Post on 09-Nov-2018
Poluição Ambiental Nitrogênio e Fósforo
Prof. Dr. Antonio Donizetti G. de Souza UNIFAL-MG Campus Poços de Caldas
Nitrogênio
Importância
Componente básico da biomassa (proteínas)
Fator limitante p/ Produção Primária
Crescimento de algas e plantas aquáticas
Formas nos corpos hídricos:
1. N2: Nitrogênio molecular
2. N-org: Nitrogênio orgânico
3. NH3: Amônia livre
4. NH4+: Amônia ionizada (íon amônio)
5. NO2: Nitrito
6. NO3: Nitrato
Nitrogênio
Poluição da Água – Aspectos Importantes:
a) Elevadas concentrações: Causa Eutrofização.
b) NO3 em excesso na água de consumo provoca pode provocar
Metahemoglobinemia
Meta-Hb, hemoglobina não se liga ao O2 (pode manifestar Cianose).
c) Na forma NH3 é tóxico aos peixes.
d) Lançamento de efluentes (Poluição)
Próximo ao lançamento: N-Org e NH3
Mais distantes (+ a jusante): NO3 (elevação do OD)
Equilíbrio da Amônia
NH4+ NH3 + H+
Amônia Amônia
Ionizada Livre
Equilíbrio em função do pH e Temperatura
pH < 8 Forma de NH4+
pH=9,5 50% NH3 e 50% NH4+
pH > 11 Forma de NH3
Importância ambiental
Em pH ~ 7,0: Predomina NH4+ (não NH3, que é tóxica)
Distribuição % de NH3 livre NH4+ em função do pH
CONAMA 357/05
Classe 2
CONAMA 430/11
Padrão de Lançamento
Fósforo Importância Mineral fundamental: estrutura de proteínas, carboidratos, ácidos nucleicos (DNA e RNA) e ATP. Crescimento de algas e plantas aquáticas. Fator limitante p/ produção primária. Elevadas concentrações – Eutrofização. Importância econômica: Fabricação de detergentes, fertilizantes, agentes anticorrosivos, materiais a prova de fogo, inseticidas, aditivos de gasolina, etc. Fontes Naturais: Rochas da bacia de drenagem, material particulado presente na atmosfera e decomposição de organismos. Fontes Artificiais: Esgotos industriais/domésticos, agricultura, material particulado da atmosfera.
Fósforo - Formas nos corpos hídricos:
Toda forma de Fósforo presente em águas naturais, encontra-se sob a
forma de Fosfato, o qual está presente sob diversas formas, segundo
Esteves (1998):
Fosfato Particulado (PP)
Fosfato Total Dissolvido (PTD)
Fosfato Orgânico Dissolvido (POD)
Fosfato Inorgânico Dissolvido ou Ortofosfato ou Fosfato Reativo
Fosfato Total (PT)
PT = PTD + PTP
Principal forma assimilável para organismos
Fósforo
Ortofosfatos (P-orto) – Fosfato reativo
Principal forma assimilável para organismos
PO43-
HPO42-
H2PO4-
H3PO4
Função do pH
Mais comum: HPO42-
Em ambientes tropicais (alta temperatura), o metabolismo dos
organismos aumenta consideravelmente, fazendo com que o ortofosfato
seja rapidamente assimilado e incorporado na sua biomassa. Este é um
dos principais motivos pelo qual, nestes ambientes, a concentração de
ortofosfato seja muito baixa.
CONAMA 357/05
Classe 2
Conceitos: Ambientes: Lóticos Intermediários Lênticos Tempo de Residência:
Q
VTR
Nitrogênio e Fósforo
São nutrientes importantes para crescimento de
microorganismos.
Limitantes a produção primária em ambientes aquáticos.
Indicadores de processo de Eutrofização Artificial.
Segundo a Resolução CONAMA 454/2012
“Eutrofização é um processo natural ou antrópico de enriquecimento
dos corpos d'água por nutrientes, em particular nitrogênio e fósforo,
sucedido de aumento da produção primária (proliferação de algas e
demais espécies fotossintetizantes) com consequente prejuízo à
qualidade ambiental, à biota aquática e à harmonia da paisagem.”
Eutrofização
Eutrofização
Graus de Trofia de Lagos e Reservatórios
Classificação Geral
Oligotrófico :
Lagos/Reservatórios claros e com baixa produtividade.
Mesotrófico:
Lagos/Reservatórios com produtividade intermediária.
Eutrófico:
Lagos/Reservatórios com elevada produtividade, comparada ao nível
natural básico.
Eutrofização Artificial
Aumento da concentração de nutrientes (N e P), tendo como
consequência o aumento da produtividade.
1. Natural: “Envelhecimento Natural do Lago”
Processo lento e contínuo
Entrada de nutrientes: chuvas e águas superficiais
2. Artificial:
“Envelhecimento Precoce do Lago”
Antropogênica (atividades humanas)
Entrada de nutrientes: efluentes, agricultura, etc
Poluição
Eutrofização
Natural x Artificial
Consequências
Problemas estéticos/recreacionais
Redução de OD (regiões profundas)
Mortandade de peixes
Elevação dos custos de tratamento para determinados usos
Toxicidade de algas (“Floração” de Cianobactérias)
Ex: Microcystis sp
Problemas na navegação
Outros
Eutrofização
Controle da Eutrofização
Artigo:
UTILIZAÇÃO DE SISTEMAS DE WETLANDS
CONSTRUÍDAS PARA TRATAMENTO DE ÁGUAS
Salatti, E.
Piracicaba/SP
IET Índice de Estado Trófico - Rios e Reservatórios
Finalidade: Classificar corpos d’água em diferentes graus de trofia.
