutura física linear (configuração bem simples) •H - O - H (unidos por covalência) de formação retilínea •???...e as suas várias propriedades físicas

9 6/19/20148 Água - propriedades físicas •expandir o seu volume ou capacidade de ocupar maior espaço quando em estado cristalino - TºC baixissima •apresentar sua densidade máxima a temperatura de 4ºC, ainda no estado líquido •então foge a proporcionalidade da teoria cinética dos líquidos(*), devendo possuir, pelo menos quando em temperaturas próximas de 4ºC, uma estrutura diversa da prevista para os líquidos em geral.

10 6/19/20149 Teoria cinética dos líquidos •admite certa proporcionalidade entre pressão, volume e temperatura, pressupondo-se uma estrutura constituída de moléculas esféricas, sempre se movimentando •essa forma estrutural esférica dos líquidos, em geral, explicaria a capacidade dos corpos em se expandir quando do aumento da temperatura •essa forma esférica seria formada por grupos de moléculas, com massas compactas em que cada elemento dessas moléculas se apresentaria rodeada de um número máximo de idênticos elementos.

11 6/19/ •em 1900, admiti-se : estruturas das moléculas da água não são tão somente ou apenas da mesma forma, podendo estar na forma até de triedro •no caso da água, ocorre que cada átomo de oxigênio estaria cercado por outros átomos iguais, em quantidade diversa,(diferente), formando formas diversas, como “pacotes” •sofrem influência das variações na temperatura ambiente, o que aumentaria ou diminuiria os espaços existentes entre os átomos constituintes de cada desses pacotes.

12 6/19/ •a forma de H O H -Hidrol-H2O • somente quando a água for aquecida a 150ºC e mantida em estado líquido (sob condições de pressão adequadas) •com formações físicas totalmente iguais, e não retilíneas, como se pensa, mas sim em ângulo de 105º, tendo o átomo de oxigênio no centro; O H H • tipo de estrutura física da molécula d’ água é denominada de Hidrol-H2O

13 6/19/ •ao abaixarmos a temperatura inicia-se a formação do que se chama de “polímeros”, com estruturas totalmente diversas da anterior, inclusive com muito mais volume e portanto “menos densa”, assim: •a 150ºC há predominância absoluta de “hidrol = H2O”; cada átomo de oxigênio de cada molécula dessa estrutura, esta rodeado por seus 12 átomos semelhantes de outras moléculas d’ água, numa situação bastante compacta, portanto ocupando menor espaço e volume, apresentado assim uma maior densidade;

14 6/19/ •aos 15ºC o “hidrol” passa a constituir apenas 5% do total das moléculas de água, com predominância de 90% de “dihidrol- H4O2” e 5% de “trihidrol-H6O3”; -a estrutura trihidrol-H6O3 aumentaria em proporção, à medida que essa solução se aproximasse do ponto de congelamento; -aos 4ºC, a proporção de “trihidrol-H6O3” se eleva a 30% e...; -quando mantida no estado líquido, como gelo fundente, tem-se 50% do trihidrol; a água em estado líquido à pressão normal é constituída de hidrol-H2O, de dihidrol-H4O2, e de trihidrol-H6O3, em solução

15 6/19/ as moléculas de gelo, ou com estrutura de trihidrol-H6O3, teriam uma configuração de maior volume que o ocupado por moléculas de hidrol-H2O ou dihidrol- H4O2; -com a estrutura física trihidrol-H6O3, a molécula de água apresenta maior espaço entre os átomos de oxigênio que cercam outro átomo de oxigênio, numa proporção de 1 átomo central de oxigênio para 4 átomos semelhantes que rodeando ocupam um maior espaço entre eles, portanto com menor densidade;

16 6/19/ •o gelo-OºC, flutua por ter menor densidade e maior espaço entre os átomos das moléculas d’água doce, não é...! ; porém à 4ºC a água apresenta-se com maior densidade (*), que coisa...né...! -a água salgada não forma gelo; - a água salgada apresenta maior densidade que a água salobra e esta é mais densa que a água doce. •e.t.: - dificuldades existem, entre os pesquisadores, para aceitar totalmente tais hipóteses.

17 6/19/ •com o advento de processos científicos mais modernos, quando do estudo das estruturas moleculares, esclareceu-se melhor as propriedades das chamadas substâncias transparentes. • p. ex., é a do “efeito Raman”, fenômeno que esplica, básicamente, que são as formas estruturais das moléculas existentes no meio transparente que determinam a freqüencia resultante da incidência de um raio monocromático, formando raias específicas, (teoria quantica).

18 6/19/ Mini curso - ÁGUAS CONTINENTAIS Mini curso - ÁGUAS CONTINENTAIS (reapresentação... ).

19 6/19/ O vento é o mesmo... mas sua resposta é diferente em cada folha Cecília Meireles

20 6/19/ •Visa oferecer conhecimentos básicos sobre a dinâmica física, química e biológica das águas, em geral •Com apresentação de conceitos; escolha de locais representativos; ações e normas para correta amostragem; análises e determinações em campo; análises e determinações preliminares; preparação e envio da amostra p/ o laboratório; discussão e interpretação dos dados; diagnóstico e elaboração de relatório de atividade •Pespectiva: aplicação no desenvolvimento das atividades de profissionais ligados a área ambiental, em geral

21 6/19/ Programação Desenvolvimento •Aula teórica – em sala de aula – limnologia & variáveis f/q/b •Aula prática - amostragem, acondicionamento, preservação, determinação e análise em campo – •Análises de laboratório - (preliminar) – •Discussão, interpretação e elaboração de relatório preliminar –

22 6/19/ C i c l o s b i o g e o q u í m i c o s •Movimento cíclico dos elementos físicos (geo) do ambiente e organismos vivos (bio), comprometidos (ambos) com os processos químicos •... temos: estações climáticas; ciclo das marés; ciclo biológico; ciclo do carbono; ciclo da água; do hidrogênio; do nitrogênio; etc...

