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POLUIÇÃO HÍDRICA
Heitor Remigio Guerra
UNIVERSIDADE FEDERAL DE
CAMPINA GRANDE
UNIDADE ACADÊMICA DE
ENGENHARIA CIVIL - CTRN
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Poluição AmbientalPoluição Ambiental
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Poluição AmbientalPoluição Ambiental
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Poluente 0 Qualquer forma de matéria ou energia, ou modo de
intervenção, que degrade as características do meio ambiente.
Classificação dos Poluentes
Poluentes Primários Poluentes Primários -- Estão presentes no ambiente na Estão presentes no ambiente na forma em que são emitidos pela fonte. Os principais forma em que são emitidos pela fonte. Os principais
poluentes desta categoria são tanto sólidos, como poluentes desta categoria são tanto sólidos, como líquidos e gasosos, ou mesmo radiações. líquidos e gasosos, ou mesmo radiações.
Poluentes Secundários Poluentes Secundários -- São produzidos no ambiente pela São produzidos no ambiente pela reação entre dois ou mais poluentes primários, ou reação entre dois ou mais poluentes primários, ou
pela reação com constituintes normais do meio pela reação com constituintes normais do meio ambiente.ambiente.
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Poluição Hídrica 0 Importância da Água
A água representa 70% da massa do corpo
humano;
Sintomas de desidratação:
Perda de 1% a 5% de água
Sede, pulso acelerado, fraqueza
Perda de 6% a 10% de água
Dor de cabeça, fala confusa, visão turva
Perda de 11% a 12% de água
Delírio, língua inchada, morte
Uma pessoa pode suportar até 28 dias sem comer,
mas apenas 3 dias sem beber água.
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Importância da Água
A água é um elemento essencial à vida dos seres vivos (sua
falta provoca a debilidade ou até a morte dos seres vivos);
Essencial a manutenção dos ecossistemas do planeta;
Usos da água:
Abastecimento humano;
Abastecimento industrial;
Irrigação;
Geração de energia elétrica;
Navegação;
Preservação da flora e da fauna;
Aquicultura;
Recreação;
Diluição de despejos.
Desafio de alimentar o mundo: agricultura e água.
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Distribuição de Água no Planeta
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Distribuição de Água no Brasil
• O Brasil é um país privilegiado no que diz respeito à quantidade de água.
• Porém, sua distribuição não é uniforme em todo o território nacional.
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Bacias Hidrográficas 0 Bacia Hidrográfica
• É um conjunto de terras
banhadas por um rio
principal e seus
tributários (afluentes,
subafluentes etc.);
• Formação: dá-se
através dos desníveis
dos terrenos que
direcionam os cursos da
água, sempre das áreas
mais altas para as mais
baixas.
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O que estamos fazendo com os nossos Rios?
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• Águas federais:
rios atravessando mais
de um estado ou outro
país.
• Águas estaduais:
águas subterrâneas e rios
situados inteiramente no
território de um único
estado, exceto aqueles
reservados em obras da
União.
Águas estaduais
Águas federais
Dominialidade dos Rios
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O que é Poluição Hídrica?
ÉÉ qualquerqualquer alteraçãoalteração nasnas característicascaracterísticas físicas,físicas, químicasquímicas e/oue/ou biológicasbiológicas dasdas águas,águas, queque possapossa constituirconstituir prejuízoprejuízo àà saúde,saúde, àà segurançasegurança ee aoao bembem estarestar dada populaçãopopulação e,e, ainda,ainda, possapossa comprometercomprometer aa faunafauna ee aa utilizaçãoutilização dasdas águaságuas parapara finsfins recreativos,recreativos, comerciais,comerciais, industriaisindustriais ee dede geraçãogeração dede energia”energia” (CONAMA)(CONAMA)..
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Usos da água
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Usos da água - doméstico
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Usos da Água
Consuntivo Não Consuntivo
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Fontes de Poluição
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Poluentes Orgânicos biodegradáveis; Poluentes Orgânicos Recalcitrantes ou refratários;
Metais; Nutrientes;
Organismos patogênicos; Sólidos em suspensão;
Calor; Radioatividade.
PRINCIPAIS POLUENTES AQUÁTICOSPRINCIPAIS POLUENTES AQUÁTICOS
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• Esgoto doméstico;
• Efluentes industriais;
• Águas pluviais, carreando impurezas do solo ou contendo esgotos lançados nas galerias;
• Resíduos sólidos (lixo);
• Pesticidas;
• Fertilizantes;
• Detergentes;
• Precipitação de poluentes atmosféricos (sobre o solo ou a água);
• Alteração nas margens dos mananciais, provocando carreamento do solo, como consequências da erosão.
