NOÇÕES SOBRE A QUALIDADE DA ÁGUA Saneamento Básico CAPÍTULO 9 NOÇÕES SOBRE A QUALIDADE DA ÁGUA Na disciplina “Saneamento Básico” é estudado o problema da qualidade da água tendo em vista a sua utilização nos sistemas públicos de abastecimento. Ao percorrer o ciclo hidrológico, a água como solvente natural, carrega impurezas tendo ao longo do ciclo suas características alteradas. Assim sendo água quimicamente pura não existe. As características físicas, químicas e biológicas das águas naturais podem não atender aos requisitos necessários para o uso para abastecimento público, sendo necessário adequá-las aos Padrões de Potabilidade.

NOÇÕES SOBRE A QUALIDADE DA ÁGUA SANEAMENTO BÁSICO NOÇÕES SOBRE A QUALIDADE DA ÁGUA A Lei de Política Nacional do Meio Ambiente (Lei n° 6.938, de 31 de agosto de 1981) define como: Poluição – "a degradação da qualidade ambiental resultante de atividades que direta ou indiretamente: Prejudiquem a saúde, a segurança e o bem-estar da população; Criem condições adversas às atividades sociais e econômicas; Afetem desfavoravelmente a biota; Afetem as condições estéticas ou sanitárias do meio ambiente; Lancem matérias ou energia em desacordo com os padrões ambientais estabelecidos." (art. 3°. III)

NOÇÕES SOBRE A QUALIDADE DA ÁGUA SANEAMENTO BÁSICO I CAPÍTULO 2 NOÇÕES SOBRE A QUALIDADE DA ÁGUA Contaminação: a) presença de substância(s) química(s) no ar, água ou solo, decorrentes de atividades antrópicas, em concentrações tais que restrinjam a utilização desse recurso ambiental para os usos atual ou pretendido, definidas com base em avaliação de risco à saúde humana (Padrão de Potabilidade), assim como aos bens a proteger, em cenário de exposição padronizado ou específico. b) introdução de uma substância geralmente tóxica ou organismo patogênico, num sistema que naturalmente é isento dela ou a contém em quantidades menores do que aquela inserida.

NOÇÕES SOBRE A QUALIDADE DA ÁGUA SANEAMENTO BÁSICO I CAPÍTULO 2 NOÇÕES SOBRE A QUALIDADE DA ÁGUA Água potável água para consumo humano cujos parâmetros microbiológicos, físicos, químicos e radioativos atendam ao padrão de potabilidade e que não ofereça risco à saúde (Portaria MS n. 518/2004)

NOÇÕES SOBRE A QUALIDADE DA ÁGUA SANEAMENTO BÁSICO I CAPÍTULO 2 NOÇÕES SOBRE A QUALIDADE DA ÁGUA Avaliação de risco: processo pelo qual são identificados, avaliados e quantificados os riscos à saúde humana ou a bem de relevante interesse ambiental a ser protegido. Bens a proteger: segundo a Política Nacional do Meio Ambiente (Brasil) são considerados como bens a proteger: a saúde e o bem-estar da população; a fauna e a flora; a qualidade do solo, das águas e do ar; os interesses de proteção à natureza/paisagem; a infra-estrutura da ordenação territorial e planejamento regional e urbano; a segurança e ordem pública.

NOÇÕES SOBRE A QUALIDADE DA ÁGUA SANEAMENTO BÁSICO I CAPÍTULO 2 NOÇÕES SOBRE A QUALIDADE DA ÁGUA

SANEAMENTO BÁSICO I 2.2 Características das Águas 2.2.1 Características Físicas: As partículas em presentes na água podem estar em suspensão, na forma coloidal ou dissolvidas dependendo do seu tamanho. A presença das partículas em suspensão pode ser avaliada pela medida de turbidez, concentração de sólidos suspensos, e contagem de partículas. Nas estações de tratamento de água a turbidez tornou-se o parametro mais utilizado para avaliar as partículas em suspensão devido a sua simplicidade, rapidez e custo.

a.Turbidez 2.2 Características das Águas SANEAMENTO BÁSICO I 2.2 Características das Águas 2.2.1 Características Físicas: a.Turbidez A turbidez das águas é devida à presença de partículas em suspensão, incluindo partículas de areia fina, silte, argila e microrganismos. Em mananciais superficiaispode apresentar variações significativas entre períodos de chuva e estiagem. Ex: Variação de turbidez da água bruta de 5 a 250 uT. (Manancial Santa Maria da Vitória que abastece Serra e norte de Vitória para o período de julho de 2005 a julho de 2006, Boff, 2007).