23 6/19/ •O ciclo hidrológico • - na atmosfera = resfriamento do vapor d`água formação de nuvem • - chuva: precipitação pluvial (solo, rio, lago, mar, vegetação, etc.) •- no solo ou superfície sólida - 3 vias distintas: infiltração, evapotranspiração, escoamento superficial

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25 6/19/ MEIO - é o elemento físico do ambiente, o seu entorno, o material, a película que envolve de modo imediato e diretamente o organismo ou objeto observado. É o o ar, a água ou outro(s) que através do qual mantêm-se os intercâmbios vitais AMBIENTE - é o entrelaçamento dos materiais orgânicos e inorgânicos, compondo um conjunto constituído por superfícies e elementos gerais, onde convivem os organismos ou permanecem os objetos observados

26 6/19/ •Sistema •Sistema - combinação de partes coordenadas para um mesmo resultado, ou de maneira a formar um conjunto, p.ex.: sistema de criação; sistema aquático; sistema de esgoto, etc.... •Substrato •Substrato - apoio físico; o que serve de fixação; tudo que possa conter algo; - no substrato tem-se os dissolvidos (líquidos, gases, partículas sólidas organicas e inorganicas)

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28 6/19/ •A água estritamente definida como composto puro,deveria exibir características químicas e físicas previsíveis, pois que as propriedades de um composto puro são tão dignas de confiança que podem ser usadas para identificação de uma amostra desconhecida. •Neste contexto não haveria sentido discutir qualidade de água, porém como o seu comportamento mantêm uma íntima e dependente relação com o sistema, meio ou ambiente que a contenha, variações devem ser esperadas, com severas influências aos seres vivos.

29 6/19/ •Resistente a passagem da luz •Menor capacidade de dissolver gases •Grande capacidade de dissolver substâncias (orgs./inorgs), tanto em suspensão como em solução •Solvente universal = alto poder diluidor, sendo isenta de outras substâncias apenas qdo. no estado gasoso •Água (por definição) = é incolor, insípida e inodora; líquida à temperatura ambiente, c/ átomos de H e O agrupados em moléculas •Seu incorreto uso ou mesmo o simples contato com as ações decorrentes da presença do homem contribuem p/ alterar suas naturais características. •Na natureza (in natura) nunca esta comple/te pura contendo gases,sólidos dissolvidos e suspensos, etc. •Como água de chuva contêm 10mg/l de gases e sua alcalinidade é 20 a 25 mg/l, p. ex.

30 6/19/ ÁGUA •Normal/te, na água são notadas = pequenas variações de temperatura –Pq: -“alto calor específico” faz que os corpos d’água se apresentem como excelentes reguladores térmicos –São necessários maiores quantidades de calorias a serem absorvidas ou mesmo cedidas, em toda massa d’ água, para que ocorra aumento ou decréscimo expressivo na temperatura da mesma •Calor específico da água = definido como a quantidade de energia necessária, medido em calorias, para que 1 g. de água aumente em 1ºC a sua temperatura •Caloria : a) unidade de calor = unidade com a qual é medida a quantidade absoluta de calor de um corpo b) quantidade de calor necessário para aumentar de 14,5ºC a 15,5ºC a temperatura de 1 grama de água, (pequena caloria) ou de um quilograma de água (grande caloria), na pressão atmosférica normal - 1 grama caloria = 1 caloria; - 1 quilo caloria = 1000 g. calorias.

31 6/19/ Brasil : seg..Res. CONAMA/86 • Água doce = menor que 0,5‰ de salinidade (‰) •Água salobra = de 0,5‰ a 30,0‰ •Água salgada = maior que 30,0‰ •o ser humano começa a perceber: “gosto salobre” (palatabilidade), em água, a partir de 1,0‰ de Salinidade. Classificação Mundial das Águas - ONU •Água doce com apresentação de teor de sólidos totais dissolvidos (STD) inferior a mg/l (1,0‰ ) •Salobra com STD entre e mg/l. •Salgada com mais mgSTD/l • água doce disponível no mundo - (equivalente) 1 colher de sobremesa, em 1 litro do total das águas da Terra

32 6/19/ •Sólidos = todas partículas materiais em suspensão,dissolvidas colóidais ou não e sedimentáveis na água, (menos os gases dissolvidos), que contribuem para a carga de sólidos presentes na massa líquida •- Sól. Dissolvidos: são os colóides e os efetiv/te dissolvidos, que passam por uma membrana filtrante de 1,2 micra •- Sól. Totais Dissolvidos: são os ions presentes que caracterizam a condutividade e a salinidade do meio. (menor que 1,2 micra)