Água Superficial
Fontes potencialmente poluidoras
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Fontes Potencialmente Poluidoras
– Infiltração de:
•esgotos a partir de sumidouros ou valas de infiltração (fossas sépticas);
•esgotos depositados em lagoas de estabilização ou em outros sistemas de tratamento usando disposição no solo;
•esgotos aplicados no solo em sistemas de irrigação;
•águas contendo pesticidas, fertilizantes, detergentes e poluentes atmosféricos depositados no solo;
•outras impurezas presentes no solo;
•águas superficiais poluídas;
– Vazamento de tubulações ou depósitos subterrâneos;
– Percolação do chorume resultante de depósitos de lixo no solo;
– Resíduos de outras fontes: cemitérios, minas, depósitos de materiais radioativos.
Água subterrânea
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Quantidade X Qualidade
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Indicadores de Poluição
Mat. Orgânica - DBO, DQO e OD (mg/l);
Sólidos - SS e RS (ml/l); turbidez (unt);
Ácidos e Álcalis - pH;
Bactérias - IC (coli/100 ml);
Óleos e Gorduras - OG (mg/l);
Nitratos - NO3 (mg/l);
Fosfatos - PO4 (mg/l);
Temperatura - T (°C);
Metais – Metais (mg/l).
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CO
NSE
QU
ÊN
CIA
NO
ME
IO A
QU
ÁT
ICO
Elevação da temperatura
aumento das reações químicas e biológicas
• redução do teor de oxigênio dissolvido
• diminuição da viscosidade da água
Matéria orgânica redução do oxigênio dissolvido (decomposição
bacteriana aeróbia)
• maus odores
Microrganismos patogênicos
transmissão de doenças ao homem
radioatividade
Uma exposição prolongada pode provocar o aparecimento de de várias doenças –
Câncer. Pode afetar também as células envolvidas na reprodução
Metais Pesados Pode gerar danos a saúde em função da quantidade ingerida e pela sua toxicidade
Poluentes Orgânicos Recalcitrantes ou refratários- Petróleo, Pesticidas e detergentes sintéticos
Pode afetar a troca de gases entre os meios ar- água – detergentes e petróleo , danos a
fauna e flora e no caso dos pesticidas o fenômeno da bioacumulação em organismos
vivos
Nutrientes O excesso pode levar ao crescimento excessivo de alguns organismos aquáticos,
podendo prejudicar a utilização de mananciais de água potável
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DBO- Demanda Bioquímica de Oxigênio
É a quantidade de oxigênio necessária para estabilizar a matéria orgânica;
DBO520 (DBO5 ou DBO)
Teste padrão Medida a 5 dias (20º C)
Dia 0 Dia 5
OD = 7 mg/L OD = 3 mg/L
DBO = 7 – 3 = 4 mg/L
Visualização da taxa de degradação do despejo ao longo do tempo
Visualização da taxa de consumo de oxigênio ao longo do tempo
Critério para dimensionamento da maioria dos sistemas de tratamento de esgotos e
legislação ambiental são baseados nesse parâmetro
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DQO- Demanda Química de Oxigênio
Refere-se à quantidade oxigênio necessária para
estabilizar, por meio de um oxidante em meio ácido
(processo químico), a matéria orgânica.
Algumas vantagens do teste:
teste é realizado em 2 a 3 horas
teste não afetado pela nitrificação
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Classificação da Poluição
Poluição
Sedimentar Química Térmica Biológica
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Poluição Sedimentar
Qual a origem O que causam
Extração mineral Desmatamentos Erosões
Interferem na fotossíntese e na capacidade dos animais encontrarem alimentos
Extração mineral Esgotos e fluentes
Adsorvem e concentram os poluentes biológicos e os poluentes químicos
Partículas do solo
Produtos químicos insolúveis
Acúmulo de partículas em suspensão (solo, produtos químicos insolúveis)
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Poluição por despejos de substâncias.
Substâncias tóxicas cuja presença na água não é fácil de identificar nem de remover
Em geral os efeitos são cumulativos e podem levar anos para serem sentidos
Os poluentes mais comuns das águas são: Fertilizantes agrícolas
Esgotos doméstico e industrial
Compostos orgânicos sintéticos
Plásticos
Petróleo
Metais pesados
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Poluição Biológica
Presença de microorganismos patogênicos, especialmente na água potável:
4 bilhões de pessoas no mundo não têm acesso à água potável tratada;
2,9 bilhões de pessoas vivem em áreas sem coleta ou tratamento de
esgoto.
