apresentação do powerpoint -...
TRANSCRIPT
HIDROQUÍMICA
Normas Gerais de Amostragem
O objetivo da amostragem é coletar uma porção representativa para
análise;
Quando o aqüífero é homogêneo e isotrópico uma amostra de água
tomada em qualquer ponto é representativa;
O número de amostras, a freqüência da amostragem, o número de
pontos de coleta e a escolha dos indicadores de qualidade dependem
da finalidade do estudo;
A coleta de amostras de água em poço deve ser realizada após o
seu bombeamento por alguns minutos;
Normas Gerais de Amostragem
Na coleta de amostras de água de sistemas de distribuição, deve-
se deixar escoar a água por uns 3 a 5 minutos antes de ser coletada;
As amostras devem ser coletadas, acondicionadas, transportadas e
manipuladas antes do seu exame, mantendo suas características;
Todos os reagentes a serem utilizados na preservação de amostras
e na lavagem de frascos deverão ser de qualidade para a análise;
Normas Gerais de Amostragem
Cada amostra coletada e devidamente identificada deverá ser
acompanhada de uma ficha contendo informações que a caracterize
perfeitamente (data da coleta, condições climáticas, nome do coletor,
nome do interessado, e observações que possam auxiliar tanto a
análise como a interpretação do resultado);
Algumas medidas devem ser realizadas em campo (pH,
temperatura da amostra e do ar, vazão de bombeamento,
profundidade do nível d´água, etc.);
Normas Gerais de Amostragem
Cuidados especiais devem ser tomados com impurezas contidas
nas mãos dos amostradores, e que mantenham a mão limpa e não
fumem durante a coleta, pois impurezas, fumaça e cinzas de cigarro
podem contaminar fortemente as amostras com metais pesados e
fosfatos, entre outras substâncias;
Amostras em profundidade devem ser coletadas com
equipamentos específicos, tipo garrafas de Kemmerer, de Van
Dorn, amostrador de Zoebell J-Z, etc.
Garrafa de
KemmererGarrafa de
Van Dorn
Garrafa de
Zobell J-Z
Amostragem de Águas Subterrâneas
Escolha do Método de Amostragem
Função de:
• Características hidrogeológicas da área;
• Finalidade da amostra;
• Tipo e características do contaminante;
• Intervalos entre as campanhas de coleta;
• Custos envolvidos (recursos disponíveis) .
Outras Técnicas de Amostragem
• Método de coleta mais simples utilizado para amostragem de
águas subterrâneas : bailer;
•Construído em polietileno, com extremidade superior aberta e
inferior dotada de válvula de esfera;
• A qualidade da amostra depende diretamente da habilidade
pessoal do responsável pela coleta.
Técnicas de Amostragem - Bailer
Procedimentos
Purga do Poço – Protocolos aplicados no estado de São Paulo
(CETESB) recomendam a retirada de três vezes o volume de água
contido no poço, ou a remoção de toda a água contida no mesmo,
24 horas antes da coleta.
Ex.: Cálculo prático do volume de purga
Prof. do Poço (p) = 25 metros
Prof. do NA (na) = 20 metros
Diâm. do Poço (f)= 2”
Volume a ser purgado = 3 x ((f)2/2) x (p – na) = 30 litros
Técnica de coleta:
1. Prender o Bailer com uma corda de nylon, ou outro material
inerte;
2. Descida do Bailer suavemente dentro do poço;
3. Ao ser atingida a superfície da água deixar o bailer descer
suavemente, sem movimentá-lo no sentido ascendente,
evitando o turbilhonamento;
4. Retirar o bailer suavemente do poço;
5. Coletar a amostra pela parte inferior do bailer, utilizando-se
das ponteiras fornecidas para este fim, jamais retirar a amostra
pela parte superior;
6. Importante, não deixar a corda em contato com o solo, ou outro
possível contaminante.
Técnicas de Amostragem - Bailer
Procedimentos
• A água estagnada mistura-se com
a água da seção filtrante.
•A introdução dos instrumentos de
coleta causam aeração da amostra;
a agitação faz com que aumente a
turbidez.
