QUALIDADE DA ÁGUABIOLOGIA AMBIENTAL Tecnologia em Saneamento Ambiental Prof.ª Mestranda Alexandra Zampieri & Prof.ª Mestranda Graziele Ruas 2 Sem 2014 Qualidade da Água • Padrões de Qualidade para efluentes e padrões de lançamento (outorga) • Classificação de Corpos D'água • CONAMA 357/05, 430/2011, e Portaria 2914/2011; • Índices de Qualidade da Água Biologia Ambiental 2014 2 Qualidade da Água • Qualidade da água - Pode ser caracterizada pela natureza e quantidade de seus constituintes físicos, químicos e biológicos. - É altamente variável no tempo, devido a fatores naturais e humanos. - É um termo usado para expressar a capacidade da água de sustentar vários usos ou processos. - A qualidade da água pode ser definida por uma gama de variáveis que limitem o uso da água. - Os aspectos físicos, químicos e biológicos de qualidade da água são inter-relacionados, e devem ser considerados juntos. Biologia Ambiental 2014 3 Qualidade da Água • Avaliação da qualidade da água: - A qualidade da água é avaliada por indicadores (parâmetros) físicos, químicos, microbiológicos e ecotoxicológicos. - Considera-se aqueles mais representativos, para tornar a análise sistemática da caracterização da água exeqüível. Biologia Ambiental 2014 4 Qualidade da Água • Avaliação da qualidade da água A CETESB faz uso dos seguintes indicadores: - Parâmetros físicos - absorbância no ultravioleta, coloração da água, série de resíduos (filtrável, não filtrável, fixo e volátil), temperatura da água e do ar, e turbidez. - Parâmetros químicos - alumínio, bário, cádmio, carbono orgânico dissolvido, chumbo, cloreto, cobre, condutividade específica, cromo total, demanda bioquímica de oxigênio (DBO5,20), demanda química de oxigênio (DQO), fenóis, ferro total, fluoreto, fósforo total, manganês, mercúrio, níquel, óleos e graxas, ortofosfato solúvel, oxigênio dissolvido, pH, potássio, potencial de formação de trihalometanos, série de nitrogênio (Kjeldahl, amoniacal, nitrato e nitrito), sódio, surfactantes e zinco. Biologia Ambiental 2014 5 Qualidade da Água • Avaliação da qualidade da água: - Parâmetros microbiológicos - Clostridium perfringens, coliformes termotolerantes, Escherichia coli, Cryptosporidium sp., Estreptococos fecais e Giardia sp. - Parâmetros hidrobiológicos - clorofila-a e feofitina - Parâmetros ecotoxicológicos e toxicológicos - sistema Microtox, teste de Ames para a avaliação de mutagenicidade e teste de toxicidade crônica a Ceriodaphnia dubia . Quando da necessidade de estudos específicos de qualidade de água em determinados trechos de rios ou reservatórios, com vistas a diagnósticos mais detalhados, outros parâmetros podem vir a ser determinados, tanto em função do uso e ocupação do solo na bacia contribuinte, atuais ou pretendidos, quanto pela ocorrência de algum evento excepcional na área em questão. Biologia Ambiental 2014 6 Qualidade da Água • •Avaliação da qualidade da água Coliformes termotolerantes: bactérias gram-negativas, em forma de bacilos, oxidase-negativas, caracterizadas pela atividade da enzima - galactosidase. Podem crescer em meios contendo agentes tenso-ativos e fermentar a lactose nas temperaturas de 44 – 45 °C, com produção de ácido, gás e aldeído. Além de estarem presentes em fezes humanas e de animais homeotérmicos, ocorrem em solos, plantas ou outras matrizes ambientais que tenham sido contaminados por material fecal. Escherichia coli (E. coli): bactéria pertencente à família Enterobacteriaceae caracterizada pela atividade da enzima - glicuronidase. Produz indol a partir do aminoácido triptofano. É a única espécie do grupo dos coliformes termotolerantes cujo habitat exclusivo é o intestino humano e de animais homeotérmicos, onde ocorre em densidades elevadas. Ensaios ecotoxicológicos: ensaios realizados para determinar o efeito deletério de agentes físicos ou químicos a diversos organismos aquáticos. Ensaios toxicológicos: ensaios realizados para determinar o efeito deletério de agentes físicos ou químicos a diversos organismos visando avaliar o potencial de risco à saúde humana. Biologia Ambiental 2014 7 Qualidade da Água • O que é um poluente? É uma substância no lugar errado Biologia Ambiental 2014 8 Contaminação x Poluição • CONTAMINAÇÃO: é usado para situações onde uma substância está presente no ambiente, mas não causa algum dano evidente. • POLUIÇÃO: é reservado para o caso onde os efeitos nocivos são aparentes. O problema com esta definição é que com métodos impróprios de análise e diagnósticos, situações inicialmente descritas como contaminação possam realmente ser poluição, de maneira que os efeitos danosos possam tornar-se aparentes depois de decorrido algum tempo. Biologia Ambiental 2014 9 Contaminação x Poluição • Poluentes são basicamente de dois tipos: • POLUENTES PRIMÁRIOS: exercem efeitos danosos na forma em que eles entram no meio ambiente. • POLUENTES