Parâmetros de Qualidade das Águas

 

 

   De forma genérica, a poluição das águas decorre da adição de substâncias ou de formas de energia que, diretamente ou indiretamente, alterem as características físicas e químicas do corpo d’água de uma maneira tal, que prejudique a utilização das suas águas para usos benéficos.

 

    Torna-se importante ressaltar a existência de duas formas distintas, pelas quais as águas poluídas atingem um determinado corpo receptor (rio, baía, lago, lagoa, laguna, reservatório, aqüífero subterrâneo e o mar).

 

    A primeira, denominada fonte ou poluição pontual, refere-se, como o próprio nome esclarece, à poluição decorrente de ações modificadoras localizadas. E o caso, por exemplo, da desembocadura de um rio, de efluentes de uma estação de tratamento de esgotos domésticos ou industriais, ou mesmo, a saída de um tronco coletor de esgotos domésticos sem tratamento, ou ainda a saída no mar, de um emissário submarino.

 

    A segunda, poluição difusa, se dá pela ação das águas da chuva ao lavarem e transportarem a poluição nas suas diversas formas espalhadas sobre a superfície do terreno (urbano ou não) para os corpos receptores. A poluição difusa alcança os rios, lagoas, baías, etc., distribuída ao longo das margens, não se concentrando em um único local como é o caso da poluição pontual.

 

    O grau de poluição das águas é medido através de características físicas, químicas e biológicas das impurezas existentes, que, por sua vez, são identificadas por parâmetros de qualidade das águas (físicos, químicos e biológicos).

 

    De uma maneira geral, as características físicas são analisadas sob o ponto de vista de sólidos (suspensos, coloidais e dissolvidos na água) e gases. As características químicas, nos aspectos de substâncias orgânicas e inorgânicas e as biológicas sob o ponto de vista da vida animal, vegetal e organismos unicelulares (algas).

4.1.    Principais Parâmetros de Qualidade das Águas

 

    Os principais parâmetros físicos de qualidade das águas são: cor, turbidez, sabor, odor e temperatura. Os químicos, pH (acidez e alcalinidade), dureza, metais (ferro e manganês), cloretos, nitrogênio (nutriente), fósforo (nutriente), oxigênio dissolvido, matéria orgânica, micropoluentes orgânicos e micropoluentes inorgânicos como os metais pesados (zinco, cromo, cádmio, etc).

 

    Finalmente, os parâmetros biológicos são analisados sob o ponto de vista de organismos indicadores, algas e bactérias.

 

    O presente trabalho, para não ser demasiadamente amplo e cansativo, busca a avaliação evolutiva da qualidade das águas na zona costeira do Estado do Rio de Janeiro através de alguns parâmetros que representam na sua essência, o diagnóstico básico sob os aspectos químicos e biológicos das águas e, conseqüentemente, do grau de poluição. Além disso, é importante ressaltar que a presente análise deu-se em função da disponibilidade de dados monitorados junto às coleções hídricas pelas instituições ambientais e de pesquisas oficiais do Estado do Rio de Janeiro e outros de interesse especifico acadêmico.

 

    Dentro do universo de dados e informações levantadas junto àquelas instituições, o trabalho limitou-se, a principio, aos seguintes parâmetros de qualidade de água:

 

·      Oxigênio Dissolvido (OD);

 

·      Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO);

 

·      Nitrogênio Amoniacal (NH3);

 

·      Nitrogênio Kjeldahl (NTK);

 

·      Nitrato (NO3);

 

·      Fósforo Total (PT);

 

·      coliformes fecais (COLI. F);

 

·      clorofila;

 

·      Metais Pesados.

 

 

 

Para melhor compreensão das finalidades de utilização destes parâmetros, faz-se a seguir, esclarecimentos sobre cada um deles:

 

A.      Oxigênio Dissolvido (OD)

 

 

    O oxigênio dissolvido (OD) é geralmente medido em miligramas por litro (mg/l) da água analisada. Provém, em geral, da dissolução do oxigênio atmosférico, naturalmente ou artificialmente, e também, da produção liberada por alguns microorganismos vivos na água (algas e bactérias).