•Amostra menos precisas, mesmo
purgando o poço de 3 a 5vezes.
Técnicas de Amostragem
Técnicas de Amostragem
•O rebaixamento puxa a água
estagnada para zona de
amostragem.
•Mistura amostras de zonas
químicamente distintas do aqüífero.
•Amostras menos precisas, devido
aos efeitos causados nos compostos
voláteis, turbidez e mistura.
•Não há distúrbio na coluna d’água.
Não há mistura de águas de zonas
distintas e aumento de turbidez.
•O fluxo de água do aqüífero renova
a água que passa pela seção
filtrante.
•Amostras representativas, sem
necessidade de altas taxas de purga
do poço.
Técnicas de Amostragem
Coleta de Amostra
Análises Físico - Químicas
Na coleta de amostras para a realização de análises físico-químicas,
os procedimentos mais usuais são os seguintes:
Usar frasco ou garrafa de vidro neutro, polietileno ou
polipropileno, de acordo com o exame a ser realizado;
Verificar a limpeza dos recipientes e demais materiais a serem
utilizados na coleta, evitando que a parte interna deles seja tocada;
Lavar várias vezes o frasco com a própria água que vai coletar;
Na impossibilidade de se coletar a amostra no próprio frasco,
deve-se utilizar um recipiente adequado (de aço inox, polietileno ou
polipropileno).
Análises Bacteriológicas
A coleta de amostra para exame bacteriológico deve ser sempre
realizada em primeiro lugar, antes de qualquer outra coleta, afim de
evitar o risco de contaminação.
Usar frasco de vidro, de capacidade de 125 ou 250ml, com boca
larga e tampa esmerilhada (vidro) ou rosqueada (plástico);
Antes da coleta, deve-se lavar o recipiente com detergente,
enxaguar 6 a 12 vezes com água corrente, secar em calor seco (se o
frasco for de vidro) e a 121°C em autoclave (se o frasco for de
plástico);
Análises Bacteriológicas
Amostras não analisadas imediatamente podem ser estocadas por
até uma hora sem preservação ou oito horas refrigeradas a
temperatura inferior a 10oC (não congelar);
No caso de coleta de amostras de sistemas de distribuição, que
não procedam de caixas ou cisternas, deve-se deixar escoar a água
por uns 3 a 5 minutos, flambar em torno da torneira e da boca do
frasco, enchê-lo até 4/5 do seu volume, fechá-lo imediatamente
fixando bem o papel protetor ao redor do gargalo do frasco.
Preservação e Armazenamento de Amostras
Os principais métodos de preservação de amostras de água são o
controle de pH, refrigeração e adição química, tendo como efeito o
retardamento e/ou redução da:
• ação biológica;
• hidrólise dos complexos químicos;
• hidrólise dos compostos químicos;
• volatização dos constituintes;
• efeitos de absorção e/ou aderência ao material do recipiente
armazenador.
Preservação e Armazenamento de Amostras para Análises Físico- Químicas
Preservação e Armazenamento de Amostras para
Análises Bacteriológicas
As amostras não analisadas imediatamente após terem sido
coletadas podem ser estocadas sem perderem as suas características
bacteriológicas por, no máximo, uma hora;
Amostras cloradas podem ser armazenadas por até trinta horas,
refrigeradas à temperatura de 4oC;
Amostras não cloradas ou poluídas podem ser armazenadas por até
oito horas, refrigeradas a temperatura de 4oC;
O recipiente mais adequado para o armazenamento de amostra
para análises bacteriológicas é o frasco de vidro neutro com
capacidade de 250ml.
Preservação e Armazenamento de Amostras para
Análises Radioativas
utilizar frasco de polietileno de 2000ml (1000ml no caso de
urânio e tório);
preservar a mostra com HNO3 concentrado até pH<2;
o prazo de entrega da amostra deve ser o mais breve possível.
Unidades Utilizadas
Miligrama por litro (mg/L): Relação peso-volume, isto é, o peso
de determinado elemento ou composto dissolvido em um litro de
solução.
Partes por milhão (ppm): Relação peso-a-peso. Correspondente a 1
miligrama de soluto dissolvido em 1 quilograma da solução.
