Geotecnologias Aplicadas ao Meio Ambiente Profª Iana Alexandra Alves Rufino UAEC-CTRN-UFCG.
UFCG / CTRN UNIDADE ACADÊMICA DE ENGENHARIA CIVIL Márcia Maria Rios Ribeiro Zédna Mara de Castro...
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UFCG / CTRNUNIDADE ACADÊMICA DE ENGENHARIA CIVIL
Márcia Maria Rios RibeiroZédna Mara de Castro Lucena Vieira
CIÊNCIAS DO
AMBIENTE
Poluição Hídrica
MÓDULO II DEGRADAÇÃO E CONSERVAÇÃO
DO MEIO AMBIENTE
“É qualquer alteração nas características físicas, químicas e/ou
biológicas das águas, que possa constituir prejuízo à saúde, à
segurança e ao bem estar da população e, ainda, possa
comprometer a fauna ictiológica e a utilização das águas para
fins recreativos, comerciais, industriais e de geração de energia”
(CONAMA).
O QUE É POLUIÇÃO HÍDRICA?
O QUE CAUSA A POLUIÇÃO HÍDRICA?
• Crescimento populacional e Alto grau de urbanização
• Desenvolvimento da indústria e seus despejos complexos
• Aumento da produção agrícola, que resulta numa carga mais
pesada de pesticidas e fertilizantes no ambiente
O que está sendo feito com os corpos hídricos?
• Consuntivos
– abastecimento humano– dessedentação de animais– indústria– irrigação
• Não consuntivos
– geração de energia elétrica – recreação/lazer– harmonia paisagística– conservação da flora e
fauna– navegação– pesca– diluição de despejos
Usos da água
CLASSIFICAÇÃO DA ÁGUAS
RESOLUÇÃO CONAMA nº 357, de 17 de março de 2005
Esta nova resolução substitui a 020/86 e apresenta 38 definições de
corpos de águas, suas classificações qualitativas, composições e usos
múltiplos.
Art.3º As águas doces, salobras e salinas do Território Nacional são
classificadas, segundo a qualidade requerida para os seus usos
preponderantes, em treze classes de qualidade.
ÁGUAS DOCES: SALINIDADE ≤ 0,5‰
ÁGUAS SALOBRAS: 0,5‰ < SALINIDADE < 30‰
ÁGUAS SALINAS: SALINIDADE ≥ 30‰
RESOLUÇÃO CONAMA 357/05CLASSIFICAÇÃO DAS ÁGUAS DOCES (art. 4º)
CLASSE ESPECIAL Águas destinadas:
a) ao abastecimento para consumo humano, com desinfecção;
b) à preservação do equilíbrio natural das comunidades aquáticas; e,
c) à preservação dos ambientes aquáticos em unidades de conservação de proteção integral.
a) ao abastecimento para consumo humano, após tratamento simplificado;
b) à proteção das comunidades aquáticas;
c) à recreação de contato primário, tais como natação, esqui aquático e mergulho, conforme Resolução CONAMA 274/2000;
d) à irrigação de hortaliças que são consumidas cruas e de frutas que se desenvolvam rentes ao solo e que sejam ingeridas cruas sem remoção de película; e
e) à proteção das comunidades aquáticas em Terras Indígenas.
CLASSE 1 Águas que podem ser destinadas:
CLASSE 2 Águas que podem ser destinadas:
a) ao abastecimento para consumo humano, após tratamento convencional;
b) à proteção das comunidades aquáticas;
c) à recreação de contato primário, tais como natação, esqui aquático e mergulho, conforme Resolução CONAMA 274/2000;
d) à irrigação de hortaliças, plantas frutíferas e de parques, jardins, campos de esporte e lazer, com os quais o público possa vir a ter contato direto; e
e) à aquicultura e à atividade de pesca.
a) ao abastecimento para consumo humano, após tratamento convencional ou avançado;
b) à irrigação de culturas arbóreas, cerealíferas e forrageiras;
c) à pesca amadora;
d) à recreação de contato secundário; e
e) à dessedentação de animais.