 

    O oxigênio dissolvido é vital para os seres aquáticos aeróbicos (dependentes de oxigênio). O nível de disponibilidade de OD na água vai depender do balanço entre a quantidade consumida por bactérias para oxidar a matéria orgânica (fontes pontuais e difusas) e a quantidade produzida no próprio corpo d’água através de organismos fotossintéticos, processos de aeração natural e/ou artificial. Se o balanço do nível de OD permanece negativo por tempo prolongado, o corpo d’água pode tornar-se anaeróbico (ausência de oxigênio), causando a geração de maus odores, o crescimento de outros tipos de bactérias e morte de diversos seres aquáticos aeróbicos, inclusive peixes.

 

    Portanto, o OD é um dos principais parâmetros de caracterização dos efeitos da poluição das águas decorrentes de despejos orgânicos. A solubilidade do OD é função da altitude e da temperatura do corpo de água. Em geral, ao nível do mar e à temperatura de 20°C, a concentração de saturação é de 9.2 mg/l.

 

    Vale informar que valores de OD inferiores ao valor de saturação podem indicar a presença de matéria orgânica e, valores superiores, a existência de crescimento anormal de algas, uma vez que, como já foi citado, elas liberam oxigênio durante o processo de fotossíntese.

 

    Em resumo, o OD será consumido por bactérias durante o processo metabólico de conversão da matéria orgânica em compostos simples e inertes, como água e gás carbônico (CO2). Com isso, crescem e se multiplicam e mais oxigênio dissolvido será consumido enquanto houver matéria orgânica proveniente das fontes de poluição.

 

 

B.  Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO)

 

 

    A Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) é medida, em geral, em miligramas por litro (mg/l) e traduz indiretamente a quantidade de matéria orgânica presente no corpo de água. A matéria orgânica é formada por inúmeros componentes, como compostos de proteína, carboidratos, uréia, surfactantes (detergentes), gordura, óleos, fenóis, pesticidas, etc.

 

    Esta matéria, carbonácea, apresenta-se em suspensão ou dissolvida, podendo ser biodegradável ou não. Dada a diversidade dos compostos e formas como se apresenta no corpo d’água, procura-se quantificá-la, indiretamente, medindo-se sua capacidade de consumo de oxigênio dissolvido na água, que se dá através das bactérias oxidantes.

 

    A DBO padrão é aquela que representa o consumo de oxigênio no processo de oxidação da matéria orgânica presente em uma amostra de água durante o período de 5 dias e incubada a 200 C. A DBO padrão é universalmente utilizada e os dados apresentados neste trabalho foram obtidos desta forma.

 

    A DBO padrão está associada à porção biodegradável da matéria orgânica de origem vegetal e animal e também àquela presente nos despejos domésticos industriais.

 

    Vale informar que os esgotos domésticos possuem uma DBO em torno de 300 mg/l, que representa o consumo de 300 mg de oxigênio em 5 dias, à 20 C, no processo de estabilização da matéria orgânica carbonácea biodegradável presente em 1 litro de esgoto.

 

    Resumindo, DBO alta significa presença de poluição através da matéria orgânica proveniente de fontes pontuais e/ou difusas de origem doméstica ou industrial.

 

 

C.  Nitrogênio Amoniacal (NH3)

 

 

    Antes de melhor caracterizar o parâmetro em questão, convém explicar resumidamente o ciclo do nitrogênio na biosfera. O nitrogênio manifesta-se no ambiente de diversas formas, quais sejam:

 

·      Nitrogênio molecular (N2), livre na atmosfera;

 

·      Nitrogênio orgânico (dissolvido e em suspensão no corpo d’água);

 

·      Amônia (livre ­– N­H3 e ionizada – NH4);

 

·      Nitrito (NO2);

 

·      Nitrato (NO3).

 

 

     No meio aquático, as diversas formas de nitrogênio podem ser de origem natural (proteínas, clorofila e outros compostos biológicos) e/ou de origem das atividades humanas e animais (despejos domésticos e industriais, excrementos de animais e fertilizantes). Nos esgotos domésticos frescos, predominam o nitrogênio em forma de amônia e o orgânico.

 

    A importância do conhecimento da presença e quantificação do nitrogênio nas suas diversas formas na água refere-se ao consumo de OD necessário durante o processo de nitrificação, isto é, a conversão de nitrogênio amoniacal a nitrito e este a nitrato e, principalmente, a proliferação de algas que tem no nitrogênio um elemento vital para seu crescimento.