33 6/19/ •Previsão: em 2025, 2/3 da população mundial estarão vivendo em regiões c/ recursos hídricos insuficientes • será necessário um crescimento de 50% a 100% da água p/ produção de alimento •atual/te 1,4 bilhões de pessoas não tem acesso a água limpa • a cada 8 segundos morre uma criança por doença relacionada a água contaminada •Conflitos: em 2025, 200 bacias hidrográficas + importantes do mundo (atual/te situam-se em áreas fronterisas) serão disputadas em conflitos pela água •- Crise de água : região c/ potencial de água disponível menor que 500m3/hab/ano (ONU) - Nível de estresse = de 500 a 1000m3/hab/ao; - Nível adequado = de 1000 a 2000m3/hab/ano; - Nível muito confortável = acima de 2000m3/hab/ano

34 6/19/ •Brasil: = - as suas descargas hídricas(potencial dos rios) c/ 35 mil m3/hab/ano, somadas às reservas subterrâneas estimadas em km3, apresenta uma taxa explorável da ordem de 5000 m3/hab/ano •Brasil: = - contêm 20% das águas disponíveis no mundo para consumo imediato; - só na Amazônia tem-se 80% desse potencial nacional • - Aqüífero Guarani = - poderá fornecer água por 200 anos para toda população da Terra; - ocupa 8 estados brasileiros e 4 paises do MERCOSUL, distribuído por 1,2 milhões de km2 (área do estado do Pará) •Porém = - Brasil c/ distribuição de água muito irregular e na contra mão da distribuição populacional, assim: - no Nordeste semi-árido c/ 1000 a 2000 m3/hab/ano, mas em inúmeras áreas da mesma região esse potencial vai de 500 a 1000 m3/hab/ano e até bem abaixo de 500m3/hab/ano •A ONU-Bco Mundial = desaconselha investir em áreas c/ taxa inferior a 2000m3/hab/ano de água

35 6/19/ IAP IVA Avalia a qualidade - 9 variáveis - TºC; pH; Oxig. Diss.; DBO; Fosfato. total; Nitrog. total; Resíduo total; Turbidez e Coliformes termotolerantes (fecais). # Atual/te subdividido em IAP (ÍNDICE DE QUALIDADE DE ÁGUA BRUTA P/ FINS DE ABASTECIMENTO PÚBLICO) e IVA ( ÍNDICE DE PROTEÇÃO DA VIDA AQUÁTICA) •IAP - agrega ao IQA os resultados de subst. tóxicas (metais, mutagenicidade e potencial de formação de trihalometanos) e variáveis que afetam a qual. organoléptica/sensitiva da água (metais, fenóis, etc...) •IVA - considera a presença de contaminantes, medida pelo teste de toxicidade à vida aquática, e duas variáveis essenciais para a biota, como o pH e OD •Vamos ver, p. ex.., em MS (Bacia do rio Formoso) e em SP (principais rios e reservatórios)

36 6/19/ Bacia do rio Formoso, de 1996 a IQA - SEMA/IMAP - MS, 2002 Bacia do rio Formoso, de 1996 a IQA - •1996 = 73% boa; 15% aceitável; 12% ruim •1997 = 12% ótima; 73% boa; 10% aceitável; 5% ruim •1998 = 69% boa; 19% aceitável; 12% ruim •1999 = 10% ótima; 67% boa; 10% aceitável; 10% ruim; 3% péssima •2000 = 10% ótima; 65% boa; 15% aceitável; 9% ruim; 1% péssima •2001 = 3% ótima; 78% boa; 5% aceitável; 14% ruim

37 6/19/ a) Qualidade das águas : - CETESB,1980 b) Relatório de qualidade ambiental de São Paulo - SEMA, DOESP-vol.114;8/6/04 •CETESB, ÁGUA P/ PRESERVAÇÃO DA VIDA AQUÁTICA em 92 pontos - 29 bacias hidrográficas / SP: - 14,13% “qualidade boa”; - 45,65% “qualidade aceitável”; - 40,22% “qualidade inaceitável” (org. Pádua et al.) •SEMA/SP, ÁGUA - IQA - Avaliação da qualidade das águas interiores ESP, no período de , em 147 pontos monitorados: - 10% “qualidade ótima”; - 81% “qualidade boa”; - 24% “qualidade aceitável”; - 19% “qualidade ruim”; - 13% “qualidade péssima”

38 6/19/ •CONTAMINAÇÃO •CAUSADA POR ELEMENTOS QUE LANÇADOS NA ÁGUA, NO AR, NO SOLO, ETC, TORNA-OS DIFERENTES E NOCIVOS, COMO UM VENENO OU UM SER PATOGÊNICO, PREJUDICANDO O SUBSTRATO, OU O ENTORNO, EM UM TAL GRAU QUE CRIE OU OFEREÇA RISCOS REAIS À VIDA, À SAÚDE. •É ativa e deve ser encarada como um problema de saúde pública.(seres patogênicos, substs. tóxicas) • POLUIÇÃO •CONSIDERADA COMO QQ MODIFICAÇÃO NAS CARACTERÍSTICAS DO MEIO E OU AMBIENTE, CAPAZ DE TORNÁ-LOS NOCIVOS À SAÚDE, À NATUREZA, À SEGURANÇA E AO BEM- ESTAR, PREJUDICANDO O EQUILÍBRIO NATURAL. •É passiva, causada pelo agente poluente, através da prática irracional e desfavorável (águas servidas, fertilizantes, etc.) •(#) - atual/te mais de 10% dos Rec. Hídricos da Terra se encontram poluídos