CLASSE 3 Águas que podem ser destinadas:
RESOLUÇÃO CONAMA 357/05CLASSIFICAÇÃO DAS ÁGUAS DOCES (art. 4º)
CLASSE 4 Águas que podem ser destinadas:
a) à navegação; eb) à harmonia paisagística.
RESOLUÇÃO CONAMA 357/05 CLASSIFICAÇÃO DAS ÁGUAS SALINAS (art. 5º)
CLASSE ESPECIAL Águas destinadas:
a) à preservação dos ambientes aquáticos em unidades de conservação de proteção integral; e
b) à preservação do equilíbrio natural das comunidades aquáticas.
a) à recreação de contato primário, conforme Resolução CONAMA 274/2000;
b) à proteção das comunidades aquáticas; e
c) à aqüicultura e à atividade de pesca.
CLASSE 1 Águas que podem ser destinadas:
a) à pesca amadora; e b) à recreação de contato secundário.
a) à navegação; e b) à harmonia paisagística.
CLASSE 3 Águas que podem ser destinadas:
CLASSE 2 Águas que podem ser destinadas:
CLASSIFICAÇÃO DAS ÁGUAS SALOBRAS (art. 6º)
CLASSE ESPECIAL Águas destinadas:
a) à preservação dos ambientes aquáticos em unidades de conservação de proteção integral; e
b) à preservação do equilíbrio natural das comunidades aquáticas.
a) à recreação de contato primário, conforme Resolução CONAMA 274/2000;
b) à proteção das comunidades aquáticas;
c) à aqüicultura e à atividade de pesca;
d) ao abastecimento para consumo humano após tratamento convencional ou avançado; e
e) à irrigação de hortaliças que são consumidas cruas e de frutas que se desenvolvam rentes ao solo e que sejam ingeridas cruas sem remoção de película, e à irrigação de parques, jardins, campos de esporte e lazer, com os quais o público possa ter contato direto.
CLASSE 1 Águas que podem ser destinadas:
RESOLUÇÃO CONAMA 357/05
a) à pesca amadora; e (b) à recreação de contato secundário.
CLASSE 2 Águas que podem ser destinadas:
a) à navegação; e (b) à harmonia paisagística.
CLASSE 3 Águas que podem ser destinadas:
Fontes poluidoras
Pontuais
Descarga de efluentes a partirde indústrias e de estaçõesde tratamento de esgoto
São bem localizadas, fáceisde identificar e de monitorar
Difusas
Escoamento superficial urbano,escoamento superficial de áreas
agrícolas e deposição atmosférica
Espalham-se por toda a cidade,são difíceis de identificar e tratar
Fontes poluidorasÁguas superficiais:
• 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.
Águas subterrâneas:– 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.
PRINCIPAIS POLUENTES HÍDRICOS
Poluente Origem Efeito Indicador de Poluição
MatériaOrgânica
Esgotos domésticos ealguns efluentes industriais
(alimentos, papel, têxtil)
Reduz oxigênio dissolvido.Causa mudanças na fauna e flora.
DBO, DQO(mg O2/l)
Óleos Vazamentos de tanques de
estocagem, efluentes depostos e oficinas
Impede a absorção deoxigênio. É tóxico pra animais e
plantas.
Óleos e graxas(mg/l)
Sólidos (em suspensão
esedimentáveis)
Esgotos domésticos ealguns efluentes industriais
(argila, carvão, etc.)
Aumento da turbidez,diminuição da penetração daluz. Causam assoreamento.
SS – sólidos emsuspensão.
RS – Resíduosedimetável
Temperatura Água de resfriamento industrial
Elevação da temperatura da água, reduzindo o nível de OD, ao
mesmo tempo em que aumenta a atividade química e biológica
T (ºC)
NITRATOS
FOSFATOS
BACTÉRIAS
ÁCIDOS E ÁLCALIS
METAIS
CLASSIFICAÇÃO DA POLUIÇÃO HÍDRICA
Bacteriana -> Contato com dejetos humanos portadores de organismos
patogênicos, por via direta e por esgotos sanitários
Orgânica -> Recebimento de grande quantidade de matéria orgânica, proveniente
de esgotos domésticos ou industriais
Química -> Presença de substâncias provenientes de processos industriais, uso
de pesticidas e de fertilizantes
Térmica -> Elevação da temperatura da água aos receber despejos com
temperatura elevada provenientes de destilarias, usinas atômica, etc.