SECUNDÁRIOS: são sintetizados como um resultado de processos químicos, frequentemente derivados de precursores menos danosos, no ambiente. Normalmente, uma substância causa poluição se eles estiverem presentes em quantidade excessiva ou em lugar errado na hora errada. Ex.: açúcar, leite → rio → DBO ↑ → OD ↓ → peixes † Biologia Ambiental 2014 10 Disponibilidade da Água Biologia Ambiental 2014 11 Disponibilidade da Água Biologia Ambiental 2014 12 Disponibilidade da Água Biologia Ambiental 2014 13 Qualidade da Água • De acordo com a legislação vigente a poluição pode ser: Biologia Ambiental 2014 14 Principais Formas de Poluição Biologia Ambiental 2014 15 Biologia Ambiental 2014 16 Biologia Ambiental 2014 17 PROGRAMA DE CONTROLE DE POLUIÇÃO DA ÁGUA 1. Diagnóstico da Situação Existente 2. Definição da Situação Desejável 3. Estabelecer e Desenvolver Medidas de Controle 4. Programas de Acompanhamento 5. Suporte Institucional Legal www.ucg.br Biologia Ambiental 2014 18 Biologia Ambiental 2014 19 Biologia Ambiental 2014 20 Poluição Sedimentar • Acúmulo de partículas em suspensão Biologia Ambiental 2014 21 Poluição Biológica • Presença de microrganismos 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 Biologia Ambiental 2014 22 Poluição Biológica Biologia Ambiental 2014 23 Doenças Relacionadas • Por ingestão de água contaminada – cólera – disenteria amebiana – disenteria bacilar – febre tifóide e paratifóide – gastroenterite – giardíase e criptosporidíase – hepatite infecciosa – leptospirose – paralisia infantil – salmonelose Biologia Ambiental 2014 24 Doenças Relacionadas • Por meio de insetos que se desenvolvem na água: – dengue – febre amarela (flavivírus) – filariose (elefantíase) – malária - Febre Chikungunya Biologia Ambiental 2014 25 Doenças Relacionadas Biologia Ambiental 2014 26 Qualidade da Água Doenças Relacionadas • Por contato com a água contaminada: – escabiose (doença parasitária cutânea conhecida como sarna) – tracoma (inflamação da conjuntiva e da córnea que pode levará à cegueira) – verminoses, tendo a água como um estágio do ciclo – esquistossomose Biologia Ambiental 2014 27 Doenças Relacionadas Biologia Ambiental 2014 28 Biologia Ambiental 2014 29 Poluição Térmica • Descarte de grandes volumes de água aquecida em rios e oceanos Biologia Ambiental 2014 30 Poluição por Despejo 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 percebidos Os poluentes mais comuns das águas são: • Fertilizantes agrícolas • Esgotos doméstico e efluente industrial • Compostos orgânicos sintéticos • Plásticos • Petróleo • Metais pesados Biologia Ambiental 2014 31 Qualidade da Água • Toda água da natureza contém “impurezas”! Biologia Ambiental 2014 32 Águas Minerais Biologia Ambiental 2014 33 PROGRAMA DE VIGILÂNCIA DA QUALIDADE DA ÁGUA PARA CONSUMO HUMANO • Verificar e acompanhar se a água consumida pela população atende aos padrões de potabilidade e avaliar os riscos que os sistemas e soluções alternativas de abastecimento de água oferecem à saúde dos consumidores. Biologia Ambiental 2014 34 PROGRAMA DE VIGILÂNCIA DA QUALIDADE DA ÁGUA PARA CONSUMO HUMANO • Fomentar, entre as diversas instituições afins, ações conjuntas para a melhoria dos sistemas e soluções alternativas de abastecimento de água, com ênfase nas ações de controle e vigilância da qualidade da água consumida pela população. Biologia Ambiental 2014 35 Legislação • LEI 9433/97 Lei dos Recursos Hídricos • PORTARIA MS 518/2004, Portaria 2914/2011; • RESOLUÇÃO CONAMA 357, 430/2011 • LEI 6938/81 Política Nacional do Meio Ambiente • ABNT: Associação Brasileira de Normas Técnicas • Certificações Séries ISO 9000, 14000, 8008 • LEI n° 11.445/07: Lei do Saneamento Básico Biologia Ambiental 2014 36 LEI DO SANEAMENTO, Lei 11445/2007 • Art. 3o SANEAMENTO BÁSICO Conjunto de serviços, infra-estruturas e instalações operacionais de: a) abastecimento de água potável: constituído pelas atividades, infraestruturas e instalações, desde captação até as ligações prediais e respectivos instrumentos de medição; b) esgotamento sanitário: coleta, transporte, tratamento e disposição final adequados dos esgotos sanitários, desde as ligações prediais até o seu lançamento final no meio ambiente; c) limpeza urbana e manejo de resíduos sólidos: ...coleta, transporte, transbordo, tratamento e destino final do lixo doméstico e do lixo originário da varrição e limpeza de logradouros e vias públicas; d) drenagem e manejo das águas pluviais urbanas: ...drenagem urbana de águas pluviais, de transporte, detenção ou retenção para o amortecimento de vazões de cheias, tratamento e disposição final das águas pluviais drenadas nas áreas urbanas; Biologia Ambiental 2014 37 LEI 9433/1997 - PNRH • Institui a Política Nacional de Recursos Hídricos, cria o Sistema Nacional de Gerenciamento de Recursos Hídricos, regulamenta o inciso XIX do art. 