39 6/19/ Nas águas têm-se os dissolvidos ou disponíveis (sólidos/partículas, gases) que dinamicamente formam ou não substâncias e/ou organismos, favoráveis ou não Componentes biológicos •Seres produtores, seres consumidores e os decompositores •Seres produtores: autótrofos (fabricam substâncias orgânicas a partir de compostos inorgânicos). São os seres fotossíntetizantes e quimiossintetizantes. Vegetais, certas bactérias •Seres consumidores: heterótropos (incapazes de sintetizar seu próprio alimento, utilizando o que for produzido pelos autótrofos). Animais •Seres decompositores: se nutrem de matéria em decomposição, degradando-a e liberando substâncias inorgânicas que serão nov/te usadas pelos seres produtores. São as bactérias e fungos

40 6/19/ •Fotossíntese: qto ao oxigênio (produzido na fase clara) •6 CO H2O (luz+clorofila) = C6H12O6 + 6 H2O + 6 CO2 Na verdade: •FASE CLARA •FASE CLARA : 12 H2O + luz (673 kcal) e clorofila (azulada ou verde) = 24 H (íons) provenientes da separação da molécula da água + 6 O2 (oxigênio liberado) •Então o oxigênio é produzido apenas na fase clara da fotossíntese. O oxigênio provém da própria água absorvida pelo ser autótrofo(algas) e não do gás carbônico. •FASE ESCURA •FASE ESCURA : 6 CO H + ENERGIA GUARDADA/Ciclo de Calvin, dando C6H12O6 + 6 H2O •São necessários 673 kcal para quebrar as 12 moléculas de água (fase clara) e a mesma energia p/ fixação das 6 moléculas de gás carbônico, na fase escura

41 6/19/ •fotossíntese: qto ao CO2 (incorporado na fase escura da fotossíntese ) •como se viu: 6 CO2 (é fixado pelos vegetais) + 12 H2O (luz+clorofila) = C6H12O6 + 6 H2O + 6 CO2 •Recordar •FASE CLARA : 12 H2O + luz (673 cal) e clorofila (azulada ou verde) = 24 H (íons) provenientes da separação da molécula da água + 6 O2 (oxigênio liberado) •Então: o CO2 não é incorporado na da fotossíntese •Então: o CO2 não é incorporado na fase clara da fotossíntese FASE ESCURA: 6 CO2 (proveniente das diversas fontes) + 24 H + ENERGIA GUARDADA/Ciclo de Calvin, dando C6H12O6 (Mat. Orgânica) + 6 H2O •geral/te: + 12 H2O (luz+clorofila) = C6H12O6 + 6 H2O + 6 CO2 •geral/te: 6 CO2 (?) + 12 H2O (luz+clorofila) = C6H12O6 + 6 H2O + 6 CO2

42 6/19/ CO2 - gás carbônico obs.: as conseqüências da fotossíntese nas águas são: retirada do CO2, aumento do pH, precipitação de carbonatos, etc., etc., e tal... •Outras fontes deCO2 •Eras remotas (carbonífero) = o gás carbônico se apresentava em maior proporção na atmosfera, permitindo uma rica e abundante flora e posterior formação dos fósseis (petróleo e carvão) •Atividades vulcânicas (calcinação/natural) tb emitem CO2 para o ar •A queima de carvão e petróleo ocasiona aumento exagerado do gás carbônico na atmosfera, dando um aumento geral da temperatura média da Terra. • O CO2 + metano-CH4 torna mais lenta a irradiação do calor para as altas camada, formando-se próximo à superfície terrestre o EFEITO ESTUFA

43 6/19/ CO2 - Gás carbônico •Na atmosfera = o CO2 esta presente 700 vezes menos que o oxigênio •Na água o CO2 é 35 vezes mais solúvel que o O2 •Os vegetais devolvem o CO2, (anterior/te fixado na fotossíntese), durante a sua respiração, assim: C6H12O6 + 6O2 dando 6 H2O + 6 CO2 O gás carbônico tb volta ao meio e/ou ao ambiente através da decomposição da mat. orgânica (ação de organismos específicos) Outras fontes de CO2 = os carbonatos da água e solo

44 6/19/ Dinâmica do CO2 na água •Resp. aeróbia = C6H12O6 (mat. org.) +  6 O2 (gás oxig.) dando 6 CO2  (gás carbônico) + 6 H2O (água) + 673/4 kcal (energia) •Oxidação = C6H12O6 (mat. org.) +  6 O2 (gás oxig.) + 6 H2O (água) dando 6 CO2  (gás carbônico) + 6 H2O •Resp. anaeróbia s/ oxigênio = C6H12O6 (mat. org.) dando 2 CO2  + 2 C2H5OH2 ( ác. orgânico = álcoois) que em contato c/ bactérias metanogênicas forma o 3 CH4  (metano) + 3 CO2  + energia  Atenção: Atenção: O gás carbônico na água (sist. natural) forma um ácido fraco = H2CO3 (ác. carbônico- pH de  4,6 (  CO2 + H20 = H2CO3)

45 6/19/ CONT. •Em águas carbonatadas o pH é orientado pela relação gás carbônico/carbonatos, assim: 1- H2CO3-ác. carbônico formado na água vai dar em bicarbonatos: CO2 + H20 = H2CO3 = -...(HCO3)2 + H (íons H) 2-...CO3-carbonato... (insolúvel) + H2O + CO2-gás carbônico (solúvel), vai dar em bicarbonatos -...(HCO3)2 (solúvel = sol.tampão) 3-...CO3-carbonato (insolúvel) + H2O, dando bicarbonatos -...(HCO3)2 + OH (íons OH) 4- logo abaixo do pH 4,6 os bicarbonatos já começam a se formar, dominando até ter-se pH 8,2-8,3. 5- após pH 8,3, começa a aparecer os carbonatos-...CO3 ainda c/ os bicarbonatos-...HCO3. 6- após o pH 9,4 só se encontra os carbonatos e os hidróxidos-... OH

