ÁGUAÁGUA

FACULDADE DE ENGENHARIA

Profa. Aline Sarmento ProcópioProfa. Aline Sarmento ProcópioDep. Engenharia Sanitária e AmbientalDep. Engenharia Sanitária e Ambiental

A água na naturezaA água na natureza-- O CICLO HIDROLÓGICOO CICLO HIDROLÓGICO --

Precipitação

EvaporaçãoEscoamento superficial

Detenção

Evaporação

Evapotranspiração

Escoamento subterrâneo

Infiltração

Purificação e reciclagem da água

Ciclo HidrológicoCiclo Hidrológico

Braga et al., 2005

Água doceÁgua subterrânea

0,6% Biota0,0001%

Rios0,0001%Lagos

Distribuição global da água Distribuição global da água

Água doce acessível

Oceanos e lagos salinos97,4%

Água doce2,6%

Calotas polares e geleiras2%

Umidadedo solo0,005%

0,0001%

Vapor d’águaatmosférico0,001%

0,014%

Lagos 0,007%

É UM DE NOSSOS RECURSOS MAIS MAL ADMINISTRADOS

Miller Jr., 2007

ConamaConama 357 de 25 de março 2005 357 de 25 de março 2005

�� “Dispõe sobre a classificação dos corpos de água e d iretrizes “Dispõe sobre a classificação dos corpos de água e d iretrizes ambientais para o seu enquadramento, bem como estab elece as ambientais para o seu enquadramento, bem como estab elece as condições e padrões de lançamento de efluentes, e d á outras condições e padrões de lançamento de efluentes, e d á outras providências.”providências.”

�� aguas doces: salinidade < 0,5 ‰;aguas doces: salinidade < 0,5 ‰;�� aguas salobras: 0,5 ‰ > salinidade < 30 ‰;aguas salobras: 0,5 ‰ > salinidade < 30 ‰;�� aguas salinas: salinidade > 30 ‰;aguas salinas: salinidade > 30 ‰;

�� ambiente lêntico: água parada, movimento lento ou estagnado;ambiente lêntico: água parada, movimento lento ou estagnado;�� ambiente lótico: a águas continentais moventes;ambiente lótico: a águas continentais moventes;

�� DA CLASSIFICACAO DOS CORPOS DE ÁGUADA CLASSIFICACAO DOS CORPOS DE ÁGUA•• DocesDoces

�� I I -- classe especial: classe especial: •• a) ao abastecimento para consumo humano, com desinf ecção;a) ao abastecimento para consumo humano, com desinf ecção;•• b) a preservação do equilíbrio natural das comunida des aquáticasb) a preservação do equilíbrio natural das comunida des aquáticas ; ;

e,e,•• c) a preservação dos ambientes aquáticos em unidade s de c) a preservação dos ambientes aquáticos em unidade s de

conservação de proteção integral.conservação de proteção integral.

�� classe 1: águas que podem ser destinadas:classe 1: águas que podem ser destinadas:•• a) ao abastecimento para consumo humano, apos trata mento a) ao abastecimento para consumo humano, apos trata mento

simplificado;simplificado;•• b) a proteção das comunidades aquáticas;b) a proteção das comunidades aquáticas;•• c) a recreação de contato primário, tais como nataç ão, esqui c) a recreação de contato primário, tais como nataç ão, esqui

aquático e mergulho, conforme Resolução CONAMA no 2 74, de aquático e mergulho, conforme Resolução CONAMA no 2 74, de 2000;2000;

•• d) a irrigação de hortaliças que são consumidas cru as e de frutas d) a irrigação de hortaliças que são consumidas cru as e de frutas que se desenvolvam rentes ao solo e que sejam inger idas cruas que se desenvolvam rentes ao solo e que sejam inger idas cruas sem remoção de película; esem remoção de película; e

•• e) a proteção das comunidades aquáticas em Terras I ndígenas.e) a proteção das comunidades aquáticas em Terras I ndígenas.•• e) a proteção das comunidades aquáticas em Terras I ndígenas.e) a proteção das comunidades aquáticas em Terras I ndígenas.

�� classe 2: águas que podem ser destinadas:classe 2: águas que podem ser destinadas:•• a) ao abastecimento para consumo humano, apos trata mento a) ao abastecimento para consumo humano, apos trata mento

convencional;convencional;•• b) a proteção das comunidades aquáticas;b) a proteção das comunidades aquáticas;•• c) a recreação de contato primário, tais como nataç ão, esqui aquático e c) a recreação de contato primário, tais como nataç ão, esqui aquático e

mergulho, conforme Resolução CONAMA no 274, de 2000 ;mergulho, conforme Resolução CONAMA no 274, de 2000 ;•• d) a irrigação de hortaliças, plantas frutíferas e de parques, jardins, d) a irrigação de hortaliças, plantas frutíferas e de parques, jardins,

campos de esporte ecampos de esporte e•• lazer, com os quais o publico possa vir a ter contat o direto; elazer, com os quais o publico possa vir a ter contat o direto; e•• e) a aqüicultura e a atividade de pesca.e) a aqüicultura e a atividade de pesca.

