Oxigênio dissolvido em sistemas aquáticos

8/6/2019 Oxignio dissolvido em sistemas aquticos

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QUMICA NOVA NA ESCOLA N 22, NOVEMBRO 2005

QUMICAESOCIEDADE

A seo Qumica e sociedade apresenta artigos que focalizam diferentes inter-relaes entre Cincia e sociedade,

procurando analisar o potencial e as limitaes da Cincia na tentativa de compreender e solucionar problemas sociais.

Neste nmero a seo apresenta dois artigos.

LL

Recebido em 29/4/04, aceito em 9/5/05

Oxignio dissolvido em sistemas aquticos

Todas as formas de vida exis-tentes na Terra dependem dagua. Apesar da maior parte da

superfcie do nosso planeta ser reco-berta por gua, 97,3% da gua domundo gua salgada, inadequadapara beber e para a maioria dos usosagrcolas. Os lagos e rios so as prin-cipais fontes de gua potvel; porm,constituem menos de 0,01% do su-primento total de gua (Baird, 2002;

Azevedo, 1999). Adicionando aos riose lagos a gua subterrnea a menosde 800 m da superfcie, a gua docefacilmente disponvel representa ape-nas 0,3% do volume total na Terra.

Diante da disponibilidade restritade guas naturais para consumo hu-mano e da sua crescente poluio, importante entender os processosqumicos que nelas ocorrem e como

o uso do conhecimento qumico podeser empregado na avaliao da qua-lidade da gua. Pretende-se neste ar-tigo, portanto, fornecer alguns subs-dios tericos ao professor de Qumicado Ensino Mdio para a abordagemdo tema gua numa perspectiva

ambiental, proposta esta j discutidanesta revista (Silva, 2003).

Pode-se considerar a qumica dasguas naturais dividida em duas cate-gorias de reaes mais comuns: asreaes cido-base e as de oxidao-reduo (redox). Os fenmenos ci-do-base e de solubilidade controlamo pH e as concentraes de ons inor-gnicos dissolvidos na gua, comoo carbonato e o hidrogenocarbonato,enquanto o teor de matria orgnicae o estado de oxidao de elementoscomo nitrognio, enxofre e ferro, en-tre outros presentes na gua, sodependentes da presena de oxig-nio e das reaes redox.

Oxignio dissolvido: propriedades e

solubilidade

O agente oxidante mais impor-

tante em guas naturais o oxigniomolecular dissolvido, O2(Baird, 2002).

Em uma reao envolvendo transfe-rncia de eltrons, cada um dos to-mos da molcula reduzido do esta-do de oxidao zero at o estado deoxidao -2, formando H

2O ou OH.

As semi-reaes de reduo do O2em soluo cida e neutra so, res-pectivamente:

O2 + 4H+ + 4e 2H2O

E = 1,229 V (1)

O2 + 2H2O + 4e 4OH

E = 0,401 V (2)

A concentrao de oxignio dis-solvido (OD) em um corpo dgua1

qualquer controlada por vrios fato-res, sendo um deles a solubilidade dooxignio em gua.

A solubilidade do OD na gua, co-mo para outras molculas de gasesapolares com interao intermolecu-lar fraca com gua, pequena devido caracterstica polar da molcula degua (Tabela 1). A presena do O

2na

gua se deve, em parte, sua disso-luo do ar atmosfrico para a gua:

O2(g) O2(aq) (3)

cuja constante de equilbrio apropria-da a constante da Lei de Henry2,KH. Outra fonte importante de oxigniopara gua a fotossntese.

Para o processo de dissoluo doO2, KH definida como:

KH

= [O2(aq)]/pO2 (4)

Antonio Rogrio Fiorucci e Edemar Benedetti Filho

Nos ecossistemas aquticos, as reaes de oxidao e reduo exercem papel primordial na manuteno da vida. Nopresente artigo, so discutidos: a importncia do oxignio dissolvido como agente oxidante, os fatores que afetam suasolubilidade, o balano de oxignio dissolvido nos sistemas aquticos e suas variaes com a profundidade da colunadgua. Essas informaes podem ser utilizadas pelo professor do ensino mdio na abordagem dos temas estruturadoresQumica e hidrosfera e Reconhecimento e caracterizao das transformaes qumicas descritos nos ParmetrosCurriculares Nacionais.

oxignio dissolvido, ecossistemas aquticos, oxidao-reduo


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QUMICA NOVA NA ESCOLA N 22, NOVEMBRO 2005Oxignio dissolvido em sistemas aquticos

onde pO2 a presso parcial dooxignio atmosfrico.