46 6/19/ Cont. •Como se pode ver, são em faixas específicas de pH da amostra(*) dessas águas é que podem ser encontrados até os dois tipos ou frações de alcalinidade, assim: • pH Alcalinidade •> 9,4 carbonatos...CO 3 - e hidróxidos-...OH - •8,3 a 9,4 bicarbonatos...HCO 3 - e carbonatos-...CO 3 - •4,4 a 8,3 bicarbonatos...HCO 3 -

47 6/19/ A ÁGUA NO BRASIL •é um valioso capital ecológico, (quando do seu uso, reuso, reserva e negociação entre países, estados, empresas, instituições oficiais ou não), portanto de enorme valor competitivo e monetário, devendo ser altamente considerado e cuidado em qualquer atividade produtiva •é o nosso patrimônio natural, não podendo ser visto como natural, eterno e como simples recurso

48 6/19/ •Os recursos da água não devem ser encarados como bens públicos “gratuitos”, não podendo ser utilizados com a mesma rapidez e desperdício por qualquer grupo da sociedade que dela se aproprie. (anon.)

49 6/19/ V a r i á v e i s

50 6/19/ •As variáveis físicas são: temperatura, transparência, turbidez, níveis de sólidos em suas diversas frações, cor e sensoriais (sabor e odor)... •Fornecem indicações preliminares importantes para a caracterização da qualidade química da água como, por exemplo, os níveis de sólidos em suspensão (associados à turbidez) e as concentrações de sólidos dissolvidos (associados à cor), os sólidos orgânicos (voláteis) e os sólidos minerais (fixos), os compostos que produzem odor, etc... •São indispensáveis à maioria dos trabalhos envolvendo qualidade das águas.

51 6/19/ odor •Água pura = ñ produz sensação de odor ou sabor ou sabor nos sentidos humanos •Quem os confere: elementos/substâncias originados da decomposição da mat. org. ou da atividade biológica de microrganismos ou ainda de fontes industriais e/ou minerais. •Detecção = dependendo exclusivamente da sensibilidade dos sentidos humanos, variando de indivíduo para indivíduo e tende a diminuir com a constante exposição Sabor e odor •Seg Res. CONAMA 20- Classe 3; Port Min.Saúde e Port. 1468/MS : Sabor e odor = não objectável (que não desagrade)

52 6/19/ •Unid. de leitura = graus Celcius (  C) e Fahrenheit (  F) (usuais) •Característica física = mede a intensidade de calor ou energia térmica em transito; indica o grau de agitação das moléculas •Interfere em outras variáveis: pH, salinidade, alcalinidade, toxicidade de elementos/substâncias, na retenção de gases, etc. •T  C = (tº F – 32) (÷ por 9) (x 5) •T ºF = (t ºC x 9) (÷ por 5) (+ 32) •5 graus de elevação = aumenta em 50% os efeitos tóxicos; tb reduz a sobrevivência de organismos •5 graus a menos produz retardamento e inativação dos peixes

53 6/19/ •Temperatura maior que 30ºC: acelera metamorfose, porém retarda o crescimento além de causar produção e retenção de gases intestinais. O ideal = entre 20ºC - 28ºC •Temp. baixa = não se alimenta, maior sensibilidade, debilidade, suscetível aos patogênicos e morte •Queda brusca = choque térmico, inibição e morte

54 6/19/  + ácido  + básico  - equivalência entre os ions H - OH = neutro - predominância dos íons H = ácido - predominância dos íons OH = básico (alcalino) •pH = pondus Hidrogenii (peso/ponte de H) •Unid. de leitura – UpH •Def. clássica: logaritmo decimal do inverso da concentração de íons livre de hidrogênio •Relaciona a concentração de íons livre de H +, carregados positivamente, interagindo sobre íons hidróxido-OH -, carregados negativamente •Nos indica o estado de acidez ou alcalinidade da amostra; quantificando na escala de 0 até 14, tendo o 7 como neutro

55 6/19/ NEUTRO  + ácido  + básico  Na verdade a maior neutralidade ocorre em pH, em torno de 8,2, (7,9 - 8,4) quando tem-se maior concentração de bicarbonato em relação ao carbonato e sem a presença de hidróxido •pH = potencial hidrogênio iônico •o pH aumenta à medida que a concentração de íons de hidrogênio decresce •o pH 4 é 10 x mais ácido que pH 5 e 100 x mais que o pH 6 (função ou unidade logarítmica) •o pH aprecia “quantitativamente” a alcalinidade, qualificando a acidez, mas não aponta valores reais qualitativos dos elementos ou composto de sais contidos •quanto mais sais mais alcalino, sem especificar quais e suas concentrações •com pH mais alto, mais alta será a alcalinidade

56 6/19/ pH •As comunidades alteram o pH da água, bem como o pH interfere de diferentes maneiras no metabolismo destas comunidades •Assimilação do CO2, (fotossíntese), pelos seres autótrofos, (macrófitas aquáticas - algas - cianobactérias), podem elevar o pH do meio •Esse consumo de CO2 é compensado pela dissociação do bicarbonato de cálcio, reduzindo as variações de pH Atenção: Essa compensação não ocorre em casos de floração de algas ou crescimento de densas comunidades de macrófitas submersas