 

    Cabe salientar que o crescimento descontrolado de algas (floração das águas), em determinadas condições do corpo d’água pode acarretar processos de eutrofização.

 

    A eutrofização é um fenômeno indesejável, pois modifica substancialmente as características físicas, químicas e biológicas do corpo d’água. O crescimento excessivo de vegetação aquática, eventuais maus odores, mortandade de peixe, mudança radical de cor, diminuição excessiva de OD, secreções tóxicas de certas algas, etc., são algumas das conseqüências do fenômeno.

 

    Os processos de eutrofização somados ao de assoreamento, aumentam gradativamente, o material sedimentado no fundo (matéria orgânica em suspensão, vegetação aquática morta e sólidos carreados por processos erosivos), provocando, lentamente, a morte e o desaparecimento do corpo d’água.

 

    Torna-se importante registrar mais uma vez, que a amônia pode ocorrer na forma livre, que é o nitrogênio amoniacal NH3, tóxica aos peixes e na forma ionizada (NH4), não tóxica.

 

    Portanto, a medição do nitrogênio amoniacal, geralmente avaliado em miligramas por litro (mg/l) é importante não só para se constatar a presença de esgotos domésticos lançados recentemente no corpo d’água, mas também como um indicador de futuro consumo de oxigênio no processo de nitrificação anteriormente citado e possível crescimento de algas.

 

 

D. Nitrogênio Kjeldahl (NTK)

 

    O nitrogênio Kjeldahl (NTK), medido em miligramas por litro (mg/l), nada mais é que a soma do nitrogênio orgânico com o nitrogênio em forma de amônia.

   

    O     NTK é a forma predominante do nitrogênio nos esgotos domésticos brutos e daí sua importância como parâmetro químico de qualidade das águas.

 

    Dependendo do valor do pH dos esgotos, a amônia, parte integrante do NTK, pode-se apresentar na forma livre NH3 ou na forma ionizada NH4. Para valores de pH menores que 8, a amônia se apresenta na forma ionizada.

 

 

E. Nitrato (NO3)

 

    Como citado anteriormente, o nitrogênio sob forma de amônia, se transforma com o tempo, dependendo das condições física e química do meio aquático, em nitrito e, posteriormente, em nitrato (nitrificação).

 

    A presença de nitrogênio na forma de nitrato no corpo d’água é um indicador de poluição antiga relacionada ao final do período do processo de nitrificação ou pode caracterizar o efluente de uma estação de tratamento de esgotos sanitários a nível terciário, onde o processo de nitrificação é induzido e controlado com o objetivo de redução de nutrientes.

 

    No Estado do Rio de Janeiro não existe nenhuma estação de tratamento a nível terciário operada pelo poder público.

 

O  nitrato, medido em miligramas por litro (mg/l) de amostra d’água, pode sofrer também um processo de desnitrificação onde é reduzido a nitrogênio gasoso. Já foi comprovada a relação entre a concentração de nitrato e a ocorrência de cianose em crianças. A cianose provoca alterações na composição sangüínea, levando a pele a uma coloração azulada.

 

     O    nitrato em altas concentrações nas fontes domésticas de água (poços) pode trazer graves problemas de intoxicação tanto no ser humano como nos animais.

 

 

F.  Fósforo Total (PT)

 

 

     O    fósforo total (PT) é medido geralmente em miligramas por litro (mg/l). A presença do fósforo na água pode se dar de diversas formas. A mais importante delas para o metabolismo biológico é o ortofosfato. O fósforo é um nutriente e não traz problemas de ordem sanitária para a água.

 

    A presença de fósforo nas águas pode ter origem na dissolução de compostos do solo (escala muito pequena), despejos domésticos e/ou industriais, detergentes, excrementos de animais e fertilizantes.

 

    A utilização crescente de detergentes de uso doméstico e industrial favorece muito o aumento das concentrações de fósforo nas águas.

 

    Concentrações elevadas de fósforo pode contribuir, da mesma forma que o nitrogênio, para a proliferação de algas e acelerar, indesejavelmente, em determinadas condições, o processo de eutrofização.

 

    Por outro lado, o fósforo é um nutriente fundamental para o crescimento e multiplicação das bactérias responsáveis pelos mecanismos bioquímicos de estabilização da matéria orgânica.