O valor de KH para o O2 a tempe-ratura de 25 C de 1,29 x 103 mol L1

atm1.Desta forma, como no nvel do mar

a presso atmosfrica de 1 atm e acomposio mdia em volume oumolar do ar seco de 21% de O2, po-

de-se estimar a pres-so parcial do oxi-gnio como sendo0,21 atm. Substituin-do esse valor depresso na expres-so da constante de equilbrio deHenry rearranjada, tem-se:

[O2] = KH pO2 =1,29 x 103 mol L1 atm1 x 0,21 atm

= 2,7 x 104 mol L1

Portanto, estima-se a solubilidadedo O2 em gua, a 25 C e no nvel domar, como sendo 8,6 mg L1. Esse va-lor apresenta uma concordnciarazoavelmente boa com o valor me-dido de 8,11 mg L1 mostrado na Ta-bela 1 (Connell, 1997).

Como a solubilidade proporcio-nal presso parcial2 de O

2([O

2] =

KHpO2), pode-se inferir que a umadada temperatura a solubilidade dooxignio na gua decresce com o au-mento da altitude, pois com o aumen-

to da altitude h uma diminuio dapresso atmosfrica e o oxignio,sendo um dos componentes do ar,ter sua presso parcial tambm re-duzida. Como a composio do ar se-co em termos de O

2 praticamente

constante em altitudes modestas,poderamos dizer que a diminuioda presso parcial de O2 ser prati-camente proporcional diminuioda presso atmosfrica.

Um fator mais importante que a

altitude no controle da solubilidade doO2 na gua a temperatura. Como asolubilidade dos gases em gua di-minui com a elevao da temperatu-ra3, a quantidade de oxignio que sedissolve a 0 C (14,2 mg L1) maisdo que o dobro da que se dissolve a35 C (7,0 mg L1). A Figura 1 ilustraesse fato. Deste modo, guas de rios

ou lagos aquecidasartificialmente comoresultado de polui-o trmica contmmenos OD. A polui-o trmica ocorre

freqentemente como resultado daoperao de usinas geradoras deenergia eltrica, que retiram gua friade um rio ou lago e a utilizam pararefrigerao, devolvendo continua-mente gua aquecida sua origem.

Baseado na solubilidade do O2

,fica notrio que os organismos aqu-ticos tropicais tm menos oxigniodisponvel do que os de ambientesaquticos de clima temperado. Essaconstatao assume importnciaquando se considera que nos lagosprximos ao Equador a temperaturapode atingir at 38 C (Esteves, 1998).Isto no significa que os organismosem um lago prximo do Equador iroter problemas para sobreviver, poisesto adaptados para essas condi-

es ambientais.Embora insignificante quandocomparada temperatura, a salini-dade tambm influencia na capacida-de da gua em dissolver oxignio. Oaumento da salinidade diminui a solu-bilidade do O2 na gua. Assim, aquantidade de minerais ou a presen-a de elevadas concentraes desais dissolvidos na gua em decor-rncia de atividades potencialmentepoluidoras podem, mesmo que empequena intensidade, influenciar o

teor de OD na gua. Desta forma, asalinidade a principal causa do me-nor valor de OD nas guas salgadas,em relao ao mesmo valor em guasdoces em condies idnticas detemperatura e presso atmosfrica.

Alm da temperatura, presso esalinidade que controlam a solubili-dade do oxignio na gua, existemoutros fatores bioqumicos e climti-cos que tambm influenciam o teor

de OD e que sero discutidos no textoa seguir.

O balano de oxignio dissolvido

nos sistemas aquticos

Dentre os gases dissolvidos nagua, o oxignio um dos mais im-portantes na dinmica e caracteriza-o dos ecossistemas aquticos (Es-teves, 1998). As principais fontes deoxignio para a gua so a atmosferae a fotossntese. Por outro lado, asperdas de oxignio so causadas pe-lo consumo pela decomposio damatria orgnica (oxidao), por per-das para a atmosfera, respirao deorganismos aquticos, nitrificao4 e

oxidao qumica abitica de subs-tncias como ons metlicos - ferro(II)e mangans(II) -, por exemplo.