Miliequivalente por litro (meq/L) ou Peso Equivalente: Leva em
consideração não somente a concentração do soluto iônico em peso,
mas também a equivalência química.
Molaridade (mol/L): É a razão da quantidade de soluto em moles
por volume da solução em litros. O número de moles é igual ao peso
da substância dividido pelo peso molecular.
.
Propriedades Físicas
Temperatura: A medida da temperatura deve ser feita no local da
amostragem com termômetro apropriado.
Cor: A medida faz-se através da comparação com uma solução
padrão de Pt-Co ou disco colorido, sendo a unidade mais utilizada,
ppm de Pt-Co ou simplesmente ppm de Pt.
Odor e Sabor: O odor e o sabor são determinações subjetivas e
seletivas do uso das águas potáveis para abastecimento humano.
Águas com mais de 300mg/l de Cl (cloretos) tem sabor salgado.
Águas com mais de 400mg/l de SO4-2(cloretos) tem gosto salgado e
amargo
.
Propriedades Físicas
Propriedades Físicas
Turbidez: É a dificuldade da água para transmitir a luz, provocada
pelos sólidos em suspensão (silte, argila, matéria orgânica, etc.).
Mede-se com turbidímetro e os valores são dados em FTU
(Formazin Turbidity Unit), ou em UNT (Unidade Nefelométrica de
Turbidez).
Sólidos em Suspensão: Corresponde a carga sólida em suspensão
(silte, argila, matéria orgânica) depois de seca e pesada, sendo
medida em termos de mg/L.
.
Propriedades Iônicas
Condutividade Elétrica (CE): É a medida da facilidade de uma água
conduzir a corrente elétrica, estando ligada com o teor de sais
dissolvidos sob a forma de íons.
Dureza: É definida como o poder de consumo de sabão por
determinada área ou a capacidade da água neutralizar o sabão pelo
efeito do cálcio, magnésio ou outros elementos como Fe, Mn, Cu,
Ba, etc. Em geral usa-se o teor de cálcio e magnésio de uma água,
expresso em teores de carbonato de cálcio para definir a dureza..
Propriedades Iônicas
Alcalinidade: A capacidade de uma água neutralizar ácidos, sendo
uma conseqüência direta da presença e/ou ausência de carbonatos e
bicarbonatos. A alcalinidade pode ser determinada por titulação
potenciométrica (titulante HCL).
pH: É a medida da concentração hidrogeniônica da água ou
solução, sendo controlado pelas reações químicas e pelo equilíbrio
entre os íons presentes
Resíduo Seco (RS): É o peso dos sais resultantes da evaporação de
um litro de água, após filtragem para a remoção de materiais em
suspensão.
A soma de todos os cátions, ânions e colóides subtraídos da
metade do bicarbonato deve ser aproximadamente igual ao resíduo
seco (RS).
.
∑cátions+ ∑ânions+ ∑colóides – ½ HCO-3 ≅ RS
Sólidos Totais Dissolvidos (STD): É o peso total dos constituintes
minerais presentes na água, por unidade de volume. Representa a
concentração de todo o material dissolvido na água, seja ou não
volátil.
A medida dos sólidos totais dissolvidos é aproximadamente igual ao
resíduo seco mais ½ de HCO3- em mg/L .
Nas águas dos mares, o STD varia em torno de 35.000 mg/L.
STD ≅ RS + ½ HCO-3
Principais Constituintes Iônicos
Cátions
Sódio (Na+): É um dos metais alcalinos mais importantes e abundantes nas
águas subterrâneas. A concentração de sódio varia, em geral, entre 0,1 e 100mg/L
nas águas subterrâneas e entre 1 e 150mg/L em águas naturais doces atingindo
11.100mg/L nas águas do oceano Atlântico.
Potássio (K+): Nas águas meteóricas os teores de potássio estão geralmente no
intervalo de 0,1 a 4mg/L, enquanto as águas do oceano Atlântico, apresentam em
média, 400mg/L. Os teores de potássio nas águas subterrâneas são inferiores a
10mg/L, sendo mais freqüentes valores entre 1 e 5mg/L.