Controle simples
Apesar disso
250 milhões de casos de doenças (cólera, febre tifóide, diarréia, hepatite A) são transmitidas pela água por ano
10 milhões desses casos resultam em mortes (50% são crianças)
Adição de NaClO Ou Ca(OH)2
Fervura da água
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Poluição Térmica
Diminui a quantidade de oxigênio dissolvido (43,39 mg de O2/kg de H20 a 20 °C)
Diminui do tempo de vida de algumas espécies aquáticas
Altera os ciclos de reprodução
Aumenta a velocidade das reações entre os poluentes presentes na água
Aumenta a quantidade de gás carbônico na atmosfera (0,86 L de CO2/L de H2O a 20 °C)
Potencializa a ação nociva dos poluentes
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Poluição por Matéria Orgânica
Resultante do lançamento de esgotos domésticos e industriais ricos em
matéria orgânica;
Forma de poluição mais presente no dia-a-dia dos brasileiros;
Carência do sistema de esgotamento sanitário;
Esse tipo de poluição é causada por matérias orgânicas suscetíveis de
degradação bacteriana:
Degradação aeróbia água rica em oxigênio dissolvido e matéria orgânica
pouco abundante (formam-se gás carbônico, água e nitratos);
Degradação anaeróbia água não contém oxigênio suficiente (produção de
gás carbônico, metano, amônia, ácidos graxos);
Morte do corpo d’água quantidade de esgotos lançada >> volume do
corpo receptor e capacidade de oxigenação proliferação de bactérias
consumo
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Quantificação da Poluição
É de costume relacionar a
poluição orgânica em função da
quantidade média de detritos
produzidos diariamente por uma
pessoa;
Essa ordem de grandeza é e
chamada de EQUIVALENTE
POPULACIONAL (EP)
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Equivalente Populacional Para Vários Tipos de Indústrias
Tipo de IndústriaTipo de Indústria Quantidade produzida ou Quantidade produzida ou processada /diaprocessada /dia
EP (EP (habhab))
CervejariaCervejaria 1.000 litros de cerveja1.000 litros de cerveja 1.5001.500
CurtumeCurtume 1 Tonelada de peles1 Tonelada de peles 2.5002.500
MatadouroMatadouro 1 Tonelada de peso em pé1 Tonelada de peso em pé 300300
CeluloseCelulose 1 Tonelada de Celulose1 Tonelada de Celulose 5.0005.000
Usina de ÁlcoolUsina de Álcool 1 Tonelada de cana (65 litros de álcool)1 Tonelada de cana (65 litros de álcool) 400400
Granja de GalinhasGranja de Galinhas 10 aves abatidas10 aves abatidas 22
LaticíniosLaticínios 1000 litros de leite1000 litros de leite 200200
LavanderiaLavanderia 1 Tonelada de roupas1 Tonelada de roupas 700700
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Autodepuração e Eutrofização
Recuperação do equilíbrio no meio aquático por processos naturais após as alterações pelo lançamento de efluentes.
Zonas:
Zona de Degradação
Zona de Decomposição Ativa
Zona de Recuperação
Zona de Águas Limpas
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Zona de degradação
• Início ponto de lançamento dos despejos;
• Água turva (cor acinzentada);
• Precipitação de partículas lodo no leito do corpo d’água;
• Proliferação de bactérias (consumo de matéria orgânica);
• Redução da concentração de oxigênio dissolvido;
• Limite da 1ª zona concentração de oxigênio atinge 40%
da concentração inicial;
• Não há odor;
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Zona de decomposição ativa
• Início oxigênio atinge valores inferiores a 40% da concentração de
saturação;
• Água cor cinza-escura, quase negra;
• Desprendimento de gases mal cheirosos (amônia, gás sulfídrico, etc);
• Oxigênio dissolvido pode zerar
• Biota aeróbia é substituída por outra anaeróbia;
• Oxigênio passa a ser reposto ar atmosférico ou fotossíntese;
• População de bactérias decresce;
• Água começa a ficar mais clara (ainda impróprio p/ os peixes);
• Fim da 2ª zona oxigênio elevar-se a 40% da conc. de saturação.
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Zona de recuperação
• Início 40% de oxigênio de saturação;
• Término água saturada de oxigênio;
• Água mais clara e límpida;
• Proliferação de algas que reoxigenam o meio;
• Amônia oxidada a nitritos e nitratos (+ fosfatos fertilizam
o meio, favorecendo a proliferação de algas);
• Cor esverdeada intensa (alimento p/ crustáceos, larvas de
insetos, vermes, etc., que servem de alimentos p/ os
peixes);
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• Água características diferentes das águas poluídas;
• Água encontra-se “eutrófica”;
• Não é limpa, devido a presença das algas (cor verde);
• Água recuperou-se, melhorou suas capacidade de
produzir alimento protéico (piorou no quesito de
potabilidade);
• Péssimo aspecto estético;
• Grande assoreamento nas margens;
• Invasão de plantas aquáticas indesejáveis.