�� classe 3: águas que podem ser destinadas:classe 3: águas que podem ser destinadas:•• a) ao abastecimento para consumo humano, apos trata mento a) ao abastecimento para consumo humano, apos trata mento

convencional ou avançado;convencional ou avançado;•• b) a irrigação de culturas arbóreas, cerealíferas e forrageirasb) a irrigação de culturas arbóreas, cerealíferas e forrageiras ;;•• c) a pesca amadora;c) a pesca amadora;•• d) a recreação de contato secundário; ed) a recreação de contato secundário; e•• e) a dessedentarão de animais.e) a dessedentarão de animais.

Uso global de água doce superficialUso global de água doce superficial

�� Usamos cerca de 54 % do escoamento superficial disp onívelUsamos cerca de 54 % do escoamento superficial disp onível�� Uso direto: 34%Uso direto: 34%�� Uso indireto: 20% (ex.: navegação, diluição de Uso indireto: 20% (ex.: navegação, diluição de

poluentes, ...)poluentes, ...)

•• 70% da água retirada70% da água retirada �������� irrigação de 1/5 das plantações irrigação de 1/5 das plantações mundiais (produzem 40% dos alimentos)mundiais (produzem 40% dos alimentos)mundiais (produzem 40% dos alimentos)mundiais (produzem 40% dos alimentos)

•• 20%20%�������� indústriaindústria•• 10%10%�������� residênciasresidências

�� Estimativa de uso da água doce sup. até 2025: 70 Estimativa de uso da água doce sup. até 2025: 70 -- 90 %90 %

Pegada hídrica Pegada hídrica –– um exemploum exemplo

De acordo com um relatório da UNESCO de 2010 (De acordo com um relatório da UNESCO de 2010 ( The green, blue The green, blue and grey water footprint of farm animals and animal productsand grey water footprint of farm animals and animal products ) )

temtem--se que:se que:→→→→→→→→ para a produção de 1 kg de carne bovina são gastos para a produção de 1 kg de carne bovina são gastos

aproximadamente 15.000 litros de água.aproximadamente 15.000 litros de água.

Supondo um banho diário de 10 minutos (gasto aproxi mado de Supondo um banho diário de 10 minutos (gasto aproxi mado de 100 litros), ao fim do mês seriam 3.000 l100 litros), ao fim do mês seriam 3.000 l de água.de água.

Economizamos mais água não comendo 1 kg de carne do que Economizamos mais água não comendo 1 kg de carne do que deixando de tomar banho por 5 meses!deixando de tomar banho por 5 meses!

Disponibilidade de recursos hídricos Disponibilidade de recursos hídricos superficiais no Brasilsuperficiais no Brasil

• Cerca de 23% de água doce do planeta estão na América do Sul;

• Grande parte concentrada no Rio Amazonas, o maior rio do mundo emextensão e volume d’água, que corta seis países: Brasil, Peru, Equador,Colômbia, Venezuela e Bolívia.

O Brasil possui cerca de 17 % da água doce disponível no mundo

68,5% está na Região Norte 31,5% no resto do país

Atendem 95% da população

Atendem 5 % da população

6% no Sudeste

Fonte: http://www.ambiente.sp.gov.br

Águas subterrâneasÁguas subterrâneas

Área derecarga do aquífero

Área de recarga do aquífero não confinado

Infiltração

Sup. do lençol freático

Infiltração Lago

Poço artesiano

(com bomba)

Poço artesiano

aquíferoConfinado(áreas de afloramento)

Material pouco permeável

Área de recarga do aquífero não confinado

Miller Jr., 2007

Águas subterrâneasÁguas subterrâneas

� Importantes cidades do país dependem integral ou parcialmente da água subterrânea para abastecimento, como, por exemplo:

• ~ 50% dos municípios de São Paulo, 70% dos municípios de Maranhão, 80% dos municípios de Piauí, Mossoró e Natal (RN), Maceió (AL), Região Metropolitana de Recife (PE) e Barreiras (BA).