21 da Constituição Federal, e altera o art. 1º da Lei nº 8.001, de 13 de março de 1990, que modificou a Lei nº 7.990, de 28 de dezembro de 1989. Biologia Ambiental 2014 38 LEI 9433/1997 - PNRH Art. 1º A Política Nacional de Recursos Hídricos baseia-se nos seguintes fundamentos: • I - a água é um bem de domínio público; • II - a água é um recurso natural limitado, dotado de valor econômico; • III - em situações de escassez, o uso prioritário dos recursos hídricos é o consumo humano e a dessedentação de animais; • IV - a gestão dos recursos hídricos deve sempre proporcionar o uso múltiplo das águas; • V - a bacia hidrográfica é a unidade territorial para implementação da Política Nacional de Recursos Hídricos e atuação do Sistema Nacional de Gerenciamento de Recursos Hídricos; • VI - a gestão dos recursos hídricos deve ser descentralizada e contar com a participação do Poder Público, dos usuários e das comunidades. Biologia Ambiental 2014 39 LEI 9433/1997 - PNRH Art. 2º São objetivos da Política Nacional de Recursos Hídricos: • I - assegurar à atual e às futuras gerações a necessária disponibilidade de água, em padrões de qualidade adequados aos respectivos usos; • II - a utilização racional e integrada dos recursos hídricos, incluindo o transporte aquaviário, com vistas ao desenvolvimento sustentável; • III - a prevenção e a defesa contra eventos hidrológicos críticos de origem natural ou decorrentes do uso inadequado dos recursos naturais. Biologia Ambiental 2014 40 LEI 9433/1997 - PNRH Art. 5º São instrumentos da Política Nacional de Recursos Hídricos: • I - os Planos de Recursos Hídricos; • II - o enquadramento dos corpos de água em classes, segundo os usos preponderantes da água; • III - a outorga dos direitos de uso de recursos hídricos; • IV - a cobrança pelo uso de recursos hídricos; • V - a compensação a municípios; • VI - o Sistema de Informações sobre Recursos Hídricos. Biologia Ambiental 2014 41 Legislação CONAMA • Resolução CONAMA No 357/2005, complementada e alterada pela Resolução CONAMA 430/2011 Dispõe sobre a classificação dos corpos de água e diretrizes ambientais para o seu enquadramento, bem como estabelece as condições e padrões de lançamento de efluentes, e dá outras providências. Biologia Ambiental 2014 42 CONAMA 357/2005 • Classificação das águas: – Águas Doces: salinidade inferior a 0,5‰ – Águas Salobras: salinidade igual ou inferior a 0,5 ‰ e 30,0‰ – Águas Salinas: salinidade igual ou superior a 30,0‰ Biologia Ambiental 2014 43 CONAMA 357/2005 • Para cada uma das três classes foram estabelecidos limites de concentração de substâncias, que podem ser encontrados nos corpos d'água. • Sendo estabelecido os padrões de qualidade para corpos d'água, o ENQUADRAMENTO passa a ser um importante instrumento para o controle da poluição e para o monitoramento da qualidade da água. Biologia Ambiental 2014 44 CONAMA 357/2005 Biologia Ambiental 2014 45 CONAMA 357/2005 Biologia Ambiental 2014 46 CONAMA 357/2005 • O fato de um trecho de rio estar enquadrado em determinada classe, não significa necessariamente que esse seja o nível de qualidade que ele apresenta, mas sim, aquele que se busca alcançar ou manter ao longo do tempo. • Com base na avaliação realizada, planos regionais poderão ser embasados, segundo as necessidades de recuperação, proteção e conservação dos recursos hídricos da bacia. Biologia Ambiental 2014 47 CONAMA 357/2005 Biologia Ambiental 2014 48 CONAMA 430/2011 Biologia Ambiental 2014 49 CONAMA 430/2011 Biologia Ambiental 2014 50 Qualidade430/2011 da Água CONAMA Biologia Ambiental 2014 51 CONAMA 357/2005 • Lançamento de Efluentes Art. 28. Os efluentes não poderão conferir ao corpo de água características em desacordo com as metas obrigatórias progressivas, intermediárias e final, do seu enquadramento Art. 32. ...o lançamento de efluentes deverá, simultaneamente: I - atender às condições e padrões de lançamento de efluentes II – não ocasionar a ultrapassagem das condições e padrões de qualidade de água, estabelecidos para as respectivas classes, nas condições da vazão de referência; e III – atender a outras exigências aplicáveis Biologia Ambiental 2014 52 Legislação Outras legislações federais pertinentes – Resolução CONAMA no 274 de 29 de novembro de 2000. • Dispõe sobre a adoção de sistemáticas de avaliação da qualidadeambiental das águas. – Resolução CONAMA no 344, de 25 de março de 2004. • Estabelece as diretrizes gerais e os procedimentos mínimos para a avaliação do material a ser dragado em águas jurisdicionais brasileiras, e dá outras providências. Biologia Ambiental 2014 53 Legislação - Portaria 2914/2011 • Dispõe sobre os procedimentos de controle e de vigilância da qualidade da água para consumo humano e seu padrão de potabilidade. Biologia Ambiental 2014 54 Legislação Outras legislações estaduais pertinentes – Deliberação CECA/MS