Essas diversas transformaes doO

2nos sistemas aquticos so repre-

sentadas esquematicamente na Figu-ra 2.

Nas condies naturais de um sis-tema aqutico no poludo, o mate-rial mais habitualmente oxidado pelooxignio dissolvido na gua a mat-ria orgnica de origem biolgica, co-mo a procedente de plantas mortas

e restos de animais. Esse processode oxidao, chamado de degrada-o aerbica, ocorre em gua ricasem oxignio, ou seja, que possuemnveis de oxignio prximos de 100%de saturao5, e mediado por micro-organismos aerbicos. A reao qu-mica envolvida pode ser expressa deforma simplificada supondo que amatria orgnica seja em sua totali-dade carboidrato polimerizado

Tabela 1: Solubilidade de alguns gasesem gua e constantes da Lei de Henrya

(adaptado de Connell, 1997).

Gs Solubilidade / KH /mg L1 mol L1 atm1

O2 8,11 1,29 x 103

N2 13,4 6,21 x 104

CH4 24 1,34 x 103

aValores para presso atmosfrica de 1atm e temperatura de 25 C.

Figura 1: Solubilidade do gs oxignio emgua a vrias temperaturas, na pressoatmosfrica de 1 atm (760 mmHg). Osvalores de solubilidades para construodo grfico foram consultados no seguintestio na Internet: http://www.tps.com.au/handbooks/93BFDOv2_1.PDF).

No controle da

solubilidade do O2

nagua, a temperatura o

fator mais importante


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(Guimares e Nour, 2001), com umafrmula emprica aproximada deCH

2O:

(CH2O)n + nO2

nCO2 + nH2O (5)Considerando a matria orgnica

(MO) de uma forma mais complexa,pode-se substituir a Eq. 5 pela Eq. 6:

MO(C,H,N,S) + 5O2 CO

2+

H2O+ NO3+ SO4

2 (6)

O consumo de oxignio por essesprocessos, em condies naturais, compensado pelo oxignio produzidona fotossntese e pelo reabastecimen-to de oxignio com a aerao da gua

atravs do fluxo da gua em cursosdgua e rios pouco profundos. Porm,a gua estagnada ou a que estsituada prxima ao fundo de um lagode grande profundidade est, com fre-qncia, quase completamente semoxignio, devido sua reao com amatria orgnica e falta de qualquermecanismo que possibilite sua repo-sio com rapidez, j que a difuso,possvel forma de reposio de O

2,

um processo lento.Substanciais redues no OD po-

dem ocorrer nos ambientes aquticos,com implicaes ambientais severas,se quantidades significativas de mat-ria orgnica forem a eles incorporadas.Essa situao ocorre normalmentecom o lanamento de esgotos doms-ticos e de efluentes industriais ricos emmatria orgnica nos corpos dgua.O aumento da matria orgnica resultana maior taxa de respirao de micro-organismos, dando origem elevao

das quantidades de CO2

e metano (oltimo produzido apenas por degrada-o anaerbica) e, principalmente, emuma demanda de oxignio, cuja dis-ponibilidade pequena devido suasolubilidade bastante limitada na gua.

Para avaliar a qualidade da guaquanto concentrao de OD e a pre-sena de cargas poluidoras ricas emmaterial orgnico, alguns parmetroscomo o teor de OD e a DBO (deman-da bioqumica de oxignio) devem serdeterminados. Uma descrio do sig-nificado qumico e biolgico dessesparmetros apresentada na Tabela2. Os valores de DBO de esgotos e

alguns efluentes industriais so mos-trados na Tabela 3.No raro que guas poludas

com substncias orgnicas associa-das a resduos de animais e de ali-mentos ou a esgoto apresentem umademanda de oxignio superior solu-bilidade de equilbrio mxima de oxi-gnio. Sob tais circunstncias, a me-nos que a gua seja continuamenteaerada, a depleo de oxignio seralcanada rapidamente.

A construo de represas sobre

reas de florestas tambm pode re-sultar na formao de lagos com altademanda de oxignio dissolvido.Nessas represas, a grande quantida-de de fitomassa inundada6, ao se de-compor, consome grande quantidadede OD, gerando dficits altos de oxi-gnio. Os primeiros anos aps a inun-dao correspondem ao perodo demaior demanda de oxignio. Assim,no raramente, toda a coluna dgua7

pode tornar-se desoxigenada.

