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18/08/2010
Aula 3 – Meio Aquático I
Principais Usos, Requisitos de Qualidade e poluição
Distribuição da Água Água de Superfície (0,29%)
2,53% Água Subterrânea (31,01%)
96,50%
Geleiras e Coberturas Permanentes de Neve (68,70%)
0,97% Distribuição de Água no Planeta Água Doce Oceanos Água Salobra
Volume Total de Água = 1.385.984.000 Km3
Distribuição das Reservas de Água no Planeta
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Distribuição da Água Doce no Planeta Disponibilidade Anual (km3)
% do Total Disponível
Ásia
11.321
26,76
Europa
6.590
15,58
518
1,22
África
3.901
9,22
América do Norte
4.850
11,46
América Central
1.186
2,80
América do Sul
12.246
28,95
Oceania
1.693
4,00
Total
42.305
100
Brasil
5.418
12,80
Região
Oriente Médio
Fonte: WRI, Earth Trends Data Tables, 2003
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Características Físicas da Água • Estado físicos Líquida nas condições normais de temperatura e pressão;
• Densidade Densidade:: – Relativamente elevada, permitindo uma interface bem definida entre o meio aquático e o atmosférico; – No estado sólido (gelo) é menor que a água líquida, fundamental para os ambientes aquáticos
• Capacidade calorífica Possibilita a absorção ou liberação de grandes quantidades de calor;
• A tensão superficial: – Dificulta o acesso e a saída de certos organismos da água; – Atração entre as moléculas de água é mais pronunciada nas moléculas situadas na interface entre o meio líquido e a atmosfera. Prof. Mierzwa
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Características Químicas da Água • Dissolve diversas substâncias com as quais entra em contato (solvente universal);
• Não existir, na natureza, água 100% pura; • Grande potencial para suporte e aniquilação de muitos organismos; – Gases dissolvidos, como oxigênio e gás carbônico permitem a ocorrência da respiração e da fotossíntese. Prof. Mierzwa
Características Biológicas da Água
• Em condições adequadas a água pode dar suporte a uma grande variedade de organismos vivos; • Os organismos aquáticos são de grande importância, pelas seguintes razões: – Podem servir de alimento para o Homem; – Atuam nos processos de recuperação da qualidade da água; – Podem ser prejudiciais à saúde humana; Prof. Mierzwa
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A Água para o Desenvolvimento das Atividades Humanas
• Á água é um dos principais recursos naturais utilizados pelos seres humanos;
• Seu uso depende de características físicas, químicas e biológicas;
• Em grandes centros urbanos o uso da água é muito intenso. Prof. Mierzwa
Principais Usos da Água • • • • • • • • •
Abastecimento Humano; Uso Industrial; Irrigação; Aqüicultura; Geração de Energia Elétrica; Transporte; Recreação e paisagismo; Preservação da Fauna e Flora; Assimilação e transporte de poluentes. Prof. Mierzwa
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Principais Usos da Água Região
Norte da África e Oriente Médio Restante da África
Consumo Diário Per Capta (L)
Uso Agrícola
2.120,5
80
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Distribuição do Consumo (%) Uso Uso Doméstico Industrial 4
413,7
68
24
8
Europa
1.432,9
26
23
51
América do Norte
4.715,1
27
16
57
América do Sul
2.282,2
76
17
7
Ásia
2.717,8
79
11
10
Brasil
1.090,4
68
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Fonte: WRI, Earth Trends Data Tables, 2003 – Modificado ANA, Agência Nacional de Águas, 2002
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Abastecimento Humano • É o uso que apresenta prioridade sobre os demais;
• A qualidade deve garantir a proteção da saúde e o bem estar dos consumidores (Deve ser potável);
• Os padrões de qualidade são estabelecidos em norma (Portaria n° n° 518, de 25/03/2004);
• Cada pessoa necessita, em média, 2,5 L de água por dia, para as atividades metabólicas;
• A média de consumo de água para uso
doméstico no estado de São Paulo é de 284 L/d.hab L/d.hab;; Prof. Mierzwa
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Uso Industrial • Na indústria a água pode ser utilizada como: – MatériaMatéria-prima a mesma é incorporada ao produto final; • Indústria de alimentos, bebidas e farmacêutica; – Produto auxiliar participa no processo de produção mas não é incorporada ao produto final; • Preparação de reagentes, operações de aquecimento e
resfriamento, lavagem de peças e equipamentos e fluído de transporte.