Variáveis: Fósforo Total e Clorofila a
Rios IET (PT) = 10x(6-((0,42-0,36x(ln PT))/ln 2))-20 IET (CL) = 10x(6-((-0,7-0,6x(ln CL))/ln 2))-20
Reservatórios
IET (PT) = 10x(6-(1,77-0,42x(ln PT)/ln 2)) IET (CL) = 10x(6-((0,92-0,34x(ln CL))/ln 2))
Para PT e Clorofila a
IET = [ IET ( PT ) + IET ( CL) ] / 2
PT e CL em g.L-1 Lamparelli (2004)
202ln
ln36,042,0610
PTIETPT
2ln
ln42,077,1610
PTIETPT
IET Índice de Estado Trófico - Rios e Reservatórios
Rios:
Reservatórios:
Obs: PT em g/L
Classificação do Estado Trófico para rios segundo Índice de Carlson Modificado por
Lamparelli (2004).
Classificação do Estado Trófico - Rios
Categoria Ponderação
Secchi - S P-total - P Clorofila a
(Estado Trófico) (m) (ug/L) (ug/L)
Ultraoligotrófico IET ≤ 47 P ≤ 13 CL ≤ 0,74
Oligotrófico 47 < IET ≤ 52 13< P ≤ 35 0,74 < CL ≤ 1,31
Mesotrófico 52 < IET ≤ 59 35 < P ≤137 1,31 < CL ≤ 2,96
Eutrófico 59 < IET ≤ 63 137< P ≤296 2,96 < CL ≤ 4,70
Supereutrófico 63 < IET ≤ 67 296 < P ≤640 4,70 < CL ≤ 7,46
Hipereutrófico IET> 67 640 < P 7,46 < CL
Lamparelli (2004)
IET para Rios
IET para Reservatórios
Lamparelli (2004)
Classificação do Estado Trófico para reservatórios segundo Índice de Carlson
Modificado.
Classificação do Estado Trófico - Reservatórios
Categoria Ponderação
Secchi - S P-total - P Clorofila a
(Estado Trófico) (m) (mg.m-3) (mg.m-3)
Ultraoligotrófico IET ≤ 47 S ≥ 2,4 P ≤ 8 CL ≤ 1,17
Oligotrófico 47 < IET ≤ 52 2,4 > S ≥ 1,7 8 < P ≤ 19 1,17 < CL ≤ 3,24
Mesotrófico 52 < IET ≤ 59 1,7 > S ≥ 1,1 19 < P ≤ 52 3,24 < CL ≤ 11,03
Eutrófico 59 < IET ≤ 63 1,1 > S ≥ 0,8 52 < P ≤ 120 11,03 < CL ≤ 30,55
Supereutrófico 63 < IET ≤ 67 0,8 > S ≥ 0,6 120 < P ≤ 233 30,55 < CL ≤ 69,05
Hipereutrófico IET> 67 0,6 > S 233 < P 69,05 < CL
Classificação Descrição
Ultraoligotrófico Corpos d’água limpos, de produtividade muito baixa e concentrações insignificantes de
nutrientes que não acarretam em prejuízos aos usos da água;
Oligotrófico Corpos d’água limpos, de baixa produtividade, em que não ocorrem interferências
indesejáveis sobre os usos da água, decorrentes da presença de nutrientes;
Mesotrófico Corpos d’água com produtividade intermediária, com possíveis implicações sobre a qualidade
da água, mas em níveis aceitáveis, na maioria dos casos;
Eutrófico Corpos d’água com alta produtividade em relação às condições naturais, com redução da
transparência, em geral afetados por atividades antrópicas, nos quais ocorrem alterações
indesejáveis na qualidade da água decorrentes do aumento da concentração de nutrientes e
interferências nos seus múltiplos usos;
Supereutrófico Corpos d’água com alta produtividade em relação às condições naturais, de baixa
transparência, em geral afetados por atividades antrópicas, nos quais ocorrem com frequência
alterações indesejáveis na qualidade da água, como a ocorrência de episódios florações de
algas, e interferências nos seus múltiplos usos;
Hipereutrófico Corpos d’água afetados significativamente pelas elevadas concentrações de matéria orgânica e
nutrientes, com comprometimento acentuado nos seus usos, associado a episódios florações
de algas ou mortandades de peixes, com consequências indesejáveis para seus múltiplos usos,
inclusive sobre as atividades pecuárias nas regiões ribeirinhas.
Modelo Simplificado
Estimativa da Concentração de Fósforo em corpos hídricos
(reservatórios)
Fonte
Tipo Valores
típicos
Unidade
Drenagem Áreas de matas
e florestas
10 kgP/km2.ano
Áreas agrícolas 50 kgP/km2.ano
Áreas urbanas 100 kgP/km2.ano
Esgotos Domésticos 0,4 kgP/hab.ano
Classe de trofia Concentração de fósforo
total na represa (mg/m3)
Ultraoligotrófico < 5
Oligotrófico < 10 - 20
Mesotrófico 10 - 50
Eutrófico 25 - 100
Hipereutrófico > 100
Faixas aproximadas de valores de fósforo
total para os principais graus de trofia
P = concentração de fósforo no corpo
d’água (gP/m3)
L = carga afluente de fósforo (kgP/ano)
V = volume da represa (m3)
t = tempo de residência (ano)
310
)21
.(.tt
VP
L
]ano [ sQ
Vt
V: Volume do Reservatório
Q: Vazão média do Afluente
(tributários + esgotos) (m3/ano)
Aplicação do IET
1. Com os dados de Absorbância obtidos no Laboratório, calcule as concentrações de Fósforo Total (mg/L) para os pontos amostrados no rio Lambari. 2. Calcule o IET aos Pontos de coleta do rio Lambari (P1 a P4). 3. Classifique o estado trófico dos Pontos amostrados.