� Aqüíferos Guarani� um dos mais importantes do mundo: abrange os estados de GO, MG, SP, MS, PR, SC e RS, e os países Paraguai, Uruguai e Argentina

� extensão de 1,2 x106 km2 (840.000 km2 no Brasil)

� reservas estimadas: cerca de 45 mil km3

Volume médio anual consumido no mundo= 3.500 km3

A alteração da qualidade da água agrava o problema da escassez desse recurso (qualidade x quantidade)

Gasto atual com saneamento no mundo: ~ US$ 80 bilhões�

ainda assim, 25 milhões de pessoas no mundo morrem por ano em virtude de doenças transmitidas pela água (OMS).

Qualidade da ÁguaQualidade da Água

virtude de doenças transmitidas pela água (OMS).

Maior problema no Brasil���� despejo de efluentes domésticos

Rio Tietê: efluentes domésticos + alta carga orgânica industrial

�Atravessa a RMSP com Qmédia= 82 m3/s (40% são esgotos não tratados)

Densidade: ~ 800 vezes superior à densidade do ar � varia com a temperatura, a concentração de substâncias dissolvidas, a pressão e com a concentração de sais dissolvidos

Características físicas da águaCaracterísticas físicas da água

Calor específico � alto� variações de T relativamente pequenas, para grandes quantidades de calor liberado/absorvido.

∗ ex: Efluentes aquecidos no meio aquático x biota aquática

Viscosidade: diminui com o aumento de T∗ ex: algas (não são dotadas de mecanismos de locomoção própria)� flutua por atrito de sua sup. com a água

4

Braga et al., 2005

Penetração de luz: - fotossíntese- conversão em calor

� Fatores que podem afetar a penetração de luz: cor (reflexão de luz) e turbidez (material em suspensão)

Características físicas da águaCaracterísticas físicas da água

Cor real Cor aparente

Tensão superficial�Toda molécula de água é polarizada � sofre e exerce atração das moléculas vizinhas

�Na superfície líquida essa atração é maior� “película”

�Detergentes: diminuem a tensão superficial� não desejável

105°

+

-

���� Solvente universal – algumas das substâncias dissolvidas nas águas

naturais são essenciais para a sobrevivência de organismos aquáticos� ex.:

sais de fósforo e de nitrogênio

Características químicas da águaCaracterísticas químicas da água

���� pH – para a sobrevivência de organismos aquáticos deve ser mantido entre

6,5 e 8,5

Características biológicas da águaCaracterísticas biológicas da água

� organismos: ocorrem quando há condições físicas e químicas apropriadas no meio aquático �surge uma cadeia alimentar: produtores, consumidores de várias ordens e decompositores

Usos da águaUsos da água

Braga et al., 2005

Usos da água Usos da água

• Consuntivos

– Abastecimento humano

– Dessedentação de animais– Dessedentação de animais

– Abastecimento de água indústria

– Irrigação

Não consuntivos

– Geração de energia elétrica

– Recreação/lazer

– Harmonia paisagística e manutenção das condições climáticas

– Proteção e preservação conservação da flora – Proteção e preservação conservação da flora e fauna

– Navegação

– Pesca

– Diluição de despejos

Conflito de interessesConflito de interesses

� Poluição x contaminação (substâncias nocivas à saúde e a espécies da vida aquática: microrganismos patogênicos)

� Fontes pontuais e difusas

São bem localizadas, fáceis

de identificar e de monitorar

Alteração da qualidade da água Alteração da qualidade da água

Escoamento superficial urbano,escoamento superficial de áreas

agrícolas e deposição atmosférica

Espalham-se por toda a cidade,são difíceis de identificar e tratar

Descarga de efluentes a partir

de indústrias e de estações

de tratamento de esgoto

monitorar

Braga et al., 2005

Principais Fontes Poluidoras de Águas SuperficiaisPrincipais Fontes Poluidoras de Águas Superficiais

� Esgoto doméstico;

� Efluentes industriais;

� Águas pluviais, carreando impurezas do solo ou contendo esgotos lançadosnas 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 conseqüências da erosão.

� Infiltração dos poluentes das águas superficiais;

� Vazamento de tubulações ou depósitos subterrâneos;

� Resíduos de outras fontes: cemitérios, minas, depósitos de materiaisradioativos.

Principais Fontes Poluidoras de Águas SubterrâneasPrincipais Fontes Poluidoras de Águas Subterrâneas

Principais poluentes aquáticos Principais poluentes aquáticos Constituinte Parâmetro

RepresentativoPossível Efeito Poluidor

Matéria Orgânica Biodegradável

DBO Consumo de Oxigênio, mortandade de peixes, condições sépticas.

Matéria orgânica não biodegradável

Pesticidas, alguns detergentes, petróleo,

outros

Toxicidade, espumas, maus odores, dentre outros.