57 6/19/ pH •Já os seres heterotróficos (bactérias e animais aquáticos) interferem no pH do meio, diminuindo-o (pela liberação do CO2 e consumo do O2) então... • então... nos processos de decomposição e respiração formação-se: ácido carbônico e íons hidrogênio

58 6/19/ •Água doce natural = pH de 4,0 a 8,0 (formação natural de bicarbonatos até carbonatos) •Em pH maior de 6,5 = METADE do carbono total esta na forma de bicarbonatos e o resto na forma de CO2. •Em pH 8,0 até 8,5 a maioria é de bicarbonato, em relação ao carbonato e sem a presença de gás carbônico. •Em pH 9,5 a metade é carbonato. Acima, decai o carbonato e aumenta o hidróxido. Cont. pH : Definido: logaritmo negativo (de base 10) da conc. dos íons H (positivo) na água Uma alteração de apenas 1 grau significa enorme variação, assim: o pH 4,0 é 10x mais ácido que o pH 5,0 e 100 x maior do que o pH 6,0

59 6/19/ •Água doce orgânica menor de 5,0 UpH •Água estuarina de 6,0 a 8,0 UpH •Água natural (tende p/ alcalina de 5,0 a 8,0 UpH • Águas ferruginosas exemplo da ação do pH a partir de pH abaixo de 5,5 ocorre floculação do ferro coloidal, podendo impregnar nos epitélios branquiais, ocasionando asfixia e até morte de peixes

60 6/19/ pH da água •Água favorecida pela ativid.fotossintética, atingindo pH 8 - 9, ocorrerá precipitação de compostos como os orto-fosfatos insolúveis, limitando o crescimento de algas •Águas c/ pH 7 para 5, turvas, esverdeadas, odor de decomposição e presença de espumas ou placas boiando, indicam morte de algas azuis •Algas azuis como Oscilatoria sp, Microcystis sp, Anabaena sp, Coelosphaerium sp são favorecidas em pH alcalino •Águas alcalinas – pH 8 – 9 - = favorece a permanência de certas bactérias: Streptococcus sp, Clostridium sp, caso recebam contribuições de águas ou situações contaminadas, causando apatia, alteração motora e edma abdominal, em org. aquáticos como a rã.

61 6/19/ cont.pH •Tolerância ao pH p/ alguns microorganismos Organismos mínimo ótimo máximo Nitrosomona 7,0 8,0 - 8,8 9,4 Nitrobacter 6,0 7,6 - 8,0 10,0 E. coli 4,4 6,0 - 7,0 9,0 P.aeruginosa 5,6 6,6 - 7,0 8,0

62 6/19/ Água = pH, temperatura, gases, alcalinidade, toxicidade. •O pH é inversa/te proporcional ao CO2 •O pH a noite/sem luz decai •Com luz (ou de dia) o pH aumenta (fotossíntese), pela relação oxig/gás carbônico •A noite as águas tendem a ter alcalinidade e dureza em carbonatos mais baixa,(concentração) • Durante o dia e sob ação de calor tem-se pH maior, com aumento na alcalinidade(conc. maior dos ins.) •Durante o dia, sob luz, tem-se maior produção na fotossíntese, com aumento do oxigênio. Mas com temperatura maior, maior será tb a perda dos diversos gases para a atmosfera •O pH, a temperatura e o oxig. dissolvido estão intima/te ligados a toxicidade, p. ex.,da amônia (qto maior o pH, maior é a % tóxica da amônia)

63 6/19/ pH Á gua destilada pH - logaritmo decimal do inverso da concentração de íon H Á gua ( pura ) destilada equilíbrio (químico) entre íons H+, íons OH- e moléculas H2O •O pH varia no sentido inverso da TºC •Água agradável p/ beber = 20ºC e pH 7,0 •TºC pH •0,00 7,5 •50,0 6,6 •100,0 6,1

64 6/19/ •+ 450 mV • mV ( 20ºC ) ( 25ºC ) mV ( 25ºC ) mV ( 50ºC ) mV ( 50ºC ) • •- 50 •- 450 mV Equação linear x mV em função da variação de º°TC Equação linear pH x mV em função da variação de º°TC

65 6/19/ •A água não é um alimento • É um fluído de transporte, que leva nutrientes e extrai resíduos num ciclo contínuo • Ela limpa a natureza e recria a vida

66 6/19/ •Unid. de leitura = mgPt/l (platina) ou UH -unid. de HaZEN •Água colorida = a que deixou de ser límpida pela presença de substâncias ou partículas dissolvidas ou geral/te em estado coloidal (origem vegetal). •Pode-se colorir por corantes artificiais • A coloração V E R D A D E I R A ou A P A R E N T E

67 6/19/ •Cor aparente : causada por partículas maiores que 1,2 micra, em suspensão ou fixas - partículas retidas em um filtro - algas, protozoários,... p.ex. maré vermelha, alta floração; - ou tb. águas superficiais que refletem a vegetação marginal, a cor do céu, etc... - •Cor verdadeira : causada por partículas menores que 1,2 micra, em suspensão ou fixas - partículas não retidas no filtro

68 6/19/ •Água verde amarelada ou exces/te. clara pode significar crescimento de rotíferos, protozoários e microcrustáceos. Emitem odores desagradáveis •Coloração acinzentada indica sobrecarga de mat. orgânica ou deficiência na fermentação da camada do lodo •Coloração azul esverdeada indica alta proliferação de cianofíceas/cianobactérias, em forma de nata sobrenadando •Coloração verde leitosa (autofloculaçã) ocorre em dias de sol e sem ventos; indica autofloculação; favorece a precipitação de hidróxidos e microorganismos