SANEAMENTO BÁSICO I 2.2 Características das Águas (cont.) 2.2.1 Características Físicas: a.Turbidez A turbidez da água bruta é um dos principais parâmetros de seleção de tecnologia de tratamento e de controle operacional dos processos de tratamento.

SANEAMENTO BÁSICO I 2.2 Características das Águas (cont.) 2.2.1 Características Físicas: a.Turbidez A turbidez é medida através do turbidímetro, comparando-se o espalhamento de um feixe de luz ao passar pela amostra com o espalhamento de um feixe de igual intensidade ao passar por uma suspensão padrão (formazina). Quanto maior o espalhamento maior será a turbidez. Os valores são expressos em Unidade Nefelométrica de Turbidez (UNT). Padrão de aceitação para consumo humano: 5 UT. OBS: O tamanho e distribuição de partículas é feito por equipamentos sofisticados de custo alto.

SANEAMENTO BÁSICO I 2.2 Características das Águas (cont.) 2.2.1 Características Físicas: a.Turbidez

SANEAMENTO BÁSICO I 2.2 Características das Águas (cont.) 2.2.1 Características Físicas: a.Turbidez Na água filtrada, a turbidez assume uma função de indicador sanitário e não meramente estético. A remoção de turbidez por meio da filtração indica a remoção de partículas em suspensão, incluindo cistos e oocistos de protozoários. O padrão de turbidez da água pré-desinfecção ou pós-filtração é um componente do padrão microbiológico de potabilidade da água.

SANEAMENTO BÁSICO I b. Cor É uma característica devida à existência de substâncias coloidais e dissolvidas, de origem predominantemente orgânica e dimensão inferior a 1 µm. Normalmente, a cor da água é: devido a ácidos húmicos e taninos originados da decomposição de vegetais; Descarga de efluentes domésticos ou industrias e lixiviação de vias urbanas e solos.

b. Cor Aparente e Cor Verdadeira (cont.) SANEAMENTO BÁSICO I b. Cor Aparente e Cor Verdadeira (cont.) Quando a medida de cor é feita com o sobrenadante da amostra de água centrifugada por 30 min, com rotação de 3000 rpm, ou de água filtrada em membrana de 0,45 um, obtém-se a cor verdadeira. A cor pode ser removida por coagulação química. Nas ETAs, em geral a medida é por método de comparação visual ou espectrofotometria. Padrão de aceitação de cor aparente para consumo humano: 15 uH.

b. Cor Aparente e Cor Verdadeira (cont.) SANEAMENTO BÁSICO I b. Cor Aparente e Cor Verdadeira (cont.) A quantificação da cor passou a ter grande importância após a descoberta de que as substâncias húmicas são precursoras da formação dos trialometanos e organo-halogenados em geral, quando a desinfecção com cloro livre é realizada.

c. Gosto e odor SANEAMENTO BÁSICO I São causadas pela existência de substâncias como: matéria orgânica em decomposição; matéria excretada por algumas espécies de algas; resíduos industriais; de substâncias dissolvidas como gases, fenóis, clorofenóis. Geralmente sua remoção requer aeração (*), aplicação de um oxidante forte e carvão ativado granular. (*) consequencias ambientais Padrão de aceitação para consumo humano: não objetável.

SANEAMENTO BÁSICO I d. Temperatura Influi nas reações químicas tais como: hidrólise do coagulante, solubilidade dos gases e no desempenho das unidades de mistura rápida, floculação, decantação e filtração.