Decomposio anaerbica da

matria orgnica

Em baixa quantidade ou ausnciade OD, microorganismos anaerbi-cos e facultativos8, principalmente asbactrias, desenvolvem a degrada-o e decomposio da matria org-

nica, atravs do processo de degra-dao anaerbica. A reao de de-gradao anaerbica pode ser ex-pressa de maneira simplificada:

(7)

Esse processo no requer nenhu-ma demanda por OD presente no cor-po dgua, sendo uma parte docarbono oxidada (para CO2) e a parterestante reduzida9 (para CH

4). O

metano e o dixido de carbono pro-duzidos so liberados no interior damassa de gua e, posteriormente, naatmosfera, resultando na remoo decarbono orgnico e da demanda deoxignio do sistema. Esse processoocorre em pntanos, nos sedimentosde fundo enriquecidos com matriaorgnica, assim como em corposdgua impactados pela poluio deresduos orgnicos. Dado que ometano produzido nesse processo praticamente insolvel em gua, eleforma bolhas que podem ser obser-

vadas em zonas pantanosas. Poresse motivo, o metano j foi conhe-cido como gs dos pntanos.

Variaes e perfis verticais de OD

No raro encontrar ao mesmotempo condies aerbicas e anae-rbicas em partes diferentes do mes-mo lago, particularmente no vero,devido ocorrncia de uma estratifi-cao estvel em camadas de guadiferenciadas, como representado naFigura 3. A gua prxima da superfcie

do lago aquecida atravs da absor-o de luz solar por materiais biol-gicos, enquanto a parte que estabaixo do nvel de penetrao da luzsolar permanece fria. Como a guamorna menos densa que a gua fria(a temperaturas prximas dos 4 C10),a camada superior flutua sobre acamada inferior, ocorrendo poucatransferncia de massa entre elas. Acamada superior geralmente contm

Figura 2: Balano de oxignio dissolvido nos sistemas aquticos; os processos acele-rados ou aumentados pela descarga de materiais orgnicos so indicados por setasverdes (adaptado de Connell, 1997).



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A dificuldade de usar aDQO como ndice para ademanda de oxignio que

a soluo cida de dicro-mato um oxidante to for-te que oxida substnciasque consumiriam oxigniomuito lentamente em guasnaturais, e que, portanto,no constituem uma amea-a real para seu contedode oxignio.

Tabela 2: Alguns parmetros para avaliao da qualidade de uma gua relacionados com a qumica de oxidao-reduo (adaptaoda tabela disponvel em stio do Ministrio do Meio Ambiente na Internet: http://www.mma.gov.br/port/srh/acervo/publica/doc/zoneamen/anexo2.pdf).

Parmetro

Oxigniodissolvido(OD)

Demandabioqumicade oxignio(DBO)

Demandaqumica deoxignio

(DQO)

Caractersticas gerais

Representa a quantidade de oxignio molecular (O2) dissol-vido na gua; Expresso, geralmente, em mg L-1 ou porcentagem de satu-rao em uma dada temperatura e presso.

Provm naturalmente de processos dedissoluo/aerao das guas e comoproduto da reao de fotossntese; Varia em funo da temperatura e sali-nidade da gua e da presso atmosfrica; Redues significativas nos teores de

OD podem ser provocadas por despejosde origem orgnica (esgotos e algunsefluentes industriais) e/ou com elevadatemperatura, que pode diminuir a solubi-lidade do oxignio na gua.

Origem na gua e fatores de alterao

Ocorre naturalmente nas guas em n-vel reduzido em funo da degradaode matria orgnica (folhas, animais mor-tos, fezes de animais); Aumentos de DBO so provocados porefluentes de origem predominantementeorgnica; A DBO mdia para gua superficial nopoluda nos EUA cerca de 0,7 mg L1,que consideravelmente menor que a

solubilidade do O2 em gua (8,1 mg L1 a25 C); Valores de DBO de guas residuais,efluentes ou esgotos de indstrias soem geral de vrias centenas de mg L -1; guas seriamente poludas apresentamDBO maior que 10 mg L-1.

Parmetro mais usual de indicao da poluio por matriaorgnica; A determinao envolve a medida do oxignio dissolvidoutilizado pelos microrganismos na oxidao bioqumica damatria orgnica; A DBO avaliada experimentalmente determinando a con-centrao de OD antes e aps um perodo durante o qual umaamostra de gua mantida no escuro a temperatura de 20 ou25 C. A DBO igual quantidade de oxignio consumida comoresultado da oxidao de matria orgnica dissolvida da amostra.