Metais (Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Zn, etc.)

Toxicidade, problema de disposição do lodo na agricultura, contaminação da

água subterrânea.água subterrânea.

Nutrientes Nitrogênio e Fósforo Eutrofização, toxicidade aos peixes (amônia), doenças em recém nascidos

Organismos patogênicos Coliformes Doença de veiculação hídrica.

Sólidos inorgânicos dissolvidos

Sólidos dissolvidos, condutividade elétrica.

Salinidade excessiva, prejuízo às plantações (irrigação), toxicidade a

plantas, problemas de permeabilidade no solo (sódio).

Sólidos em Suspensão Sólidos Suspensos Totais Problemas estéticos, deposição de lodo, proteção de patógenos, adsorção de

poluentes

AUTODEPURAÇÃO AUTODEPURAÇÃO

Pode ocorrer quando um corpo d’água recebe uma carga de matéria orgânica biodegradável.

Processos físicos� diluição e sedimentação

Processos químicos� oxidação

Processos biológicos� consumida pelos decompositores aeróbios e anaeróbios Processos biológicos� consumida pelos decompositores aeróbios e anaeróbios � transformação de compostos orgânicos de cadeia mais complexas (proteínas e gordura) em compostos de cadeia mais simples (amônia, aminoácidos, dióxido de carbono, metano, gás sulfídrico)

� Há decréscimo de O2 na água em função da respiração dos decompositores

Vida aquáticasuperiortipos de

organismos

AUTODEPURAÇÃO AUTODEPURAÇÃO

Vida aquática superior

Organismos mais

resistentes, bactérias e fungos (aeróbios)

Bactérias e fungos

(anaeróbios)

Organismos mais

resistentes 9 mg/l

Esgotodoméstico

Zona de degradação

Zona de Decomposição

ativa

Zona de recuperação

Zona limpa

9 mg/l

oxigênio dissolvido

Demanda bioquímica de oxigênio

organismos

Miller Jr., 2007

Zona limpa

300 mg/l

DBO5,20� DBOtempo, temperatura

DBO5,20 (esg. om.) ≅ 300 mg/l

Processos poluidores das águasProcessos poluidores das águas

Assoreamento : acúmulo de substâncias minerais(areia e argila) ou orgânicas (lodo) em um corpod’água,o que provoca a redução de suaprofundidade e de seu volume útil.

Erosão:

� nos rios: escoamento das águas,erosão da própria margem

� no entorno: práticas agrícolasinadequadas, infra-estrutura precária daurbanização, modificação da velocidade do cursod’água

Lixo nas águas do Pacífico Lixo nas águas do Pacífico

�� Entre o litoral da Califórnia e o Entre o litoral da Califórnia e o Havaí e no JapãoHavaí e no Japão �������� uma área uma área enorme, de tamanho incerto:enorme, de tamanho incerto:

•• o Lixão do Pacífico (6 milhões o Lixão do Pacífico (6 milhões de t de plástico)de t de plástico)

•• Estimativa da área: maior do Estimativa da área: maior do que a soma das áreas de que a soma das áreas de Espírito Santo, Rio de Janeiro e Espírito Santo, Rio de Janeiro e Espírito Santo, Rio de Janeiro e Espírito Santo, Rio de Janeiro e Minas Gerais. Minas Gerais.

EUTROFIZAÇÃOEUTROFIZAÇÃO

� Aumento natural, ou artificial, das concentrações

de nutrientes (P e N), principalmente fósforo e nitrogênio nos sistemas

aquáticos.

� Causas:

• Esgotos• Drenagem superficial de N e P• Fertilizantes• Resíduos orgânicos pecuária

EutrofizaçãoEutrofização

�� Excesso de nutrientes Excesso de nutrientes �������� aumento aumento significativo de algas e significativo de algas e cianobactérias (fotossintetizantes)cianobactérias (fotossintetizantes)

algumas liberam toxinasalgumas liberam toxinas

�� bloqueio da luz solar e redução de bloqueio da luz solar e redução de OO22 ::�������� plantas enraizadas passam a ter plantas enraizadas passam a ter

dificuldades para efetuarem a dificuldades para efetuarem a fotossíntese; fotossíntese;

�������� animais não resistem à animais não resistem à diminuição de Odiminuição de O 22 e alimento.e alimento.

� Acidificação: abaixamento do pH � contribui para a degradação da vegetação e da vida aquática.

� Ainda� problemas para abastecimento de água e produção de energia elétrica:

Acidificação Acidificação

de energia elétrica: • desgastes nos equipamentos, tubulações, turbinas e

bombas .