 

 

G. Coliformes Fecais (COLI. F)

 

 

    As bactérias do grupo coliforme são utilizadas como indicador biológico da qualidade das águas. A contaminação das águas por fezes humana e/ou animal pode ser detectada pela presença de bactérias do grupo coliforme.

 

O grupo coliforme de bactérias se divide como indicador de contaminação fecal, da seguinte forma:

 

·   coliformes totais (fecal e não fecal);

 

·   Coliformes fecais (fecal);

 

·   Estreptococos fecais (fecal).

 

 

 

 

    No intestino dos seres humanos e animais predomina em grande número os coliformes fecais. Para se ter uma idéia, um indivíduo elimina, em média, 10 bilhões de coliformes fecais por dia. Além dos coliformes, existem, no meio intestinal, outras bactérias, vírus, protozoários e vermes, em números significativamente menores. Nesse meio intestinal, podem conviver agentes patogênicos, isto é, nocivos ao homem, como alguns tipos de bactérias que podem provocar diarréias fortes, febre, náusea e o cólera, alguns tipos de protozoários, responsáveis, inclusive, pela malária e vírus perigosos como aqueles que podem levar a hepatite infecciosa, gastroenterite, febre amarela, dengue e a paralisia infantil.

 

    Assim sendo, na prática, a medição do número de coliformes fecais em um corpo d’água é um indicador não só da contaminação por fezes de origem humana e animal, como também da possibilidade de coexistência de organismos patogênicos.

 

    A contaminação fecal é geralmente medida em número mais provável de coliformes por cem mililitros de água amostrada (NMP/1OOml).

 

    Os órgãos ambientais utilizam-se deste indicador para diagnosticar também as condições para o banho de mar. Esse serviço informa à população a adequabilidade ou não de banho junto às águas litorâneas (excelente, muito boa, satisfatória e imprópria) e é denominado de condições de balneabilidade.

 

 

H. Clorofila

 

    A clorofila é um tipo de pigmento que existe nos vegetais em geral, aí se incluindo os diversos gêneros de algas.

 

    O papel da clorofila é fundamental na fotossíntese, isto é, no mecanismo de nutrição dos vegetais.

 

    A clorofila faz o papel principal no processo, ao absorver a luz que, em seguida será aproveitada e transformada em outra forma de energia durante a síntese (transformação de estruturas simples em compostos orgânicos).

 

    A reação de síntese que se passa nas células vegetais possuidoras de clorofila é uma fotoquímica, na qual o gás carbônico retirado do ar é combinado à água, consumindo energia armazenada pela clorofila, através da luz, para formar compostos orgânicos e como subproduto, o oxigênio. Portanto, o conhecimento quantitativo da clorofila permite estimar a capacidade de reoxigenação das águas no seu próprio meio, inferir sobre a densidade da população de algas e avaliar o aporte da quantidade de nutrientes.

 

    As algas são, em geral, plantas microscópicas que podem se mover ao sabor das correntes por exemplo, o fitoplâncton ou se aderirem nas superfícies, como as algas bênticas.

 

    Como citado anteriormente, a floração das águas, determina o crescimento anormal de algas no meio aquático pelo excesso de nutrientes (nitrogênio e fósforo).

 

    A clorofila é medida, em geral, em microgramas por litro da amostra d’água.

 

 

I. Metais Pesados

 

 

    Os metais pesados são micropoluentes inorgânicos provenientes, na sua maioria, de efluentes industriais e altamente tóxicos para a vida aquática.

 

    Os principais metais pesados presentes nas águas em forma dissolvida são cádmio, cromo, chumbo, mercúrio, níquel e zinco.

 

    Em geral, as concentrações de metais pesados na água estão muito aquém dos padrões de qualidade estabelecidos. Por outro lado, a tendência dos metais pesados é de se aderirem aos sólidos em suspensão que por sua vez, sedimentam-se no fundo do corpo d’água.

 

    Procura-se analisar as concentrações de metais pesados nos sedimentos, cujos valores podem ser significativos e representam uma ameaça para a biota e, conseqüentemente, ao ser humano que está no topo da cadeia alimentar.

 

    Os metais pesados, além de serem tóxicos são cumulativos no organismo e podem provocar diversos tipos de doenças no ser humano com a ingestão de pequenas doses, por períodos consideráveis. Os metais são medidos, geralmente, em miligramas por grama ou microgramas por grama, expressos em peso seco.