As reaes de oxidao so catalisadas pela ao de bactriasj presentes na amostra de gua natural; Usualmente, permite-se que a reao se prolongue por 5 diasantes da determinao do oxignio residual. A demanda deter-minada por este tipo de teste (DBO5) corresponde a cerca de80% do que seria determinada se o experimento fosse realizadoaps um perodo de tempo muito longo - o que naturalmenteno prtico, A DBO expressa em mg L-1(miligramas de O2 por litro de H2O); A DBO empregada na determinao da quantidade aproxi-mada de oxignio que ser necessria para oxidar biologica-mente a matria orgnica presente na gua.

Possibilita uma determinao mais rpida da demanda deoxignio de uma amostra de gua do que a DBO; Representa a quantidade de oxignio necessria para oxidao

da matria orgnica atravs de um agente qumico; um parmetro utilizado no monitoramento de sistemas detratamento de efluentes e na caracterizao de efluentes indus-triais; Usualmente o on dicromato, Cr2O7

2, na forma de um de seussais, como o Na2Cr2O7, dissolvido em cido sulfrico, resul-tando em um poderoso agente oxidante. Esta soluo preparada usada no lugar do O2 para oxidar a matria orgnica presentena amostra. A semi-reao de reduo do on dicromato duran-te a oxidao da matria orgnica : Cr2O7

2 + 14H+ + 6e2Cr3+ + 7H2O. A DQO tambm expressa em mg L

-1; A DQO est relacionada com a matria orgnica total - nobiodegradvel e biodegradvel. O teste de DQO importantena medida da matria orgnica em despejos que contenhamsubstncias txicas vida, inclusive as bactrias e outros micro-organismos que oxidam a matria orgnica biodegradvel;

A diferena entre DBO e DQO que a ltima refere-se oxi-dao de matria orgnica e outros compostos atravs de rea-gentes qumicos, enquanto na DBO essa oxidao realizadapor microorganismos.

Aumentos de DQO decorrem principal-mente de despejos de origem industrial; O teste valioso na medida de matria

orgnica em efluentes que contenhamsubstncias txicas. Neste caso, valoresde DBO baixos so encontrados mesmona presena de grande quantidade de ma-tria orgnica, pois as substncias txicaslevam morte os microorganismos quecatalisam a decomposio aerbica damatria orgnica; A DQO em um efluente industrial, emgeral, mais alta que a DBO, em virtudeda maior facilidade com que grande n-mero de compostos pode ser oxidado porvia qumica em vez da via biolgica. Essescompostos que so oxidados apenas porvia qumica so os chamados no biode-gradveis.

Potencialde oxi-reduo(POR oupE)

Mede a capacidade de oxidao ou reduo de uma subs-tncia ou amostra; A medida do potencial de oxi-reduo de uma amostra feitapor meio de dois eletrodos que medem uma diferena depotencial que correlacionvel com o grau de oxidabilidade ouredutibilidade de uma amostra; Diferenas de potencial positivas entre 200 mV e 600 mV indi-cam um meio fortemente oxidante. Diferenas de potencial en-tre -100 mV e -200 mV revelam meios redutores.

As condies de um rio no poludo sofracamente oxidantes, graas presenade quantidades limitadas de oxignio dis-solvido.

Inconvenientes

Apesar de essencial vi-da, o oxignio fator signi-ficativo na corroso detubulaes de ferro e ao.

Altos ndices podem gerara diminuio e at a elimi-nao do oxignio presentenas guas. Nessas condi-es, os processos aerbi-cos de degradao org-nica podem ser substitu-dos pelos anaerbicos,gerando alteraes subs-tanciais no ecossistema, in-

clusive extino das formasde vida aerbicas; O tempo elevado de de-terminao da DBO uminconveniente deste par-metro.