no 003, de 20 de junho de 1997. • Dispõe sobre a preservação e utilização das águas das bacias hidrográficas do Estado de Mato Grosso do Sul, e dá outras providências. Biologia Ambiental 2014 55 Legislação – DECRETO Nº 13.990, DE 2 DE JULHO DE 2014 • Regulamenta a outorga de direito de uso dos recursos hídricos, de domínio do Estado de Mato Grosso do Sul. Biologia Ambiental 2014 56 Principais Parâmetros da QA • TEMPERATURA – Não há variações bruscas (alto calor específico). – Depende da latitude, altitude, estação do ano, hora do dia, vento, nuvens, vazão, profundidade da água. – Afeta características físicas, químicas e biológicas ↑ cinética de reações química ↑ evaporação, volatilização ↓ solubilidade dos gases ↑ taxas de respiração ↑ taxas de reprodução Biologia Ambiental 2014 57 Principais Parâmetros da QA • TRANSPARÊNCIA: – tem grande importância ecológica. – os raios solares podem penetrar a maior ou menor profundidade. – a elevação da Cor ou da Turbidez da água causa a diminuição da transparência, reduzindo a fotossíntese. – Zona eufótica pode variar, desde alguns centímetros até dezenas de metros – (33m - Lake Tahoe; 30cm – Rio Paraguai). – medida com o DISCO SECCHI. – quando não se enxerga mais o disco, 95% da luz já se extinguiu – Profundidade SECCHI (ZD). – há fotossíntese até 3 ZD. Biologia Ambiental 2014 58 Principais Parâmetros da QA • CONDUTIVIDADE – é a capacidade de conduzir corrente elétrica. – é determinada pela presença de substâncias dissolvidas. – água pura tem condutividade baixa; aumenta com o teor de sólidos dissolvidos. – estimativa de SDT (mg.L-1) = Condutividade (μS.cm-1) x (0,55 a 0,9) – Um valor de condutividade superior ao padrão ambiental pode causar efeitos nocivos, tais como: • perda das guelras e de outros órgãos externos delicados dos peixes, podendo causar a morte; • modificações de atividades comportamentais e fisiológicas dos organismos habitantes da região; • prejuízos à fauna aquática em longo prazo, podendo causar a eliminação da espécie. Biologia Ambiental 2014 59 Principais Parâmetros da QA • SÓLIDOS – todos os “contaminantes” da água, com exceção dos gases, contribuem para o teor de sólidos presentes. – sólido total, aquela matéria sólida deixada num recipiente, após a evaporação de uma amostra de água e sua subsequente secagem a temperatura determinada. – podem ser classificados pelo seu tamanho ou características químicas. VOLÁTEIS (temperatura do ensaio 550oC) • equivalem à fração orgânica NÃO-VOLÁTEIS • são também chamados resíduo fixo (minerais) Biologia Ambiental 2014 60 Principais Parâmetros da QA Biologia Ambiental 2014 61 Principais Parâmetros da QA • SÓLIDOS SEDIMENTÁVEIS – são constituídos por substâncias cujos pesos específicos são maiores que os da água e, consequentemente, tendem a sedimentar causando assoreamento dos corpos d’água. – constituem o volume de matéria orgânica e inorgânica que sedimenta em 1 hora no Cone Imhoff. – a deposição de material orgânico nos sedimentos pode provocar um desequilíbrio da biota, através do aumento de densidade, reduzindo a diversidade. – os resultados de análise são expressos em mL.L-1. – águas superficiais de boa qualidade, em geral, não contêm sólidos sedimentáveis. Biologia Ambiental 2014 62 Biologia Ambiental 2014 63 Principais Parâmetros da QA • ODOR – usualmente resultado do decaimento da matéria orgânica ou resíduos industriais. – medição é subjetiva. – aparece principalmente devido aos processos de decomposição Biologia Ambiental 2014 64 Principais Parâmetros da QA • COR – pode haver cor proveniente de argilas, ferro e manganês. – a água pode parecer ter cor devido ao material em suspensão, resultado da reflexão e da dispersão (cor aparente). – a cor é dada por material dissolvido (cor verdadeira). – a cor verdadeira é medida em unidades de cor. – na natureza, a cor varia entre 0-200 unidades de cor, na água tratada < 5. Biologia Ambiental 2014 65 Biologia Ambiental 2014 66 Principais Parâmetros da QA • TURBIDEZ – resulta da dispersão da luz nas partículas em suspensão na água: plâncton, bactérias, argilas. – medida com instrumentos que avaliam a dispersão da luz, dada em unidades de Turbidez. – definida como a medida da interferência à passagem da luz, provocada pelas matérias em suspensão, ocasionando a reflexão e a absorção da luz. Em corpos d’água, pode reduzir a penetração da luz, prejudicando a fotossíntese. – água é turva quando ela contém substâncias visíveis em suspensão, que perturbam a sua transparência. – partículas grandes, mesmo em concentração elevada, acusam pequena Turbidez, enquanto partículas menores acusam maior Turbidez. Biologia Ambiental 2014 67 Principais Parâmetros da QA • pH – indica a concentração do íon H+ – mede a acidez da solução – pH neutro = 7 • equilíbrio ácido x base • pH > 7 básico maior concentração de OH• pH < 7 ácido