SANEAMENTO BÁSICO I Figura 2.1 Tamanho de partículas

SANEAMENTO BÁSICO I 2 IMPUREZAS NA ÁGUA 2.2 Características Químicas: As características químicas das águas são devidas à presença de substâncias dissolvidas. Do ponto de vista sanitário são de grande importância, pois a presença de alguns elementos pode inviabilizar o uso de algumas tecnologias de tratamento e exigir tratamentos específicos. pH Trata-se de um parâmetro importante principalmente nas etapas de coagulação filtração, desinfecção de controle da corrosão. Águas com valores baixos de pH tendem a ser agressivas ou corrosivas e águas com alto pH tendem a formar incrustações.

pH 2 IMPUREZAS NA ÁGUA SANEAMENTO BÁSICO I 2.2 Características Químicas: pH

b. Ferro SANEAMENTO BÁSICO I O ferro é objetável em sistemas público de abastecimento de água devido ao sabor que provoca e sua propriedade em sujar os acessórios, provocar manchas na roupa lavada e acumular depósitos no sistema de distribuição. A necessidade de fixar padrões é por razão estética. A ocorrência de ferro em estado reduzido (Fe++, solúvel) é mais freqüente em águas subterrâneas. Em águas superficiais a presença de oxigênio resulta na sua oxidação para óxido de ferro hidratado, que é muito menos solúvel. O ferro pode estar também ligado ou combinado com matéria orgânica, e freqüentemente m estado coloidal.

SANEAMENTO BÁSICO I b. Ferro (cont.) A presença de ferro na água permite o desenvolvimento das chamadas ferro-bactérias, encontradas também em poços profundos, que transmitem a água odores fétidos e cores avermelhadas, verde escura ou negra tornando a água imprópria para consumo e podem também obstruir canalizações. Pode ser removido por aeração, cloração, desmineralização, evaporação, abrandamento com cal sodada por precipitação. A troca iônica é utilizada quando é necessário a ausência de ferro. A quantidade nutricional de ferro é de 1 a 2 (6 a 10) mg/dia e a de cobre é de 2 mg/dia. Num sistema de abastecimento de água as concentrações de ferro devem ser inferiores a 0,3 mg/L.

c. Manganês SANEAMENTO BÁSICO I A presença de manganês no estado reduzido (Mn++) é freqüente em águas subterrâneas. As razões para limitação do manganês em água de consumo são: Prevenir os prejuízos de ordem estética e econômica; Evitar efeitos fisiológicos adversos devido ao seu consumo excessivo. O consumo diário de manganês, em uma dieta normal, tem sido estimado em 10 mg/dia. O padrão de aceitação para consumo humano é de 0,1 mg/L.

Capacidade da água de neutralizar ácidos. SANEAMENTO BÁSICO I d. Alcalinidade Capacidade da água de neutralizar ácidos. bicarbonatos (HCO3-1) (pH entre 6 e 8); carbonatos (CO3-2); hidróxidos (OH-). A concentração em água bruta podem variar de 10 a 30 mg/L. Influi na coagulação química. Howard. Alcalinidade é definida como a quantidade de ions na água que irão reagir para neutralizar os íons hidrogênio. CO3- = carbonatos HCO3- = bicarbonatos Os bicarbonatos tem o inconveniente de liberar gás carbônico quando submetidos ao aquecimento que dissolvido em água a torna altamente corrosiva. Quando a alcalinidade é devida a hidróxidos contribui consideravelmente para a quantidade de sólidos totais. Influi consideravelmente na coagulação química. Se a alcalinidade água for baixa, poderá ser requerida a adição de um alcalinizante para o ajuste do pH de coagulação, mas, se, por outro lado, a alcalinidade e pH forem relativamente altos, é provável que o sulfato de alumínio não seja o coagulante indicado. hidróxidos e carbonatos em pH de 12,3 a 9,4; carbonatos e bicarbonatos em pH de 9,4 a 8,3; bicarbonatos em pH de 8,3 a 4,4.