Zona de Águas limpas
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Eutrofização
É fenômeno causado pelo excesso de nutrientes (compostos químicos ricos em fósforo ou nitrogênio) numa massa de água, provocando um aumento excessivo de algas.
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Aumento da concentração de nutrientes Desenvolvimento do fitoplâncton. Aumento da turvação. Redução da comunidade vegetal submersa.
Baixos níveis de nutrientes Crescimento limitado do fitoplâncton. Água límpida Elevada Biodiversidade
Elevada concentração de nutrientes Crescimento rápido do fitoplâncton. Acumulação de detritos e algas mortas. Redução do oxigénio dissolvido Redução da biodiversidade.
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É mais comum em águas paradas (lagos, lagoas represas), pois não
serem favorecidas pelas conduções de cursos d’água como a
velocidade de escoamento e turbidez;
Problemas devido a proliferação excessiva de algas:
Sabor e odor;
Toxicidade;
Turbidez e cor;
Aderência às paredes dos reservatórios e tubulações (lodo);
Prejuízos no tratamento da água;
Uso de técnicas modernas para controle e correção dos efeitos da
eutroficação alto investimento.
Eutrofização
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Eutrofização cultural
Representa um processo de eutrofização acelerado. Ocorre em ecossistemas aquáticos próximas de zonas urbanas ou agrícolas, onde ocorre um aporte de nutrientes originados pelas diversas atividades humanas.
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Como controlar a poluição?
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Controle da Poluição
Despoluição do meio ambiente
Ampliar o alcance do tratamento de efluentes gerados por esgotos domésticos, agricultura e indústrias
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Mecanismos físicos que atenuam a Mecanismos físicos que atenuam a poluiçãopoluição
SedimentaçãoSedimentação As substâncias poluidoras mais densas são removidas da parte liquida pela ação da gravidade, que dependem da densidade de cada partícula individual ou do volume de água intersticial existente nos flocos formados por estas.
DiluiçãoDiluição Resultante da mistura do despejo com a água
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Esquema da dispersão do poluente Esquema da dispersão do poluente no meio aquáticono meio aquático
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Adsorção e Desorção
Correspondente à remoção de soluto de uma fase líquida para uma fase sólida,
depende das características tanto do poluente como das partículas onde este é adsorvido, bem
como das condições ambientais envolventes.
floculação A agregação de partículas em suspensão em flocos A agregação de partículas em suspensão em flocos é essencial para a sedimentação, pois flocos é essencial para a sedimentação, pois flocos
maiores além de aumentarem a sedimentação, maiores além de aumentarem a sedimentação, criam a possibilidade desta acontecercriam a possibilidade desta acontecer
Precipitação É o fenômeno que ocorre quando a concentração de um composto supera a solubilidade do fluido.
Nestas condições, a parte não dissolvida, se solidifica e se separa formando um precipitado
Volatilização A volatilização é a conversão de constituintes químicos dissolvidos na água, em vapor, o qual em
última instância resulta em uma transferência para a atmosfera.
Mecanismos químicos e Mecanismos químicos e biologicosbiologicos
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Degradação Biótica (Biodegradação);
O metabolismo de micro organismos nativos no meio
são capazes de transformar substâncias orgânicas em substâncias mais simples
Degradação Abiótica Envolve reações de oxidação (perda de elétrons), redução
(ganho de elétrons), hidrólise(“quebra” de moléculas pela água)
Ionização Nesses processos ácidos orgânicos (por exemplo, fenóis), dissolvidos em
soluções aquosas, perdem um próton, aumentando
significativamente sua solubilidade
Mecanismos químicos e Mecanismos químicos e biologicosbiologicos
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Evitar poluir novamente o meio ambiente
Ter consciência da necessidade de diminuir o volume
de detritos gerados
Proteger áreas de mananciais da ocupação humana
Implantar métodos mais eficientes de irrigação minimizando o desperdício da água utilizada na agricultura
Controle da Poluição
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Podemos viver num mundo sem poluição ?
São conhecidas mais de 7 milhões de substâncias químicas A cada ano cerca de 1.000 novos produtos são lançados no mercado São produzidos 300 milhões de toneladas anuais de COS 150 mil deles em taxas superiores a 50 mil t/ano Cerca de 66 mil produtos químicos são comercializados hoje
somente nos EUA Cerca de 45 mil substâncias são comercializadas
internacionalmente Muitos são resistentes a biodegradação, estáveis e entram na cadeia
alimentar Muitos podem ser mutagênicos, cancerígenos ou teratogênicos
Só existem dados ecotoxicológicos para aproximadamente 1.500 substâncias
A tecnologia convencional de tratamento de água não remove totalmente os COS