• Os padrões de qualidade variam de acordo com a aplicação.
• O consumo de água para uso industrial em São Paulo é de 335.722 m3/h
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Irrigação • Depois do uso para fins potáveis é o mais antigo e importante uso da água;
• O objetivo da irrigação é o de melhorar a produtividade agrícola;
• O volume de água consumido para a irrigação é função da cultura que se deseja irrigar;
• Os padrões de qualidade devem garantir o
desenvolvimento das culturas e a saúde dos agricultores e consumidores;
• Em São Paulo o consumo de água para a
irrigação é de, aproximadamente, 575.252 m3/h; Prof. Mierzwa
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Distribuição do Consumo de Água no Brasil 5,4%
14,0%
17,9%
62,7%
Consumo Humano
Irrigação
Uso Industrial
Consumo Animal
Fonte: A evolução da gestão dos Recursos Hídricos no Brasil. ANA, março de 2002 Prof. Mierzwa
Outros Usos • Aqüicultura Criação intensiva de plantas e •
• • • •
animais aquáticos; Geração de energia aproveitamento da energia cinética ou potencial da água ou então energia térmica armazenada no vapor gerado com a queima de combustíveis. Transporte; Preservação da fauna e flora; Recreação e paisagismo; Transporte e assimilação de poluentes. Prof. Mierzwa
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Geração de Energia a partir do Aproveitamento da Energia Térmica Armazenada na Água Prof. Mierzwa
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Variáveis Indicadoras da Qualidade das Águas
• Principais preocupações com as variáveis de qualidade da água: – Ela em capacidade de dissolver as substâncias com as quais entra em contato; – Para cada uso específico é necessário que determinados requisitos de qualidade sejam atendidos.
• Utilização de uma série de indicadores para definir a sua qualidade. Prof. Mierzwa
Enquadramento ou Classificação dos Corpos D’Água
• Em função dos usos preponderantes há o enquadramento em categorias distintas, associado aos padrões de qualidade;
• O enquadramento dos corpos d’água é feito por meio de normas, Federal ou Estaduais. Prof. Mierzwa
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Norma Federal para Classificação dos Corpos d’água
• Norma Nacional para Classificação dos corpos •
d’água Resolução CONAMA n° n° 357, de 17/03/2005; As águas do território nacional são divididas em 13 classes distintas: – Classe especial, classes 1, 2, 3 e 4, para águas doces, cuja concentração de sais dissolvidos é de até 0,5 g/L; – Classe especial , classes 1, 2 e 3 para águas salinas, cuja concentração de sais é superior a 30 g/L; e – Classe especial, 1, 2 e 3 para águas salobras, cuja concentração de sais está entre 0,5 e 30 g/L. Prof. Mierzwa
Classe
Usos Preponderantes (Águas doces)
- Consumo humano com desinfecção; - Preservação do equilíbrio natural das comunidades aquáticas; Especial - Preservação de ambientes aquáticos em unidades de conservação de proteção integral.
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- Consumo humano após tratamento simplificado; - Proteção de comunidades aquáticas; - Recreação de contato primário; - Irrigação de hortaliças e de frutas que se desenvolvem rentes ao solo, ingeridas cruas e sem remoção de película; - Proteção de comunidades aquática em Terras Indígenas.
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- Consumo humano após tratamento convencional; - Proteção de comunidades aquáticas; - Recreação de contato primário; - Irrigação de hortaliças e plantas frutíferas e de parques e jardins, campos de esporte e lazer, com os quais o público possa vir a ter contato direto: - Aqüicultura e atividade de pesca. Prof. Mierzwa
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Classe
Usos Preponderantes (Águas doces)
- Consumo humano após tratamento convencional 3
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ou avançado; - Irrigação de culturas arbóreas, cerealíferas e forrageiras; - Dessedentação de animais. - Navegação; - Harmonia paisagística;
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O Processo de Poluição das Água
• A poluição das águas é resultado da associação entre os seguintes fatores: – Usos múltiplos; – Capacidade de dissolver as substâncias com as quais entra em contato; – Ausência ou ineficácia de sistemas de tratamento de esgotos e efluentes; – Lançamento indevido ou deliberado de poluentes nos corpos d’água. Prof. Mierzwa
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Tipos de poluição
• A forma pela qual os poluentes são introduzidos nos corpos d’água define o tipo de poluição: – Poluição Pontual:
• Fonte fixas, com lançamentos que podem ser controlados.