maior concentração de H+ – nas águas naturais o pH é controlado pela presença de carbonatos e bicarbonatos e pela presença de ácidos húmicos – reações químicas são afetadas pelo pH; muitos organismos sobrevivem apenas numa faixa muito estreita de pH, tipicamente entre 6,5 e 8,5 – água naturais têm usualmente pH nessa faixa Biologia Ambiental 2014 68 Biologia Ambiental 2014 69 Principais Parâmetros da QA • ACIDEZ – é a capacidade da água de consumir uma quantidade de base a um determinado pH. – é devida, principalmente, à presença de gás carbônico livre (pH entre 4,5 e 8,2). – origem natural: através do CO2 absorvido da atmosfera, ou resultante da decomposição da matéria orgânica, e do gás sulfídrico. – origem antropogência: através de despejos industriais (ácidos minerais ou orgânicos) e passagem da água, por minas abandonadas, drenagem de minas e das borras de minérios. – uma brusca variação do seu valor normal, poderá indicar o lançamento de algum resíduo industrial ou esgotos domésticos. Biologia Ambiental 2014 70 Principais Parâmetros da QA • ALCALINIDADE – representa a capacidade que um ecossistema aquático representa em neutralizar (tamponar) ácidos. – esta capacidade depende de alguns compostos, principalmente bicarbonatos, carbonatos e hidróxidos. – importante no controle do tratamento de água (coagulação redução de dureza e prevenção de corrosão em tubulações). – importante no tratamento de esgotos. – componentes da alcalinidade podem modificar a toxicidade de metais pesados. – cinco hipóteses possíveis: •alcalinidade devida a hidróxidos, somente; •alcalinidade devida a hidróxidos e carbonatos; •alcalinidade devida a carbonatos, somente; •alcalinidade devida a carbonatos e a bicarbonatos; •alcalinidade devida a bicarbonatos, somente. Biologia Ambiental 2014 71 Principais Parâmetros da QA • CLORETO – é um dos principais ânions inorgânicos, altamente solúvel, presente em praticamente todas as águas. – origem natural: através da dissolução de minerais e intrusão de águas salinas. – origem antropogênica, através de despejos domésticos, industriais e de águas utilizadas em irrigação. – aumento brusco do teor do íon cloreto é uma indicação de contaminação da água, ou com águas residuárias ou com água do mar. – vida aquática: pode afetar as propriedades funcionais e estruturais dos organismos, através de mudanças na osmorregulação, densidade e viscosidade. Biologia Ambiental 2014 72 Principais Parâmetros da QA • CLOROFILA – é uma medida indireta da quantidade das algas verdes presentes num ambiente hídrico, podendo determinar o estado trófico de um determinado corpo hídrico. – todas as algas possuem clorofila, o pigmento verde essencial para fotossíntese. – testes em algas são valiosos, para determinar a produtividade primária da água e para testar o toxicidade de substâncias químicas presente. – a feofitina-a é um produto da degradação da clorofila-a, que pode interferir grandemente nas medidas deste pigmento, por absorver luz na mesma região do espectro que a clorofila-a. – a relação entre clorofila-a e feofitina-a serve como um bom indicador do estado fisiológico do fitoplâncton. Biologia Ambiental 2014 73 Principais Parâmetros da QA • DEMANDA BIOQUÍMICA DE OXIGÊNIO (DBO5,20) – é a quantidade de oxigênio molecular requerida pelas bactérias, para estabilizar a matéria orgânica decomponível em condições aeróbias. – foi inventado no início do século passado (1912), pela Royal Commission Sewage Disposal, para determinar a intensidade dos esgotos lançados nos rios. – o período de incubação de cinco dias, foi baseado no tempo de escoamento do Rio Tâmisa entre Londres e o mar. – a temperatura, foi devido ao fato de que a temperatura médio da água do Tâmisa não excedia 18,3°C. – o decréscimo dos teores de oxigênio dissolvido está associado à DBO devido a poluição orgânica em um curso d’água. – DBO não é matéria orgânica, é oxigênio consumido na decomposição. Biologia Ambiental 2014 74 Biologia Ambiental 2014 75 Principais Parâmetros da QA • DEMANDA QUÍMICA DE OXIGÊNIO (DQO) – medida de oxigênio equivalente àquela porção da matéria orgânica e inorgânica, capaz de ser oxidada (REAÇÃO QUÍMICA), por um agente oxidante forte (meio ácido). – mede-se o consumo total de oxigênio para oxidar a matéria orgânica. – PROBLEMA: é um teste não-específico, não distingue consumo orgânico ou inorgânico. – VANTAGEM: rapidez (3 horas) – o aumento da concentração de DQO num corpo d'água se deve principalmente a despejos de origem industrial. – a diferença entre DBO e DQO, constitui uma indicação das matérias orgânicas pouco ou não biodegradáveis. Biologia Ambiental 2014 76 Principais Parâmetros da QA • DUREZA – pode ser definida como a capacidade de uma água em precipitar sabão. – Dureza Total é definida como a soma das concentrações decálcio e magnésio, ambos expressos em mg.L-1 de