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4.4 - Poluição por Substâncias Tóxicas
Regina Tiemy Kishi Departamento de Hidráulica
e Saneamento
UFPR
29/03/2012 Efluentes Industriais e Padrões de
Qualidade Ambiental 1
Efluente Corpo
de água
Uso
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29/03/2012 Efluentes Industriais e Padrões de
Qualidade Ambiental 2
Corpo Receptor: Padrões de qualidade
Efluente tratado: Limites de lançamento
ETE: O que tratar? Como tratar? Eficiência $$
Efluente Bruto: O que contém?
Benzeno Efluente Bruto
Fenóis
N
Hg
Efluente Seguro
Bom estado
Cd Pb
Benzeno
Fenóis
Hg Cd
Pb
Benzeno
Fenóis
Hg
Cd
Pb
Água para consumo: Padrões de qualidade específicos ao uso
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Problemas nos países industrializados
23/11/2011 Efluentes Domésticos e Padrões de
Qualidade Ambiental 3
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23/11/2011 Efluentes Domésticos e Padrões de
Qualidade Ambiental 4
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Indústria x Efluente
29/03/2012 Efluentes Industriais e Padrões de
Qualidade Ambiental 5
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Produção de alumínio x
x
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Base Metal e Mineração de Ferro x x x x x x x x x x x x x x
Produção de Cloro e soda cáustica x x x x x
Produção de Tinta x x x x x x x x x
Cervejarias x x x x x x x
Fábrica de Laticínios x x x x x x x x
Processamento e Distribuição de Carne x x x x x x x
Processamento de Óleo Vegetal x x x x x x
Formulação de Pesticidas x x x x x x x x x x x
Fertilizantes de N para Plantas x x x x
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Metais Pesados
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Qualidade Ambiental 6
Efluentes de indústrias siderúrgicas (Cr, Cd, Pb, Hg), produção de tintas (Cr, Cu), Eletrônicos (Cu, Pb, Hg); Pesticidas (Cr, Cu, Hg); Fertilizante (Cd); Curtume (Cr)
Metal Efeito
Cádmio Doenças renais e degenerativas dos ossos; diminuição de Ca nos ossos; alterações e má formação do feto; alterações no sistema imunológico; possível relação com desenvolvimento de tumores, diabetes e hipertensão
Mercúrio Distúrbios graves no sistema nervoso central; má formação fetal
Chumbo Anemia, comprometimento funcional dos rins, fígado e coração; danos cerebrais e retardamento mental;
Síndrome de Minamata 1956
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Contaminantes
29/03/2012 Efluentes Industriais e Padrões de
Qualidade Ambiental 7
Contaminantes Clássicos Comportamento e efeitos estabelecidos Compostos emergentes Compostos sintéticos que estão sendo introduzidos nos produtos da vida moderna
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Substâncias artificiais – Micro contaminantes
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Qualidade Ambiental 8
Materiais de construção: • Tipo de material • Biocidas • Tipo de Revestimento
Medicamentos • Antibióticos • Hormônios • Antioxidantes • Fármacos em geral
Jardim: • Pesticidas
Produtos de limpeza • Subprodutos de
detergentes • Desinfetantes • Solventes
Produtos de higiene • Fragrâncias
Cosméticos
Outros: • Agentes estabilizantes da ind.
Alimentícia • Aditivos de gasolina • Nanomateriais • Repelentes de insetos • Plastificantes
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Compostos emergentes
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Qualidade Ambiental 9
Substâncias orgânicas traços: bilionésimo até milionésimo de gramas/litro ng/L - μg/L
Desenvolvimento instrumental e analítico detecção
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Compostos emergentes
Características
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Qualidade Ambiental 10
Riscos sobre a saúde humana, fauna e flora
Produção: +/- 3000 compostos/ano +/- 500kg/ano
< 45% submetidos a algum tipo de ensaio toxicológico básico < 10% estudados quanto aos efeitos tóxicos sobre organismos em desenvolvimento
(GHISELLI, 2006, PONEZI et al, 2006)
Ritmo de introdução
Ritmo de degradação
Persistente
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Micro contaminantes -
Efeitos sobre ecossistema
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Qualidade Ambiental 11
Efeitos prováveis na fauna aquática: • Algumas dessas substâncias intervêm diretamente nos hormônios dos
organismos aquáticos e podem, por exemplo, conduzir a uma feminização de peixes machos.