e. Dureza SANEAMENTO BÁSICO I Os principais íons metálicos que conferem dureza à água são o cálcio (Ca2+) e o magnésio (Mg1+). A dureza está relacionada à incrustações em superfícies onde há troca de calor. Em águas doces sua concentração pode variar de 10 a 200 mg/L, e em águas salgadas pode alcançam 2500 mg/L. Os sais podem ser removidos por abrandamento (cal sodada), desmineralização (resinas catiônicas ou aniônicas), evaporação ou aumento de pH favorecendo a precipitação dos sais ou hidróxidos de cálcio e magnésio. O padrão de aceitação para consumo humano é de 500 mg/L. A dureza total é devida a bicarbonatos, sulfatos cloretos e nitratos de cálcio e magnésio.

f. Cloretos e sulfatos; SANEAMENTO BÁSICO I Teores elevados de cloretos podem interferir na coagulação e teores elevados de sulfatos causam efeitos laxativos. Sua concentração em águas brutas pode variar de 1 a 1500 mg/L. Em água do mar esta concentração chega a ser de 26000 mg/L. Sua remoção pode ser feita por desmineralização (resinas catiônicas ou aniônicas). O padrão de aceitação para consumo humano é de 250 mg/L para cloretos e sulfatos.

SANEAMENTO BÁSICO I g. Nitratos e nitritos: O nitrogênio perfaz cerca de 80 por cento do ar que respiramos. Como um componente essencial das proteínas ele é encontrado nas células de todos os organismos vivos. Nitrogênio inorgânico pode existir no estado livre como gás, nitrito, nitrato e amônia. Nitrato (NO3- )

g. Nitratos e nitritos: SANEAMENTO BÁSICO I Nitrogênio amoniacal pode estar presente em água natural, em baixos teores, tanto na forma ionizada (NH4+ ) como na forma tóxica não ionizada (NH3) devido ao processo de degeneração biológica de matéria orgânica animal e vegetal. O nitrogênio presente nas águas pode oxidar-se formando-se na seqüência: nitrogênio orgânico – nitrogênio amoniacal (NH4) – nitrito (NO2-) e nitrato (NO3-) indicando o grau de poluição. A presença de compostos amoniacais orgânicos podem dar origem, quando o cloro é utilizado à formação de cloraminas orgânicas, reduzindo o poder de desinfecção.

g. Nitratos e nitritos (continuação) SANEAMENTO BÁSICO I g. Nitratos e nitritos (continuação) Os nitratos podem ser perigosos para os lactentes e para crianças quando a concentração é superior a 45 mg/L em NO3-, reduzindo-se a nitritos podendo provocar a metahemoglobinemia. Existe a possibilidade também do nitrato formar nitrosamina por reação entre aminas secundárias ou terciárias dos alimentos que tem ação carcinogênica. O padrão de aceitação para consumo humano é de 1 mg/L para o nitrito, 1,5 para amônia (como NH3) e 10 mg/L para o nitrato.

h. Fluoretos SANEAMENTO BÁSICO I Conforme a legislação federal sobre fluoretação das águas de abastecimento público (Lei 6050/74 e Decreto 76872/75), os limites recomendados são:

SANEAMENTO BÁSICO I i. Metais Chumbo (saturnismo);

2.2 Características Químicas SANEAMENTO BÁSICO I 2.2 Características Químicas 2.2.1 Características Químicas Orgânicas Compostos Orgânicos Voláteis; Agrotóxicos; Compostos Orgânicos Sintéticos; Compostos orgânicos subprodutos da oxidação e desinfecção; DBO Compostos Orgânicos Voláteis Compostos halogenados Trialometanos – THMs d. Fenóis; e. Detergentes. 2.3 Características Radioativas

2.2 Características Químicas Oxigenio Dissolvido SANEAMENTO BÁSICO I 2.2 Características Químicas Oxigenio Dissolvido A existência de oxigênio dissolvido nas águas (OD), é uma necessidade fundamental para a subsistência da vida aquática. A maioria das espécies de peixes necessita de pelo menos 3 mg O2 dissolvido por L de água para sobreviver. a 20 – 25 oC, os níveis máximos de OD na água situam-se na faixa de 8 a 7 mg/L. o aumento de temperatura causa diminuição na solubilidade de O2 na água, a qual chega a zero na temperatura de ebulição.