CaCO3. – PROBLEMA: Ca e Mg reagem com sabão e não faz espuma; causa um sabor desagradável e pode ter efeitos laxativos; causa incrustação nas tubulações de água quente, caldeiras e aquecedores. Biologia Ambiental 2014 77 Principais Parâmetros da QA • FENÓIS – compostos orgânicos que geralmente não ocorrem naturalmente nos corpos de água. – a presença dos mesmos, nos corpos de água, se deve principalmente aos despejos de origem industrial. – são compostos tóxicos aos organismos aquáticos, em concentrações bastante baixas, e afetam o sabor dos peixes e a aceitabilidade das águas, por conferir sabor e odor extremamente pronunciados, especialmente os derivados do cloro. – para o homem o fenol é considerado um grande veneno trófico, causando efeito de cauterização no local em que ele entra em contato através da ingestão. – resultados de intoxicação: náuseas, vômito, dores na cavidade bucal, na garganta e estômago, entre outros. Inicialmente, há uma excitação seguida de depressão e queda na pressão arterial, seguida de desenvolvimento de coma, convulsão e endemia dos pulmões. Biologia Ambiental 2014 78 Principais Parâmetros da QA • FÓSFORO – o fósforo desempenha um forte papel no desenvolvimento de algas ou outras plantas aquáticas desagradáveis em reservatórios ou águas paradas. Sua presença limita, em grande parte das vezes, o crescimento desses seres. – altas concentrações de fosfatos na água estão associadas com a eutrofização. – provocam o desenvolvimento de algas ou outras plantas aquáticas desagradáveis em reservatórios ou águas paradas. – participação em processos fundamentais do metabolismo dos seres vivos, tais como: armazenamento de energia (forma uma fração essencial da molécula de ATP) e estruturação da membrana celular (através dos fosfolipídios). Biologia Ambiental 2014 79 Principais Parâmetros da QA • NITROGÊNIO – é um dos elementos mais importantes no metabolismo de ecossistemas aquáticos. – participação na formação de proteínas, um dos componentes básicos da biomassa. – em baixas concentrações, pode atuar como fator limitante na produção primária de ecossistemas aquáticos. – principais fontes naturais de nitrogênio: a chuva, material orgânico e inorgânico de origem alóctone e a fixação de nitrogênio molecular dentro do manancial. – formas de nitrogênio nos ambientes aquáticos: nitrato (NO3¯), nitrito (NO2¯), amônia (NH3), íon amônio (NH4¯), óxido nitroso (N2O), nitrogênio molecular (N2), nitrogênio orgânico dissolvido (peptídeos, purinas, aminas, aminoácidos, etc.), nitrogênio orgânico particulado (bactérias, fitoplâncton, zooplâncton e detritos). Biologia Ambiental 2014 80 Principais Parâmetros da QA • ÓLEOS E GRAXAS – todas as substâncias capazes de serem extraídas através desolvente orgânico em uma amostra acidificada, e que não se volatilizam durante a evaporação do solvente. – aparecem nas águas sob a forma de emulsão, derivados de resíduos industriais e também de resíduos orgânicos. – certas formas de óleos e graxas derivam da decomposição de plâncton ou de certas formas aquáticas maiores – são prejudiciais nas águas, porque formam películas, que na superfície da água interferem na reaeração e fotossíntese. Biologia Ambiental 2014 81 Principais Parâmetros da QA • OXIGÊNIO DISSOLVIDO – é um dos mais importantes na dinâmica e na caracterização de ecossistemas aquáticos. – as principais fontes de oxigênio para as águas superficiais são a atmosfera e a fotossíntese. – o oxigênio dissolvido é necessário para a vida dos peixes e outros animais aquáticos. – águas bem oxigenadas se apresentam muito agradáveis ao paladar. – a diminuição ou ausência de oxigênio, prova os fenômenos de oxidação e indica uma água de qualidade ruim. – a solubilidade do oxigênio na água varia com a temperatura, a pressão atmosférica, a presença de sais minerais, turbulência da água e pressão atmosférica. Biologia Ambiental 2014 82 Principais Parâmetros da QA • ENXOFRE – o enxofre em ecossistemas aquáticos pode apresentar-se sob várias formas: íon sulfato (SO4–2), íon sulfito (SO3–2), íon sulfeto (S2–), gás sulfídrico (H2S), dióxido de enxofre (SO2), ácido sulfúrico (H2SO4), enxofre molecular (So), – as fontes de enxofre para os ambiente aquáticos são, principalmente: decomposição de rochas, chuvas, esgotos e agricultura (adubos contendo enxofre). – dentre as várias formas de enxofre presentes na água, o íon sulfato e o gás sulfídrico, são os mais presentes, sendo que o íon sulfato assume maior importância na produtividade do ecossistema. Biologia Ambiental 2014 83 Principais Parâmetros da QA • SURFACTANTES – os detergentes constituem um grupo de produtos de amplo espectro, denominados tensoativos ou surfactantes. – são compostos orgânicos sintéticos com alta afinidade residual numa extremidade da sua molécula e baixa afinidade residual na outra. – detergentes mais comuns: alquil