– Poluição difusa:
• Não há um padrão no lançamento. Prof. Mierzwa
Exemplo de Poluição Pontual Prof. Mierzwa
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Exemplos de Poluição Difusa dos Corpos D’água Prof. Mierzwa
Evolução dos Problemas de Poluição das Águas
• As primeiras preocupações com a poluição das águas estavam diretamente associados aos esgotos domésticos;
• Juntamente com o desenvolvimento industrial outros problemas passaram a ser verificados: – Nutrientes; – Metais pesados; – Micropoluentes orgânicos. Prof. Mierzwa
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Ocorrência do Problema e/ou Percepção
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De
çã ple
1950
e od
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o çã za ofi utr
1960
Me
tai
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1970
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1980
1990
e
2000 Prof. Mierzwa
Principais Poluentes e seus Efeitos
• Agentes Infecciosos: – ReferemReferem-se aos organismos patogênicos capazes de provocar doenças; – Estes organismos atingem os corpos d’água por meio dos esgotos, ou então, águas de drenagem; – Os agentes infecciosos incluem: • Vírus, bactérias e protozoários.
• A contaminação do Homem pode se dar de duas maneiras distintas:
– Ingestão ou uso de água contaminada; – Transmissão por vetores. Prof. Mierzwa
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Principais Poluentes e seus Efeitos • Substâncias Consumidoras de Oxigênio: – São compostos orgânicos biodegradáveis que atingem os corpos d’água, principalmente pelo lançamento de esgotos domésticos;
• Nutrientes: – Nutrientes são os compostos utilizados no processo de crescimento das plantas terrestres e aquáticas;
• Substâncias Tóxicas: – Neste grupo de poluentes encontramencontram-se os metais pesados, compostos orgânicos recalcitrantes e demais substâncias químicas utilizadas pelo Homem;
• Outros poluentes: – Sólidos em Suspensão; – Substâncias Radioativas; – Poluição Térmica. Prof. Mierzwa
Classificação das Substâncias Tóxicas quanto ao potencial de dano
• Tóxicas causam efeitos danos a qualquer sistema biológico;
• Neurotóxicas atuam, especificamente, no sistema nervoso;
• Mutagênicas atuam no material genético
das células, podendo afetar as futuras gerações;
• Teratogênicas substâncias responsáveis pelo desenvolvimento de deformações congênitas não hereditárias, as quais não se propagam para os descendentes.
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Principais Alvos dos Poluentes nos Organismos Vivos
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Contagem de substâncias químicas
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Comportamento dos Poluentes no Meio Aquático
• Nos corpos d’água os poluentes são submetidos a diversos mecanismos físicos, químicos e biológicos;
• Estes mecanismos alteram o comportamento dos poluentes e suas respectivas concentrações: – Diluição e ação hidrodinâmica; – Ação de microrganismos; – Ação da gravidade, incidência de luz e temperatura. Prof. Mierzwa
Fatores que Afetam o Comportamento dos Poluentes
• Ação dos Microrganismos: – Podem reduzir a concentração de contaminantes biodegradáveis, processo conhecido como autodepuração:
• A autodepuração contempla as seguintes etapas: – Primeira Decomposição da matéria orgânica, que é quantificada por meio da Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO); – Segunda Recuperação do oxigênio dissolvido ou reaeração. Prof. Mierzwa
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Processo de Autodepuração • No processo de autodepuração podepode-se identificar cinco regiões distintas: – Zona de água limpa região imediatamente acima do ponto de despejo; – Zona de degradação que vai do ponto de lançamento até a zona de decomposição ativa; – Zona de decomposição ativa é a região com maior intensidade microbiológica, maior intensidade no consumo de oxigênio; – Zona de recuperação a matéria orgânica foi quase que completamente degradada e o corpo d’água começa a recuperar o nível de oxigênio; – Zona de águas limpas região na qual não há mais interferência do despejo na qualidade da água. Prof. Mierzwa
Cinética do Processo de Autodepuração • Demanda bioquímica de oxigênio:
dL k1 L L L0e k1t dt
Re--oxigenação do corpo hídrico: Re
dL k2 D dt
Variação do déficit de oxigênio:
dD k1 L k 2 D dt Prof. Mierzwa
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Cinética do Processo de Autodepuração
• Variação do déficit em função do tempo:
Dt
k1 L0 k1t e e k 2t D0 e k 2t k 2 k1
Modelo de StreeterStreeter-Phelps
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