Radioativa -> Recebimento de descargas ricas em radioisótopos, provenientes de
usinas nucleares (água de resfriamento de reatores)
Os esgotos domésticos, muitos tipos de resíduos industriais, os dejetos agrícolas
e especialmente os pecuários, são constituídos preponderantemente de matéria
orgânica, elemento que serve de alimento aos seres aquáticos, sejam peixes,
sejam bentos, plâncton, bactérias, etc.
Quanto maior o volume de matéria orgânica – esgotos – lançado em um corpo
d’água, maior será o consumo (demanda) de oxigênio usado na respiração dos
seres aquáticos (em especial, das bactérias decompositoras).
Quando todo o oxigênio se extingue, as bactérias e outros seres que dependem
do oxigênio para a respiração também são extintos e em seu lugar surgem outros
seres microscópicos capazes de se alimentar e “respirar” na ausência do oxigênio.
POLUIÇÃO ORGÂNICA
CARGA POLUIDORA
A carga poluidora de um efluente gasoso ou líquido é a
expressão da quantidade de poluente lançada pela fonte.
Para as águas, é frequentemente expressa em DBO ou DQO.
DBO (DEMANDA BIOQUÍMICA DE OXIGÊNIO)
Consumo de oxigênio, através de reações biológicas e químicas
DBO5,20 (DBO5 ou DBO)
Teste padrão Medida do Oxigênio Dissolvido (OD) a 5 dias (20º C)
Dia 0
Dia 5
OD = 7 mg/L
OD = 3 mg/L
DBO = 7 – 3 = 4 mg/L
Finalidades do teste
Visualização da taxa de degradação do despejo ao longo do tempo
Visualização da taxa de consumo de oxigênio ao longo do tempo
Critérios para dimensionamento (da maioria) dos sistemas de tratamento de
esgotos e para a legislação ambiental são baseados nesse parâmetro
DQO (DEMANDA QUÍMICA DE OXIGÊNIO)
Índice que dá a quantidade necessária de Oxigênio, fornecido por um
agente oxidante, para oxidar totalmente a matéria orgânica presente num
meio (água ou efluente).
Algumas vantagens do teste:
É realizado em 2 a 3 horas
Não é afetado pela nitrificação
Algumas limitações do teste:
Refere-se apenas à matéria orgânica (biodegradável + inerte)
Não é possível visualizar a degradação do despejo ao longo do tempo
Constituintes inorgânicos podem ser oxidados e interferir no resultado
RELAÇÃO ENTRE DQO E DBO
DQO/DBO
varia com o tipo de efluente
e à medida que o esgoto passa pelas diversas unidades da ETE
DQO/ DBO elevada fração inerte elevada
baixa fração biodegradável elevada
Esgotos domésticos brutos DQO/DBO entre 1,7 a 2,4
Equivalente Populacional• Traduz a equivalência entre o potencial poluidor de uma
industria (comumente em termos de matéria orgânica) e uma determinada população.
Um industria tem um equivalente populacional de 20.000 habitantes = a carga de DBO do efluente industrial corresponde à carga gerada por uma localidade com uma população de 20.000 habitantes.