benzeno sulfonato (ABS) e o alquil linear sulfonato (LAS). – o ABS é um detergente surfactante aniônico, de cadeias ramificadas, resistente ao metabolismo biológico. – o LAS apesar de ser de 2 a 4 vezes mais tóxico que o ABS, tem sido utilizado como substituinte por ser biodegradável. Biologia Ambiental 2014 84 Principais Parâmetros da QA • SURFACTANTES – A presença de detergentes acima dos padrões ambientais pode causar efeitos nocivos: • formação de espumas e turbidez nas águas de abastecimento; • alterações nas propriedades organolépticas da água; • redução da capacidade de oxigenação dos corpos receptores; • afetam a respiração dos peixes, podendo ter efeitos letais; • interferem no crescimento de algas. Biologia Ambiental 2014 85 Principais Parâmetros da QA • TANINO & LIGNINA – são encontrados em árvores de grande e pequeno porte. – são constituídos por polifenóis simples, carbohidratos, aminoácidos e gomas hidroxicolodais. – têm a propriedade de transformar a pele de animais em couro, produção de plásticos, anticorrosivos, cola, floculante, etc. – o Tanino, pode entrar na água através de processo da degradação de material vegetal ou através da indústria de curtimento de couros. – o Tanino também é utilizado na de água de caldeiras, como agente dispersante de borras. – a Lignina é um constituinte de planta que, frequentemente, é descarregado como resíduo durante a manufatura de papel. Biologia Ambiental 2014 86 Indicador Biológico Ideal (Bioindicador) • Presente em todos os tipos de água • Ocorrência e desaparecimento concomitante com patogênicos • Densidade populacional diretamente relacionada com o grau de contaminação • Maior sobrevida que a dos patogênicos • Ausência em água potável • Fácil detecção e recuperação laboratorial • Não prejudicial à pessoas e animais • Manipulação segura Biologia Ambiental 2014 87 Bioindicadores • Coliformes totais • Coliformes Termotolerantes (antigos: fecais) • Coliforme específico: Escherichia coli • Estreptococos fecais (Enterococos) • Pseudomonas aeruginosa • Ovos de helmintos Biologia Ambiental 2014 88 Coliformes • Bacilos Gram-negativos não esporulados • Aeróbios ou Anaeróbios facultativos • Fermentam a lactose com produção de gás (48 h a 35°C ou 44,5°C) • Desenvolvem colônias vermelhas com brilho verde metálico (24h a 35oC) em meio Endo contendo Lactose • Apresentam atividade de β-galactosidase (enzima que desdobra a lactose ou substratos análogos tais como o ONPG (orto-nitrofenol-β-galactopiranoside) desenvolvendo cor amarelada no meio) • Indicador referenciado na legislação Biologia Ambiental 2014 89 Biologia Ambiental 2014 90 Principais Parâmetros da QA • COLIFORMES TOTAIS E TERMOTOLERANTES – quando há contaminação por esgotos domésticos há aparecimento de organismos patogênicos, causadores de doenças de veiculação hídrica: amebíase, gastroenterite, cólera, hepatite A, leptospirose, salmonelose e febre tifóide. – as bactérias coliformes são normalmente eliminadas com a matéria fecal, à razão de 50 a 400 bilhões de organismos por pessoa por dia. – número de coliformes existentes na matéria fecal: até 300 milhões por grama de fezes. Isso, possibilita precisão ou sensibilidade muito maior do que a de qualquer outro teste. – 80% das doenças que se alastram pelos países do terceiro mundo são transmitidas pela água. Biologia Ambiental 2014 91 Principais Parâmetros da QA • COLIFORMES TOTAIS E TERMOTOLERANTES – A maioria das bactérias do grupo coliforme pertence aos gêneros Escherichia, Citrobacter, Klebsiella e Enterobacter, embora vários outros gêneros e espécies pertençam ao grupo. – as bactérias do grupo coliforme são consideradas as principais indicadoras de contaminação fecal. – estão associadas com as fezes de animais de sangue quente e com o solo. – as bactérias do grupo coliforme não são patogênicas. – dão uma satisfatória indicação de quando uma água apresenta contaminação por fezes humanas ou de animais e, por conseguinte, a sua potencialidade para transmitir doenças. Biologia Ambiental 2014 92 Principais Parâmetros da QA • COMO DETECTAR PATOGENICIDADE? – testar todos os patogênicos? caro, demorado. • SOLUÇÃO: – organismo indicador – COLIFORMES TERMOTOLERANTES – Coliformes termotolerantes (antigos coliformes fecais) pertencem ao subgrupo das bactérias do grupo coliforme que fermentam a lactose a 44,5 ± 0,2°C em 24 horas; tendo como principal representante a Escherichia coli, de origem exclusivamente fecal. SEMPRE QUE HOUVER COLIFORMES TERMOTOLERANTES NA ÁGUA SIGNIFICA QUE HOUVE CONTAMINAÇÃO POR MATÉRIA FECAL, DAÍ: GRANDE PROBABILIDADE DE PRESENÇA DE PATOGÊNICOS. Biologia Ambiental 2014 93 Principais Parâmetros da QA • VANTAGEM: – fácil detecção, fermentam a lactose, tempo de vida fora do organismo humano equivalente aos patogênicos. • DESVANTAGEM: – não específico. • Outros organismos patogênicos que podem