• Evidências indicam efeitos crônicos em organismos aquáticos. • Para alguns pesticidas foram registrados efeitos agudos em organismos
vivos.
Embora em pequenas concentrações, podem provocar efeitos indesejáveis sobre organismos aquáticos
• Infertilidade • Órgãos sexuais
defeituosos
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Avaliação da Presença de Hormônios Sexuais Femininos na Bacia do Rio Iguaçu – Curitiba - Paraná Karina Scurupa Machado
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Qualidade Ambiental 12
Estradiol Estrona
Etinilestradiol Progesterona
Hormônios pesquisados:
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Águas superficiais
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Qualidade Ambiental 13
Origem / HSFs
(ng/L) E1 E2 EET PG Fonte
Holanda 3,4 5,5 4,3 -- Belfroid et al., (1999)
Alemanha 4,1 3,6 5,1 -- Kuch e Ballschmiter (2001)
EUA -- -- -- 110 Wolpin et al., (2002)
EUA <0,3 <0,1 -- -- Boyd et al., (2003)
Espanha 22 <2,5 <2,5 --
Mozaz, Alda e Barceló
(2004)
Israel -- -- 6,1 -- Barel Cohen et al., (2006)
Japão 51 -- -- -- Yamamoto et al., (2006)
Brasil-Campinas 1,7 3,0 -- -- Ghiselli (2006)
Brasil-Campinas <16 6.806 4.390 195 Raimundo (2007)
Brasil-Curitiba 1.040 13.450 5.900 450 Machado (2010)
E2-Estradiol E1-Estrona PG-Progesterona EET-Etinilestradiol
Fonte: Karina Scurupa Machado
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Sedimento
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Qualidade Ambiental 14
Origem E2 EET E1 PG Fonte
Espanha < 1,0 22,82 11,88 < 1,0 Petrovice et al., (2001)
Espanha nd 22,8 11,9 6,82
Lopez de Alda et al.,
(2002)
Alemanha 2,0 0,90 2,0 Thomas et al., (2002)
EUA 48,8 Jenkins et al., (2003)
Reino Unido 13,00 Thomas et al., (2004)
Australia 2,48 < 0,50 1,17 Braga et al., (2005)
Reino Unido 1,20 <0,04 3,30 Labadie e Hill (2006)
Reino Unido 28,8 Labadie et al., (2007)
Brasil 4,75 - 137,91 <3,0 - 35,60 < 2,5 - 42,18 <1,5 - 90,92 Machado (2010)
E2-Estradiol E1-Estrona PG-Progesterona EET-Etinilestradiol
Fonte: Karina Scurupa Machado
(μg/kg)
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Concentração nas águas superficiais
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Qualidade Ambiental 15
Grupo C (ng/L) – 90% percentil
Zurique Suíça
Medicamentos:
Diclofenaco Analgésico e anti-inflamatório (Voltarem, Cataflan)
104 150
Ibuprofeno Analgésico * 52
Atenolol Beta bloqueador (doenças cardiovasculares)
145 275
Propanolol Beta bloqueador 15 *
Substância com efeito sobre hormônio
Bisfenol A 9 *
Fonte: Christian Balsiger, 2010
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Uso ... Uso ...