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nveis de oxignio dissolvido prximos saturao (solubilidade), condioque se deve tanto ao seu contato como ar quanto presena de O2 produzi-do na fotossntese das algas e plantasaquticas. As condies da camadasuperior so aerbicas e, conseqen-temente, os elementos dessa regioexistem em suas for-mas mais oxidadas9:o carbono como CO2,H

2CO

3ou HCO

3; o

enxofre como SO42;

o nitrognio comoNO3

e o ferro comoFe(OH)3 insolvel (estado de oxidao:+3). Perto do fundo ocorre depleo11

do oxignio, visto que no existe conta-to com o ar e que o O2 consumido na

decomposio de material biolgicoabundante. Sob tais condies anae-rbicas, os elementos qumicos exis-tem em suas formasmais reduzidas9:o carbono como metano, CH

4; o enxo-

fre como gs sulfdrico, H2S; o nitrog-nio como NH

3e NH

4+ e o ferro como

Fe2+ solvel. importante tambm levar em con-

ta o efeito da sazonalidade no perfil de

Tabela 3: Valores tpicos de DBO5 de al-guns efluentes industriais e domsticossem tratamento (adaptado de Mota, 1995).

Fonte poluidora DBO5 / mg L1

Esgotos domsticos 300

Engenhos de acar 1000

Destilarias de lcool > 7000

Cervejaria (maltaria) 400-1500

Cervejaria 1000-2000Curtumes 1000-1500

Matadouros e frigorficos 800-32000

Laticnios 500-2000*

*Quando no h recuperao do soro doleite, a DBO5 pode atingir at 3000 mg L

1.

Tabela 4: Concentraes mnimas de oxi-gnio dissolvido (OD) e de temperaturanecessrias existncia continuada de al-guns peixes (Connell, 1997, p. 347).

Organismo Temperatura / OD / C mg L1

Truta marrom 6-24 1,3-2,9(Salmo trutta)

Salmo de Coho 16-24 1,3-2,0(Oncohynchus kisutch)

Truta arco-ris 11-20 1,1-3,7(Salmo gairdnerii)

Figura 3: Representao esquemtica da estratificao trmica e qumica das guasde um lago no vero, mostrando as principais espcies qumicas presentes (adaptadode Baird, 2002).

OD com a profundidade. Normalmen-te, as condies anaerbicas das re-gies mais profundas de um lago declima temperado no perduram indefi-nidamente. Durante o outono e o inver-no, a camada superior da gua resfriada pelo ar frio que passa sobreela, de modo que, finalmente, a guarica em oxignio da parte superior

torna-se mais densa que a da parteinferior e ocorre uma mistura por con-veco das camadas de gua comdiferentes temperaturas, ou seja, a ca-mada superior mais fria e densa tendea se deslocar para o fundo, ao mesmotempo que a camada inferior maisquente e menos densa tende a se mo-ver para a superfcie. Assim, durante oinverno e primeiros dias da primavera,o ambiente prximo ao fundo de umlago , em geral, aerbico.

Diferentemente, condies de hipo-xia (baixa concentrao de oxignio) oumesmo anoxia12 podem ocorrer na su-perfcie de lagos tropicais, totalmente

livres de poluio. Emecossistemas da re-gio amaznica e doPantanal, observa-seo fenmeno da fria-gem ou dequada,respectivamente. Nes-

ses fenmenos, h a queda de tem-peratura da gua de at cerca de 20 C,

como conseqncia do vento e dachuva fria. Como resultado da quedada temperatura, h uma mistura total damassa dgua de diferentes profundi-dades, com conseqente reduo daconcentrao de oxignio na partessuperiores at nveis de 10% de satu-rao. Esse fenmeno pode persistirpor trs dias e suficiente para provocarintensa mortandade de peixes e causara reduo acentuada da populao defitoplncton13 e zooplncton14.

Importncia do oxignio dissolvido

O OD necessrio para a respi-rao de microorganismos aerbicos,bem como outras formas aerbicas devida. A sobrevivncia dos peixes, porexemplo, requer concentraes m-nimas de OD entre a 10% e 60% desaturao, dependendo da espcie e

outras caractersticas do sistemaaqutico. A Tabela 4 mostra exemplosde concentraes mnimas de OD ne-cessrias sobrevivncia de algumasespcies de peixes.

A importncia do OD no se res-tringe apenas sobrevivncia dosseres aquticos. A presena de OD emguas residurias (guas servidas)industriais ricas em material orgnico desejvel por prevenir a formao desubstncias com odores desagrad-veis que comprometem os diversos

usos da gua como, por exemplo,fonte de gua potvel ou meio de re-creao. Em condies anaerbicas,a decomposio de matria orgnicacontendo enxofre leva formao degs sulfrdrico (H2S) e mercaptanas

15,enquanto a decomposio de mate-rial protico produz, entre outros, o in-dol16 e o escatol17 (compostos deriva-dos da decomposio do aminocidotriptofano18). Todas essas substnciasapresentam odores desagradveis (vi-de Figura 4). A Figura 5 apresenta vias

biossintticas que tm o aminocidotriptofano como precursor do indol edo escatol e de outras substncias derelevncia biolgica, como o neuro-transmissor serotonina e os hormniosmelatonina e cido 5-hidroxiindola-ctico.