Cálcio (Ca2+): Os sais de cálcio possuem moderada a elevada solubilidade sendo
muito comum precipitar como carbonato de cálcio (CaCO3). Nas águas
meteóricas os teores de cálcio variam no intervalo de 0,1 a 10mg/L e nas águas
do oceano Atlântico os valores oscilam em torno de 480mg/L.
Cátions
Magnésio (Mg2+): Juntamente com o cálcio é responsável pela dureza e produz
gosto salobro nas águas. Ocorre sob a forma de bicarbonato. As águas
meteóricas apresentam teores de magnésio entre 0,4 e 1,6mg/L e a água do
oceano Atlântico tem valor médio de aproximadamente 1.410mg/L. As águas
subterrâneas apresentam teores mais freqüentes de magnésio no intervalo de 1 a
40mg/L.
Ferro (Fe): O ferro pode estar presente (<0,3 mg/L) em quase todas as águas e
ocorre sob diversas formas químicas e, freqüentemente, aparece associado ao
manganês. Ocorre sob a forma de Fe3+ (hidróxido férrico) podendo ocorrer como
Fe2+ (hidróxido ferroso).
Principais Constituintes Iônicos
Ânions
Cloreto (Cl-): Está presente em todas as águas naturais, com valores situados
entre 10 e 250mg/L nas águas doces. As águas subterrâneas apresentam
geralmente teores de cloretos inferiores a 100mg/L. Já nas águas dos mares são
abundantes com valores entre 18.000 e 21.000 mg/L, podendo chegar a 220.000
mg/L nas salmouras naturais (saturação).
Sulfato (SO42-): As águas subterrâneas apresentam geralmente teores de sulfatos
inferiores a 100mg/L, principalmente na forma de SO42- e HSO4
- . A água do
oceano Atlântico apresenta, em média, 2.810 mg/L de sulfatos.
Bicarbonato (HCO3-): Varia entre 50 e 350mg/L em águas doces, podendo
chegar a 800mg/L. A água do mar possui teores da ordem de 100mg/L.
Ânions
Carbonato (CO32-): A quantidade de carbonato depende do pH e do conteúdo de
gás carbônico. O carbonato excederá o bicarbonato somente quando o pH for
igual ou superior a 10.
Nitrato (NO3-): O nitrato representa o estágio final da oxidação da matéria
orgânica e teores acima de 5mg/L podem ser indicativos de contaminação da
água subterrânea por atividade humana (esgotos, fossas sépticas, depósitos de
lixo, cemitérios, etc.)
Principais Constituintes Secundários
Boro (B3+) Brometo (Br-)
Compostos Fenólicos Fosfato (PO43-)
Manganês (Mn) Sílica (SiO2)
Zinco (Zn2+) Cobre (Cu+)
Cádmo (Cd2+) Chumbo (Pb)
Fluoretos (F-)
Principais Constituintes Tóxicos e Carcinógenos
Arsênio (As)
Bário (Ba2+)
Principais Gases Dissolvidos na Água
Oxigênio (0 e 5 mg/L)
Gás Sulfídrico (0,5mg/L)
Gás Carbônico (1 a 30mg/L)
Balanço Iônico e Cálculo do Erro Cometido numa
Análise Química
Em uma análise hidroquímica completa, a concentração total dos
íons positivos (cátions) deve ser aproximadamente igual à
concentração total dos íons negativos (ânions).
O desvio percentual desta igualdade é determinado pelo coeficiente
de erro da análise (e%) da seguinte maneira:
onde:
r∑p= concentração total dos cátions em miliequivalente por litro (meq/L)
r∑n= concentração total dos ânions em miliequivalente por litro (meq/L)
r∑p- r∑ne% =
r∑p+ r∑nx 100
Para um coeficiente de erro (e%) não superior a 10, a análise
pode ser considerada como correta.
Altos valores de e% podem indicar:
• um erro analítico;
• um erro de cálculo;
• a presença de certos íons analisados na água em concentrações
apreciáveis;
• águas muito pouco mineralizadas, tais como águas de chuva.
Portaria MS nº 518, 25/03/2004
Estabelece os procedimentos e responsabilidades relativos ao
controle e vigilância da qualidade da água para consumo
humano e seu padrão de potabilidade.