69 6/19/ o pH interfere na cor da água •pH 4 = presença maior de cianofíceas/cianobactérias que mortas conferem cor cada x + esverdeada - pH aumenta •pH 10 = coloração cerca de 2 x maior que em pH 2 •aparente contradição: •pH alto = águas transparentes •qto mais ácida, mais fraca é a cor

70 6/19/ alta transparência em pH mais baixo ? •Transparência •Transparência - 1º indício de boa qualidade (seria verdadeira ?) •(?)  transparência (lago, rio, etc..) =  limpeza (errado) (contradiz - rios, lagos sob chuvas ácidas, p.ex. =  transparência) Como pode ?  pH =  transparência  transparência =  pH (válido em águas minerais)

71 6/19/ Vejamos •A água pura = equilíbrio químico entre íons H+, íons OH- e moléculas H2O •Qto + alta (  ) conc. íons H+ •Qto + alta (  ) conc. íons H+ = + ácida (contrário = é básica) •Águas continentais = pH 6 a 8 (Tb. pode-se encontrar ambientes + ácidos ou + mais alcalinos) •pH = interdependência entre as comunidades vegetais e animais e o meio aquático •. Acidificação, (águas continentais) advém da perda de capacidade em neutralizar ácidos, ou seja, os bicarbonatos e carbonatos são totalmente consumidos no processo de acidificação

72 6/19/ então... •Solos, (sedimentos), menos ácidos liberam íons metálicos solúveis para a água •Tais sistemas aquáticos são menos ácidos, (tamponados-pH maior), que a água da chuva, (pH mais ácido), dificultando a solubilisação dos íons metálicos, (dos carbonatos), favorecendo a precipitação em forma de hidróxidos • Essa precipitação arrasta a matéria orgânica e outros compostos aumentando a transparência da água, que por sua vez, nem sempre é indicadora de qualidade

73 6/19/ Transparência Transparência - medida da capacidade de penetração da luz na massa líquida. Associada à cor e turbidez. É uma fator limitante, p.ex., nos processos biológicos

74 6/19/ Coeficiente de extinção da luz D.Secchi, - luz fotossíntese Transparência - Coeficiente de extinção da luz aproxi/te 2 ou 3 x a profundidade apontada pelo D.Secchi, ou seja, a maior profundidade da zona fótica - o ponto de máxima profundidade atingida pela luz, aonde ainda é possível ocorrer fotossíntese

75 6/19/ •resultante da presença de partículas orgânicas e/ou inorgânicas em suspensão •é o inverso da transparência •interfere na penetração do raio luminoso na massa líquida •responsável por variações quantitativas e qualitativas na água, como luz, fotossintese e produtividade

76 6/19/ TURBIDEZ = representa alteração da penetração da luz pelas partículas em suspensão, provocando DIFUSÃO e ABSORÇÃO. (PARTÍCULAS = plâncton, bactérias, argila, silte, etc., em suspensão). * > Turbidez = redução da ZONA FÓTICA ou faixa de capacidade de penetração da luz - Cuidado •Turbidez não caracteriza poluição •Nº > de partículas orgânicas ou não pode significar uma dinâmica natural biogeoquímica (carbonatos na água) •Porém lançametos de fontes poluidoras = maior tubudez •Baixa turbidez não elimina o agente poluidor possiv/te /patogênico •POLUIÇÂO = Qq modificação (meio/ambiente) potencil/te nociva à saúde/natureza/segurança, c/ prejuizo ao equilíbrio natural/estético. Prática Irracional, Anti-estética. Energia e matéria no lugar errado(S.M.B.). Biodegradável; Nem sempre desagradável. Removível. Reciclada. Passiva •CONTAMINAÇÃO = ATIVA. Mata. Nociva. Veneno. Causa doenças. Desagradável. Removível. Parc/te tratável (?) •VISIBILIDADE = qualidade que se apresenta em poder-se distinguir objetos •REFLEXÃO = RETORNO DA LUZ/SOM. Ato ou efeito de refletir

77 6/19/ p rodução exógena = do ar p/ a água, dependendo p. atmosf., turbulência, temperatura, altitude, etc.. Produção endógena = no meio líquido OD = H20 (fator limitante) •Teor OD = função inversa da temperatura, salinidade e altitude; direta da pressão atm. •Redução = presença de mat. orgânica; > temperatura •Fonte = fotossíntese (principal) •Oscila = intens.luz, nebulosidade, profundidade, latitude, estações do ano, etc.,... •Solubilidade/permanência/difusão = ºC e S‰ •então: > ºC (c/ igual ou maior S‰) = difusão para o meio externo (atmosf.)