Apesar de desejvel nos sistemasaquticos naturais, a presena de altasconcentraes de OD no conveni-


Em condies anaerbicas,

a decomposio dematria orgnica contendo

enxofre leva formao degases ftidos


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ente em guas que percorrem tubu-laes de ferro e ao, por favorecer acorroso. Esse fato resulta do poderoxidante do O2 (Eq. 1) e, por esse moti-vo, em guas tratadas recomendadoque os valores de OD sejam menoresque 2,5 mg L1.

Consideraes finais

As informaes apresentadas no

presente artigo evidenciam como ouso do conhecimento qumico podeser usado na avaliao da qualidadeda gua do ponto de vista ambiental(Tabela 2). Essas informaes podemser utilizadas pelo professor de Qu-mica no Ensino Mdio para contex-tualizao de conceitos de oxidaoe reduo e na abordagem dos temasestruturadores Qumica e hidrosferae Reconhecimento e caracterizaodas transformaes qumicas descri-tos nos Parmetros Curriculares Na-

cionais (Brasil, 2002).Notas

1. Tambm denominado de corpohdrico, refere-se a uma denominaogenrica para rio, ribeiro, riacho, cr-rego, lago, reservatrio, laguna ouaqfero.

2. William Henry, amigo pessoal deJohn Dalton, dispensou muito tempoestudando a solubilidade de gases

re alta taxa de fotossntese.6. a quantidade de matria org-

nica submersa que pode ser expressapor toneladas de carbono por hec-tare, indicando a carga orgnica pre-sente no corpo dgua.

7. Perfil de espessura de um lago,rio ou oceano, desde o leito at a su-perfcie do corpo dgua.

8. Microorganismos anaerbicos o termo que designa qualquer orga-nismo inferior que consegue viver naausncia de oxignio e microorga-nismos anaerbicos facultativos soorganismos que podem viver em am-bientes com ou sem oxignio (Lincolnet al., 1982).

9. Os conceitos de oxidao ere-duo no texto tambm se relacio-nam a perda e ganho de eltrons,porm com certa especificidade paracompostos orgnicos. Um elementoou composto oxidado quando liga-

se ou adquire tomos de oxignio. Umcomposto oxidado quando perde

tomos de hidrognio e reduzidoquando ganha tomos de hidrognio(Hill et al., 1993).

10. A temperatura na qual a guaapresenta sua densidade mxima de 3,94 C (Esteves, 1998).

11. Termo usado para designar adiminuio do teor de certas substn-cias ou de ons em uma soluo (Lin-

coln et al., 1982).12. Insuficincia ventilatria deuma clula ou de um tecido celular;pouco ou nenhum oxignio disponvelpara uso celular, o que implica o ac-mulo de ons hidrognio no protoplas-ma e conseqente acidose metab-lica, com morte da clula (Soares,1993).

13. No sculo 19, o fisiologista ale-mo Johannes Mller, ao filtrar gua domar atravs de uma rede de malha fina,descobriu uma comunidade cons-

tituda de pequenos animais e plantas.Em 1887, Viktor Hensen (outro fisiolo-gista), denominou essa comunidadede plncton e a definiu como sendoo conjunto de organismos que no dis-pe de movimentos prprios capazesde se opor ao movimento da gua. Oplncton constitudo pelo fitoplncton(algas), pelo zooplncton (pequenosanimais) e pelo bacterioplncton(Esteves, 1998).

em lquidos. Em 1801, ele resumiusuas descobertas na lei que conhe-cemos hoje como Lei de Henry. Eledescobriu que a solubilidade de umgs dissolvido em um lquido a umadada temperatura diretamente pro-porcional presso do gs na super-fcie do lquido (Hill et al., 1993).

3. Diferentemente da maioria dossolutos slidos, os gases se tornam

menos solveis quando a tempera-tura aumenta. O calor aumenta a mo-bilidade das molculas de soluto esolvente. Em oposio aos solutosslidos, as molculas de gases po-dem escapar da soluo quando es-tas atingem a superfcie de um lquidoem um sistema aberto.