ser investigados: – Doenças parasitárias: Cryptosporidium sp. e Giardia sp. Biologia Ambiental 2014 94 Principais Parâmetros da QA • ESTREPTOCOCOS FECAIS – os Estreptococos fecais fornecem dados adicionais, a respeito da qualidade bacteriológica da água. – geralmente, sua ocorrência sugere poluição fecal e sua ausência indica pequena ou nenhuma poluição por animais de sangue quente. – Normalmente, os estreptococos fecais não ocorrem em águas e solos de áreas não poluídas e a pouca incidência está relacionada diretamente a animais de vida selvagem ou à drenagem dos solos por enxurradas. – quando a relação CF / EF for superior a 4, a poluição fecal é provavelmente de origem humana e, se for inferior a 0,7, provavelmente é de origem animal. Esta relação só pode ser aplicada para números superiores a 100 EF por 100mL da amostra (von SPERLING). 95 Biologia Ambiental 2014 Principais Parâmetros da QA • METAIS EM ÁGUAS – metais no ambiente aquático em concentrações elevadas causa a mortalidade de peixes e comunidades bentônica, perifítica, planctônica, nectônica e seres fotossintetizantes. – por não possuírem caráter de biodegradabilidade faz com que permaneçam em ciclos biogeoquímicos globais, nos quais as águas naturais são seus principais meios de condução, podendo-se acumular na biota aquática em níveis significativamente elevados. Biologia Ambiental 2014 96 Principais Parâmetros da QA • METAIS EM SEDIMENTOS – o sedimento é a partícula derivada da rocha, ou materiais biológicos, que pode ser transportada por fluído. – é a partícula derivada da fragmentação das rochas, por processos físicos e/ou químicos, e que é transportada pela água ou pelo vento do lugar de origem aos rios e aos locais de deposição. – é o material sólido em suspensão na água ou depositado no leito. – o sedimento é o compartimento (sumidouro) do sistema aquático onde se depositam todos os compostos minerais, estruturas de animais e vegetais que não foram totalmente decompostos. – agrotóxicos e os metais pesados também se depositam nos sedimentos. – a distribuição na vertical é um importante indicador da evolução da poluição em ambientes aquáticos. Biologia Ambiental 2014 97 Testes de Toxicidade Crônica e Aguda – os testes de toxicidade consistem na determinação do potencial tóxico de um agente químico ou de uma mistura complexa, sendo os efeitos desses poluentes detectados através da resposta de organismos vivos. TESTE DE TOXICIDADE AGUDA (Sistema Microtox): a bactéria luminescente utilizada é o Vibrio fischeri, que permite avaliar a toxicidade de uma amostra de água através da redução na quantidade de luz emitida pelo microrganismo-teste. TESTE DE TOXICIDADE CRÔNICA: um organismo aquático que pode ser utilizado é a Ceriodaphnia dubia ou a Daphnia simillis. Biologia Ambiental 2014 98 Testes de Toxicidade Crônica e Aguda – utilizam-se as denominações Agudo, Crônico ou Não Tóxico, para a eventual descrição dos efeitos deletérios sobre os organismos aquáticos: • AGUDO: o efeito observado é a letalidade ou alguma outra manifestação que a antecede, tal como o estado de imobilidade em alguns crustáceos. • CRÔNICO: é quando concentrações de agentes tóxicos afetam uma ou várias funções biológicas dos organismos, como a reprodução, o crescimento, o comportamento, etc. – os corpos de água que estão sendo avaliados não apresentam condições adequadas para a manutenção da vida aquática quando os testes realizados nas amostras de água coletadas acusarem efeito agudo ou crônico. Biologia Ambiental 2014 99 Biologia Ambiental 2014 100 Índice da Qualidade da Água - IQACETESB • IQA NSF MODIFICADO - IQACETESB – O IQA incorpora nove parâmetros, tendo como determinante principal a utilização das águas para abastecimento público: “Temperatura da amostra, pH, OD, DBO5,20, Coliforme Total, Nitrogênio Total, Fósforo Total, Resíduo Total e Turbidez.” IQA: Índice de Qualidade das Águas; qi: qualidade do i-ésimo parâmetro, obtido da respectiva "curva média de variação de qualidade"; wi: peso correspondente ao i-ésimo parâmetro; n: número de parâmetros que entram no cálculo do IQA. Biologia Ambiental 2014 101 Biologia Ambiental 2014 102 Índice da Qualidade da Água - IQASMITH • IQASMITH – O IQASMITH utiliza nove parâmetros, tendo como determinante principal a qualidade das águas brutas: “Temperatura da amostra, pH, OD, DBO5,20, Coliforme Fecal, Nitrogênio Total, Fósforo Total, Resíduo Total e Turbidez.” IS = min {I1,I2....In} Ex.: DESCRITOR • IS = Valor do Índice de Smith • min = menor valor entre • Ii = Valores dos Sub-Índices do IQACETESB Biologia Ambiental 2014 103 Índice da Qualidade da Água - IQACETESB Biologia Ambiental 2014 104 PERGUNTAS • Qual a importância do enquadramento em classes de corpos hídricos? • Qual a importância da outorga? • Qual a diferença do uso entre o IQACETESB e o IQASMITH? Biologia Ambiental 2014 105