78 6/19/ •O segredo é não correr atrás das borboletas. É sim, cuidar do jardim para que elas venham até você. •O segredo é não correr atrás das borboletas. É sim, cuidar do jardim para que elas venham até você. (Mário Quintana)

79 6/19/ FOSFATO TOTAL - •Serve: avaliar a produtividade aquática chances de eutrofização •Nutriente limitante (fósforo e nitrogênio) •Interfere no sist. aquático como um todo •Ciclo: ocorre na água - sedimentos - atmosf. •Fonte: rocha, (lixiviação, etc.); organismos (como ésteres fosfóricos); água minerais fosfáticos/apatitas, despejos •Não necess/ta de bactérias (  do ciclo do N), circulando de um meio ao outro, de org. ao outro, na biosfera (cad. alimentar), na forma orgânica p/ inorgânica

80 6/19/ Aspéctos a serem considerados •apresenta-se: ortofosfatos (metabolismos biológico); polifosfato; metafosfato; fósforo orgânico •mais disponível no solo que em sist. Aquático •águas mais transparentes, (sist. equil.) = forma insolúvel/precipitado com 94,1% do total; formas solúveis 0,0005%; no plâncton = % e orgs. bents. = 1,8%, no sólo adsorvido interstic?te = 0.7%

81 6/19/  FOSFORO •Coagulantes naturais = Fe, Al, Ca, Mn, etc.., mantêm o fósforo precipitado, mas em águas ácidas com esses elementos, o fosfato é liberado fácil/te. (manter > OD e lançar carbonatos) •Lançar o Fe como hidróxidos. •O hidróxido de Al, < Ac. precipitando os carbonatos presentes. •Sists. aquáticos pouco eutróficos = captura e retém o P no seu sedimento, porém variações na ºC, pH, OD, condut., facilitam a sua dispersão

82 6/19/ NITROGÊNIO - N - •H2O = gás, formas inorgânicas e orgânicas •Bactérias/Cianofíceas = fixadoras do N na forma molecular •Água = aparece NO2, NO3, NH3, NH4 •N amoniacal - NH3 + NH4 nitrosomonas, nitrobacter, nitrospira e nitrococcus •Microrganismos/bact.autótrofas = nitrosomonas, nitrobacter, nitrospira e nitrococcus •ciclo do nitrogênio

83 6/19/ NITRIFICAÇÃO 1 - NITRIFICAÇÃO : autótrofos quimiosintetizantes •NH3 + H2O  NH4 + + OH (pH aumenta) •NITROSAÇÃO = Nitrosomonas (pH diminui) •NITRATAÇÃO (fonte de O2+N2) = Nitrobacter •amônia-NH3 (organ.,volátil, tóxica) •2NH4 + (inorg., oxidação, tóxica) + 3O2 + Nitrosomonas = 2NO2 - (nitrito, < solúvel, + tóxico, sinergismo ) + 4 H + +2 H2O •H + NO2 (ºC e pH baixo) = HNO2 (ác. nitroso) •2NO2 - + O2 + Nitrobacter = 2NO3 - (nitrato, não ou < tóxico,- assimilável) NH3 (org.); NH3/NH4 - NH3/NH3 (total-amoniacal) •Água poluída = NH3 (org.); NH3/NH4 - NH3/NH3 (total-amoniacal)

84 6/19/ < Oxigênio = decomposição de proteínas, produzindo aminoácidos, parc/te desdobrados em amômia, ác. graxos e ác. carbônico •O nitrato-NO3 pode sofrer redução (anaeróbico), para nitrito-NO2 e amônia-NH3/NH4 + • Anaerobiose = NH4+ acumula-se; > decomposição = não se tem a nitrificação • Nitrificação inicia-se pH 8,3 •  pH = amônia-NH4 + > tóxic/de (pouco volátil; < estável; + solúvel) •  pH = amônia-NH3(mais tóxica), porém + volátil; aumentando a ação tóxica c/  pH

85 6/19/ N •  ºC : > poder tóxico da amônia (sinergismo) •Nitrificaçãosó acima de 5ºC e abaixo de 45 ºC •Nitrificação = só acima de 5ºC e abaixo de 45 ºC inibida 38 ºC inibida 38 ºC •   OD = sem ou baixa nitrificação, só inicia c/ 70-80% de redução da matéria orgânica, (acima de 2,0 ODmg/l; crítico < 0,5 OD mg/l) •Para oxidação de 1 mgNH3-N/l: Nitrificação a ) p/ NO2-N = 3.0 mgOD/l b) p/ NO3 = 1,0 mgOD/l

86 6/19/ Desnitrificação •Ocorre na presença de bactérias anaeróbias e/o facultativas, em meio de baixo ou nenhum O2; Bactérias que partem de compostos nitrogenados (NO3, NO2, uréia, ác. úrico) para extrair o nitrogênio-N2. Ex.: Pseudomonas •É o inverso da nitrificação: NO3 -  NO2 -  N2O  N2 •Algas azuisdiatomáceas •Algas azuis e diatomáceas tb fixam o N2 na água (podem apresentar odor/sabor e toxicidade ); assimilam dirt/te o nitrato e rapid/te a amônia •Cianofíceas •Cianofíceas: raras ( diversidade ), sendo no primeiro um fator limitante

87 6/19/ Amonificação •Decomposição dos nitrogenados excretados ou dos cadáveres, transformando-os em íons amônia(NH4 + ) •Seria o processo do ciclo do nitrogênio •Seria o último ou na verdade o primeiro processo do ciclo do nitrogênio •N org. (aminoácidos, enzimas, ác. húmicos, fúlvicos, prdts da decomposição e excreção)  NH4 + ou NO3 - (originando NH4 + ) •N Kjedalh (fração orgânica); Matérias nitrogenadas(MN): N amoniacal e N orgânico

88 6/19/ O b r i g a d o

89 6/19/ Onde obter mais informações •Outras sessões de treinamento •Liste os livros, os artigos, as fontes eletrônicas •Serviços de consultoria, outras fontes


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