E.P (equivalente populacional)=Carga de DBO da industria (kg/d) Contribuição per capita de DBO (kg/hab.d)
O valor per capita freqüentemente utilizado de 54 gDBO/hab.d
Tipo de Indústria Quantidade produzida ou processada por dia EP (hab)
Cervejaria 1.000 litros de cerveja 1.500
Curtume 1 tonelada de peles 2.500
Matadouro 1 tonelada de peso em pé 300
Celulose 1 tonelada de Celulose 5.000
Usina de Álcool 1 tonelada de cana (65 litros de álcool) 400
Granja de Galinhas 10 aves abatidas 2
Laticínios 1000 litros de leite 200
Lavanderia 1 tonelada de roupas 700
EQUIVALENTE POPULACIONAL PARA VÁRIOS TIPOS DE INDÚSTRIAS
Fonte: Manual de Tratamento de Águas Residuárias
• Diluição (assimilação)• Sedimentação (decantação)• Estabilização bioquímica (digestão +
oxigenação)
AUTODEPURAÇÃO DAS ÁGUAS
Características das zonas de autodepuração
1. 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
• Presença de oxigênio não permite a decomposição anaeróbia
2. Zona de Decomposição Ativa:
• Início Oxigênio atinge valores inferiores a 40% da
concentração de saturação
• Água Cor cinza-escura, quase negra
• Bancos de lodos no fundo em ativa decomposição anaeróbia
• Desprendimento de gases mal cheirosos (amônia, gás
sulfídrico, etc.) Ambiente fétido e escuro
• Oxigênio dissolvido Pode zerar ou “ficar negativo”
• 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 imprópria p/ os peixes)
• Fim da 2ª zona Oxigênio eleva-se a 40% da concentração de
saturação
3. 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)
• Diversificação da biocenose
4. Zona de Águas Limpas:
• Água Características diferentes das que apresentava antes
da poluição
• Diferença fundamental Água encontra-se “eutrófica”
• Não é limpa, devido à presença das algas (cor verde)
• Água recuperou-se, melhorou sua capacidade de produzir
alimento protéico (piorou no quesito de potabilidade)
• Péssimo aspecto estético
• Grande assoreamento nas margens
• Invasão de plantas aquáticas indesejáveis
EUTROFIZAÇÃO
A eutrofização é o crescimento excessivo das plantas aquáticas, a níveis
tais que sejam considerados como causadores de interferências com os
usos desejáveis do corpo d’água (Thomann e Mueller, 1987).
O principal fator de estímulo é um nível excessivo de nutrientes no corpo
d’água, principalmente nitrogênio e fósforo.
O nível de eutrofização está usualmente associado ao uso e ocupação do
solo predominante na bacia hidrográfica.
EUTROFIZAÇÃO: O PROCESSO
Quebra do equilíbrio ecológico (mais produção de matéria orgânica do que
o sistema é capaz de assimilar)
Aumento da produção primária Mais substâncias orgânicas Maior
consumo de oxigênio para a decomposição
À noite, cessada a atividade fotossintetizante, as algas também consomem
parte do oxigênio produzido durante o dia
Com a queda do OD, surgem outros gases resultantes da atividade de
bactérias anaeróbias (gás sulfídrico, amônia, metano)
Estes gases, extremamente tóxicos, causam a morte de organismos
aquáticos (especialmente os peixes), aumentando a carga orgânica do meio)
EUTROFIZAÇÃO: O PROCESSO
Aumento da concentração de algas Alterações qualitativas
Surgimento de novas espécies e desaparecimento de outras
O intenso crescimento das algas dificulta a penetração da luz na água e
provoca a morte de plantas aquáticas jovens enraizadas no sedimento
No estágio final, o ecossistema se caracteriza por:
pouca profundidade
altos déficits de oxigênio
organismos mortos flutuando na superfície
grande quantidade de colchões de algas à deriva
Problemas estéticos e recreacionais
Diminuição do uso da água para recreação, balneabilidade e
redução geral na atração turística devido a:
Freqüentes florações das águas
Crescimento excessivo da vegetação
Distúrbios com mosquitos e insetos
Eventuais maus odores
Eventuais mortandades de peixes
EUTROFIZAÇÃO
Regularização da vazão do rio aumento da capacidade de
AUTODEPURAÇÃO
Aumento da turbulência maior capacidade de absorção de
oxigênio atmosférico
Adição de fonte química suplementar Nitratos atividade de
bactérias aeróbias facultativas
Diagnóstico ambiental plano de manejo da bacia, para garantir a
preservação dos corpos de água
Aplicação de legislação eficaz controle, fiscalização e punição
criação de consciência pública e industrial conservação do meio
ambiente
Tratamento dos despejos redução / eliminação da carga
poluidora
MEDIDAS DE CONTROLE DA POLUIÇÃO HÍDRICA