Define ÁGUA POTÁVEL como: Água para consumo humano
cujos parâmetros microbiológicos, físicos, químicos e
radioativos atendam ao padrão de potabilidade e que não
ofereça riscos à saúde
Padrões de Qualidade da Água
Padrões de Qualidade da Água
Metais
TóxicosÂnions Cátions Sintéticos Naturais
Constituintes
inorgânicos
Gases
dissolvidosTurbidezConstituintes
orgânicos
Qualidade física Qualidade química Qualidade biológica
QUALIDADE TOTAL
Árvore da Qualidade da Água
Apresentações Gráficas
e
Classificações
Diagramas Colunares
A altura das colunas representa a concentração ou % dos íons em
miliequivalente por litro ou miligrama por litro.
Diagramas Circulares Compostos por um círculo de raio proporcional aos Sólidos Totais
Dissolvidos em meq/l, subdividido em partes proporcionais às concentrações,
em meq/l.
STD
Meq/l
Diagrama Circular de Carlé
Todos os íons analisados são apresentados sob formas de círculos, cujas
superfícies (em mm2) são proporcionais às concentrações respectivas em mg/L
ou µg/L.
Diagrama de Piper
É utilizado freqüentemente quando se trabalha com grande número de
análises químicas de água, servindo para classificar e comparar os distintos
grupos de água quanto aos íons dominantes.
Analise Química (mg/l)
N HCO3-1 Cl-1 SO4
-2 Ca+2 K+1 Mg+2 Na+1
26 66.2 12.5 0 13.7 5.3 10.9 10.4
Transformação mg/l em meq/l
(mg/l / peso atômico) x valência = meq/l
N HCO3-1 Cl-1 SO4
-2 Ca+2 K+1 Mg+2 Na+1
26 1.08 0.35 0 0.69 0.14 0.90 0.45
Somar e Calcular em Porcentagem
Cátions Ânions
HCO3 = 1.08
Cl = 0.35
SO4 = 0
Soma =1.43
Ca = 0.69
Mg = 0.90
K + Na = 0.59
Soma = 2.18
HCO3 = 76%
Cl = 24%
SO4 = 0%
Soma = 100%
Ca = 32%
Mg = 41%
K + Na = 27%
Soma = 100%
Diagrama de Piper
C A T I O N S A N I O N S%meq/l
Na+K HCO +CO3 3 Cl
Mg SO4
CaCalcium (Ca) Chloride (Cl)
Sulfa
te (
SO
4)
+ C
hlo
ride
(C
l)
Calc
ium
(Ca
) + M
ag
ne
sium
(Mg
)
Carb
onate
(C
O3)
+ B
icarb
ona
te (
HC
O3)
Sod
ium
(Na
) + P
ota
ssiu
m (K
)
Sulfa
te (S
O4
)Ma
gn
esiu
m (
Mg)
80 60 40 20 20 40 60 80
80
60
40
20
20
40
60
80
20
40
60
80
80
60
40
20
20
40
60
80
20
40
60
80
80
60
40
20
80
60
40
20
41%
0%
Diagrama de Piper
C A T I O N S A N I O N S%meq/l
Na+K HCO +CO3 3 Cl
Mg SO4
CaCalcium (Ca) Chloride (Cl)
Sulfa
te (
SO
4)
+ C
hlo
ride
(C
l)
Calc
ium
(Ca
) + M
ag
ne
sium
(Mg
)
Carb
onate
(C
O3)
+ B
icarb
ona
te (
HC
O3)
Sod
ium
(Na
) + P
ota
ssiu
m (K
)
Sulfa
te (S
O4
)Ma
gn
esiu
m (
Mg)
80 60 40 20 20 40 60 80
80
60
40
20
20
40
60
80
20
40
60
80
80
60
40
20
20
40
60
80
20
40
60
80
80
60
40
20
80
60
40
20
Classificação:
BICARBONATADA
CÁLCICA
Diagrama de Stiff Todas as concentrações iônicas em meq/L ou % são representadas sobre
linhas paralelas horizontais.
Fim
Obrigada!