Problemática
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Qualidade Ambiental 16
USO Uso X
ETA ETE
Uso Y Uso Z
$ $$$$$$$ Tratamento de água:
Saúde pública: $ $$$$$$$
Custos:
Ambientais: $ $$$$$$$
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Qualidade Ambiental 17
LIMITES DE LANÇAMENTO
Resolução CONAMA 430/11 PADRÃO DE QUALIDADE
AMBIENTAL
Resolução CONAMA 357/05
ENQUADRAMENTO Metas obrigatórias,
intermediárias e final Lei 9433/97
Parâmetro Valor Máximo
Cádmio total 0,2 mg/L
Mercúrio total 0,01 mg/L
Benzeno 1,2 mg/L
Fenóis totais 0,5 mg/L
Parâmetro Valor Máximo
Cádmio total 0,001 mg/L
Mercúrio total 0,0002 mg/L
Benzeno 0,005 mg/L
Fenóis totais 0,003 mg/L
LICENCIAMENTO AMBIENTAL Licenças prévia, de instalação e
de operação Lei 6938/81
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Poluentes x Tratamento
POLUENTE
• Matéria orgânica biodegradável
• Fósforo
• Nitrogênio
• Patogênicos
• Micro contaminantes
TRATAMENTO
• Tratamento convencional
• Coagulação/floculação
• Desnitrificação
• Filtros de membrana
• Nano filtração
• Carvão ativado
• Ozonização
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Qualidade Ambiental 18
CUSTO
$$$$$$$
$$
QUALIDADE
+ Exigente
- Exigente
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TECNOLOGIA DE TRATAMENTO INOVADORA
Tecnologia & Pesquisas
29/03/2012 Efluentes Industriais e Padrões de
Qualidade Ambiental 19
DESEMPENHO TÉCNICO
CUSTO
CONFIABILIDADE
APLICABILIDADE
Eficiência energética
Objetivos: Efluentes recuperados e seguros Ecossistema protegido
Produção de menos residuais
Cumprindo requisitos legais
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Remoção de micro contaminantes
Ozonização
• Testes na Suíça: Ozonização e Carvão Ativado
• Ozonização:
– 50 micro contaminantes analisados
– Acentuada diminuição no fluxo de substâncias mensuráveis. Por exemplo, os antibióticos testados e estrogênio foram eliminados
– Em aberto: Como se comportam os produtos da oxidação?
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Qualidade Ambiental 20
Fonte: Balsiger, 2010. Mikroverunreinigungen – die neue Herausforderung im Gewässerschutz
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Nanofiltração
• Adsorção depende: – Material da membrana
– Propriedades do contaminante • Tamanho, hidrofobia, etc
– Hidrodinâmica afeta o grau com o qual desenvolve a polarização afeta a concentração na superfície da membrana • 1º. Passo no estudo do impacto da polarização na
adsorção e retenção é calcular a concentração na superfície da membrana para diferentes números de Re
29/03/2012 Efluentes Industriais e Padrões de
Qualidade Ambiental 21
Eficiência na remoção de hormônios, pesticidas e fármacos?
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Estrona
29/03/2012 Efluentes Industriais e Padrões de
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Semião & Schäfer, 2011
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Estradiol
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Semião & Schäfer, 2011
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Biomass Concentrator Reactor
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Reator de fluxo por gravidade utiliza uma bar-reira porosa tendo tamanhos de poros médios de cerca de 1 a 50 mícrones através da qual a água permeia sob a pressão da gravidade.
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Considerações finais
• Proteção das fontes de água potável
• Proteção dos organismos aquáticos
• Conhecimento científico
• Custos
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• Legislação (Res. CONAMA 430/11 e 357/05)
• Barreiras:
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Qualidade Ambiental 26
CONTROLE NA FONTE
CONSUMO CONSCIENTE
TRATAMENTO CONFIÁVEL
DISPOSIÇÃO ADEQUADA
Melhor tecnologia disponível
Operação controlada
Produção e produtos
Uso e conservação
Produtos
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Referências Bibliográficas
• Machado, Karina Scurupa. 2010. Avaliação da Presença de Hormônios Sexuais Femininos na Bacia do Rio Iguaçu – Curitiba – Paraná. Diss. De Mestrado do Programa de Pós-Graduacao em Engenharia de Recursos Hídricos e Ambiental da UFPR.
• Balsiger, Christian. 2010. Mikroverunreinigungen – die neue Herausforderung im Gewässerschutz
• Semião & Schäfer, 2011. Estrogenic micropollutant adsorption dynamics onto nanofiltration membranes. Journal of Membrane Science 381. p.132-141.
23/11/2011 Efluentes Domésticos e Padrões de
Qualidade Ambiental 27