2.2 Características Químicas Oxigenio Dissolvido SANEAMENTO BÁSICO I 2.2 Características Químicas Oxigenio Dissolvido O lançamento de esgotos e efluentes industriais contendo substâncias orgânicas sobre os corpos d´água leva ao consumo do pouco O2 disponível na água por consequencia de reações do tipo: Mat. Org + O2 (aq) CO2 (aq) + H2O o que pode causar mortandade de peixes e outros organismos .

2.2 Características Químicas Demanda Bioquímica de Oxigenio SANEAMENTO BÁSICO I 2.2 Características Químicas Demanda Bioquímica de Oxigenio A DBO representa o potencial ou a capacidade de uma massa orgânica “roubar” o oxigênio dissolvido nas águas. Mas este “roubo” não é praticado diretamente pelo composto orgânico, mas sim é resultado da atividade de microorganismos que se alimentam da matéria orgânica.

2.4 Características Biológicas SANEAMENTO BÁSICO I 2.4 Características Biológicas Entre o material em suspensão na água inclui-se a “parte viva”, ou seja, os microrganismos. Alguns desses microrganismos, como certas bactérias, vírus e protozoários, são patogênicos, podendo portanto provocar doenças. Outros organismos como as algas podem liberar toxinas e serem prejudiciais à saúde, causar odor desagradável ou distúrbios nos filtros. As características biológicas são avaliadas por meio de exames bacteriológicos e hidrobiológicos.

Classificação Ambiental das Infecções relacionadas com a Água SANEAMENTO BÁSICO I 2.4 Características Biológicas Classificação Ambiental das Infecções relacionadas com a Água Grupo Descrição Agente etiológico I - Transmissão Hídrica Ocorre quando o agente encontra-se na água Diarréias e disenterias Cólera/V.Cholerae Salmonelose/Salmonella sp Febres entéricas Febre tifóide/Salmonella tiphi Hepatite A/vírus A da hepatite Ascaridíase/Ascaris lumbricoides II - Transmissão relacionada com a higiene Ocorre quando o agente se manifesta sob condições inadequadas de higiene Escabiose/Sarcoptes scabie Tracoma/Clamydia trachonatis III-Transmissáo baseada na água Ocorre a partir do contato do homem com um agente que desenvolve parte do ciclo vital em animal aquático Esquistossomose/Schistossoma mansoni IV-Transmissao por inseto vetor que se procria na água Ocorre quando o agente entra em contato com o homem através da picada do insteo Dengue/vírus do dengue-vetor: Aedes aegypti Malária/Plasmodium sp-vetor: Anopheles sp Filariose/Wucheria bancrofti - vetor: Culex sp

2.4 Características Biológicas SANEAMENTO BÁSICO I 2.4 Características Biológicas 2.4.1 Organismos Indicadores Devido as dificuldades de isolamento de organismos patogênicos a Microbiologia Sanitária sugere que a indicação de contaminação seja determinada rotineiramente por indicadores microbiológicos da presença de material fecal no meio ambiente. A presença de de organismos indicadores atesta poluição de origem fecal e, portanto risco de contaminação, ou seja, presença de patógenos. A densidade de indicadores indica o grau de poluição/contaminação.

2.4 Características Biológicas SANEAMENTO BÁSICO I 2.4 Características Biológicas 2.4.1 Organismos Indicadores Alguns requisitos, ou atributos dos organismos indicadores de contaminação devem ser observados: Serem de origem exclusivamente fecal; Apresentarem maior resistência que os patogênicos aos efeitos adversos do meio ambiente; Apresentarem-se em maior número que os patogênicos Não se reproduzirem no meio ambiente; Os microrganismos devem ser facilmente, rapidamente identificados e enumerados; A análise deve ter preço acessível; O indicador não dever ser patogênico.