4. Em decorrncia da decompo-sio da matria orgnica em siste-mas aquticos, h formao de com-postos nitrogenados reduzidos, porexemplo, a amnia e o on amnio. A

oxidao biolgica desses compos-tos a nitrato (NO3) denominada nitri-

ficao.5. Entende-se 100% de saturao

de oxignio a quantidade mxima deoxignio que pode ser dissolvida nagua em determinada presso, tem-peratura e salinidade. Valores de ODacima de 100% de saturao podemocorrer em guas naturais durante al-guns perodos do dia, nos quais ocor-


Figura 4: Vista parcial da Lagoa da Jansen, mais famosa lagoa de So Lus, capital doMaranho. Localizada no bairro Ponta DAreia, sua beleza tem sido ofuscada pelo malcheiro que de suas guas exala, fruto da decomposio anaerbica de matria orgnica.

Esse problema pode ser minimizado, ou qui at eliminado, arejando-se a gua da lagoa.


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Referncias bibliogrficas

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Abstract:The Importance of Dissolved Oxygen in Aquatic Ecosystems Oxidation and reduction reactions play a prime role in the sustenance of life in aquatic ecosystems. In this paper theimportance of dissolved oxygen as an oxidizing agent, the factors that affect its solubility, the dissolved-oxygen balance in aquatic ecosystems and its variations with water column depth arediscussed. High-school teachers can use this information when dealing with the structuring themes chemistry and the hydrosphere and recognition and characterization of chemical transforma-tions described in the National Curricular Parameters.Keywords: dissolved oxygen, aquatic ecosystems, oxidation-reduction

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SOARES, J.L. Dicionrio etimolgicoe circunstanciado de Biologia. SoPaulo: Scipione, 1993.

Para saber mais

Sobre o uso de experimentao sim-ples para determinao do oxignio dis-solvido em gua, recomendamos aleitura do artigo:

FERREIRA, L.H.; DE ABREU, D.G.; IA-MAMOTO, Y. e ANDRADE, J.F. Experi-mentao em sala de aula e meio am-biente: Determinao simples deoxignio dissolvido em gua. QumicaNova na Escola, n. 19, p. 32-35, 2004.

14. Zooplncton o termo genri-co para um grupo de animais de dife-rentes categorias sistemticas, tendocomo caracterstica comum a colunadgua como seu habitat principal. Nagrande maioria dos ambientes aqu-ticos, o zooplncton formado porprotozorios e por vrios grupos demetazorios (Esteves, 1998).

15. Um grupo de compostos orga-nossulforados que so derivados dosulfeto de hidrognio (H

2S), da mes-


Figura 5: Biossntese de diversas molculas de relevncia biolgica a partir do aminocidotriptofano como precursor (adaptado de Hill et al., 1993).

ma forma que os lcoois so deriva-dos da gua. Tm um odor desagra-dvel caracterstico. So tambmchamados de tiis, com uma frmula

genrica R-SH, na qual R um grupoalquila.

16. Tambm conhecido como 2,3-benzopirrol. um slido cangergenode cor branca amarelada e de aromadesagradvel. Usado como um rea-gente qumico para as indstrias deperfume e medicamentos (Parker,1997). Tambm pode ser formado em

ambientes naturais pela degradaodo aminocido triptofano.

17. Tambm conhecido como 3-metilindol. um slido branco quefunde a 93-95 C. responsvel peloodor caracterstico das fezes, apesarde sua estrutura qumica ser muitosemelhante do indol usado na com-posio de perfumes.

18. Aminocido essencial da dietados seres humanos. precursor desubstncias biolgicas relevantescomo o neurotransmissor serotonina(Figura 5).

Antonio Rogrio Fiorucci ([email protected]),licenciado e bacharel em Qumica (com AtribuiesTecnolgicas) e doutor em Cincias (Qumica Anal-tica) pela Universidade Federal de So Carlos(UFSCar), docente do Curso de Qumica na Uni-versidade Estadual de Mato Grosso do Sul (CQ-UEMS), em Dourados - MS. Edemar Benedetti Filho([email protected]), licenciado e bacharel emQumica, mestre e doutor em Cincias (Qumica Ana-ltica) pela UFSCar, tambm docente do CQ-UEMS.

Oxigênio dissolvido em sistemas aquáticos

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