2.4 Características Biológicas SANEAMENTO BÁSICO I 2.4 Características Biológicas 2.4.1 Organismos Indicadores Na avaliação da eficiência dos processo de tratamento na remoção de patógenos, o emprego de organismos indicadores deve partir do seguinte entendimento: A ausência do organismo indicador no efluente indicaria ausência de patógenos, pela destruição e remoção de ambos por processos de tratamento; Sua presença no efluente seria em densidades às quais corresponderia a ausência de patógenos.

2.4 Características Biológicas SANEAMENTO BÁSICO I 2.4 Características Biológicas 2.4.1 Organismos Indicadores Para que um organismo cumpra papel de indicador da eficiência do tratamento, é necessário que: O indicador seja mais resistente aos processos de tratamento que os patógenos; O mecanismo de remoção de ambos seja similar; O indicador esteja presente no afluente em densidades superiores às dos patógenos e as taxas de remoção/decaimento de ambos sejam similares; A taxa de remoção/ decaimento dos patógenos seja superior ao indicador.

2.4 Características Biológicas SANEAMENTO BÁSICO I 2.4 Características Biológicas Exames bacteriológicos: Os principais indicadores de contaminação são: Coliformes totais (encontradas no meio ambiente); Coliformes Termotolerantes; Escherichia coli – exclusivamente de origem fecal, humana e animal; Streptococos fecais (águas salinas).

2.4 Características Biológicas a. Exames bacteriológicos (cont.) SANEAMENTO BÁSICO I 2.4 Características Biológicas a. Exames bacteriológicos (cont.) Quando coliformes totais ou coliformes termotolerantes forem detectados na água destinadas ao consumo humano deve-se ter cuidado especial na escolha da tecnologia de tratamento pois existe relação entre turbidez e número de coliformes no efluente dos filtros. A Escherichia coli é considerada o mais específico indicador de contaminação fecal recente e de eventual presença de organismos patogênicos.

SANEAMENTO BÁSICO I 2.4 Características Biológicas (cont.) O padrão microbiológico para consumo humano é de ausência de Coliformes totais ou Escherichia coli quantificado em NMP/100 mL. Em 20% das amostras mensais deve ser efetuada a contagem de bactérias heterotróficas no sistema de distribuição e uma vez excedida a 500 unidades formadoras de colônias por mL, devem ser providenciadas imediata recoleta, inspeção local e, se constatada irregularidade, outras providencias cabíveis. Para a garantia da qualidade microbiológica da água, em complementação às exigências relativas aos indicadores microbiológicos a turbidez do efluente da filtração rápida deve ser inferior a 1 UT (em 95 % das amostras sendo o valor máximo pontual igual a 5 UT).

Exames Hidrobiológicos SANEAMENTO BÁSICO I 2.4 Características Biológicas (cont.) Exames Hidrobiológicos Os exames hidrobiológicos visam identificar e quantificar as espécies de organismos presentes na água: algas (cianofíceas), protozoários ( cistos de Giárdia spp e oocistos de Cryptosporidium sp), bactérias, rotíferos e crustáceos. Alguns microrganismos como certas algas, são responsáveis pela ocorrência de sabor e odor desagradáveis, ou por distúrbios em filtros e outras partes do sistema de abastecimento de água.

SANEAMENTO BÁSICO I

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3 CONTROLE DA QUALIDADE DA ÁGUA SANEAMENTO BÁSICO I 3 CONTROLE DA QUALIDADE DA ÁGUA Critérios: Valores estabelecidos cientificamente que associam concentrações ou níveis de determinados parâmetros a efeitos no meio ambiente e na saúde humana. Os critérios são estabelecidos através de ensaios toxicológicos que avaliam níveis de toxidez e acumulação de organismos aquáticos. Outros ensaios são os de avaliação de potencial carcinogênico; Padrões: Valores limites estabelecidos por lei para serem atendidos num determinado corpo hídrico ou efluentes destinado a um uso específico.