Sektörün Alt Sektörleri ve Etkileşim Halinde Olduğu Diğer Sektörler

A turbidez é definida como a dificuldade da água em transmitir a luz e está associada aos sólidos em suspensão, ou seja, é a presença de partículas de sujeira, principalmente argila e areia, que retiram o aspecto cristalino da água, deixando-a com uma aparência túrgida e opaca (Gomes, 2006).

De acordo com os padrões de potabilidade estabelecidos pela Portaria Nº 518 do Ministério da Saúde de 25/03/2004, o valor máximo permitido de turbidez é de 5 UT.

4.5.Dureza

A dureza é a grandeza que mede a quantidade dos sais alcalino-terrosos e pode ser expressa com três valores diferentes:

a) Dureza temporária ou de carbonatos e bicarbonatos que pode ser removida por ebulição;

b) Dureza permanente ou dos não carbonatos;

c) Dureza total obtida através da soma de mg/L de cálcio e mg/L de magnésio, expressa principalmente em carbonato de cálcio.

4.6. Cálcio

O cálcio é um metal da família dos alcalinos terrosos, sendo muito abundante na natureza; ele está presente nos minerais mais comuns e nas rochas. É um dos constituintes de todas as formas de vida animal e vegetal, estando diretamente relacionado com o processo de sustentação e resistência, como no caso do esqueleto humano, por exemplo; é muito abundante nas águas naturais das regiões semi- áridas. Seu estado de oxidação é Ca2+_{, estado em que o elemento perde elétrons e é um dos íons}

que tem maior solubilidade na água (Quadro 4.1).

Quadro 4.1- Solubilidade de sais dissolvidos na água(Fonte: SCHOELLER, 1962)

Composto Solubilidade (g/L) Composto Solubilidade (g/L)

20ºC 30ºC 20ºC 30ºC

NaCl 264,4 265,5 CaSO4 2016 2095

CaCl2 427 501 MgSO4 262 290

MgCl2 351 357 KCl 255 272

Na2SO4 160,2 291 CaCO3 1,53x10-2

O cálcio compõe muitos minerais das rochas ígneas e metamórficas e também está presente nas águas que circundam esses tipos de rochas. Nas rochas sedimentares, a forma mais comum de cálcio é o bicarbonato de cálcio, que pode se apresentar de três formas: calcita, aragonita e dolomita. As duas primeiras têm a forma química CaCO3; a

diferença entre elas está na cristalização, que pode se apresentar de formas variadas. A dolomita é representada por CaMg(CO3)2.

Na dissolução da calcita há liberação de íons de cálcio de acordo com a seguinte equação:

CaCO3 + H2O + CO2→ Ca2+ +2 HCO3- (4.3)

formando bicarbonato, outro íon que sempre está presente nas águas naturais.

As rochas calcárias são formadas basicamente de calcita, com carbonato de magnésio e outras impurezas. Se em uma rocha carbonatada o magnésio e o cálcio estão presentes na razão, em mol, de 1:1, ela é chamada de dolomita. Outros minerais de cálcio comuns em sedimentos são a gipsita (CaSO4 . 2H2O) ou sulfato de cálcio

hidratado e a anidrita (CaSO4), que, pelas suas fórmulas, são idênticas; a diferença é que

o primeiro mineral é hidratado. Um mineral mais raro de se encontrar é a fluorita (CaF2).

Normalmente, o cálcio é o cátion dominante nas águas dos rios. Em regiões semi-áridas sua concentração é ainda maior, pois se encontra freqüentemente em alguns tipos de rochas mais solúveis, transferindo à água parte dos sais que as compõem.

4.7. Magnésio

O magnésio também faz parte da família dos metais alcalinos terrosos e, sob alguns aspetos, é semelhante ao cálcio, como na dureza, que é a característica que dificulta o aparecimento de espuma na água, quando em contato com sabão. Águas que possuem altos teores de cálcio e magnésio são consideradas águas duras. Estas águas nas tubulações formam crostas com o passar do tempo, dificultando o seu transporte. O magnésio tem grande importância na nutrição de plantas e animais; em altas concentrações produz efeitos laxativos no ser humano.

Os íons de magnésio são menores que os íons de cálcio e sódio; por isso, eles acomodam-se no espaço central de seis moléculas de água, coordenadas octaedricamente e apresentando características geoquímicas substancialmente diferentes (Hem, 1985).

Nas rochas ígneas, o magnésio é o maior constituinte na parte escura dos minerais ferro-magnesianos, como a olivina, o piroxênio, anfibólios e as micas escuras. Em outros tipos de rochas, está presente em minerais como a clorita e serpentinitos. Também em algumas formas sedimentares de magnésio, como magnesita e

hidromagnesita, hidróxido de brucita ou misturas de magnésio com carbonatos de

cálcio.

4.8. Sódio

O sódio é um metal da família dos alcalinos, sendo o mais abundante dessa família; seu estado de oxidação é Na+_{. Nas rochas ígneas é um pouco mais abundante do}

que o potássio. Na Tabela 4.1 estão listados os elementos mais abundantes encontrados na forma iônica nas águas e que fazem parte da composição das rochas ígneas e sedimentares. O sódio é encontrado no feldspato plagioclásio, que varia de composição desde albita, NaAlSi3O8, até a anortita, CaAlSi2O8.

Tabela 4.1- Composição de rochas ígneas e de alguns tipos de rochas sedimentares.

(Fonte: HEM, 1985)

Elemento Concentração (PPM) Rochas

ígneas

Rochas Sedimentares

Arenitos Xistos Carbonatadas

Si Al Fe Ca Na K Mg S C Cl 285.000 79.500 42.200 36.200 28.100 25.700 17.600 410 320 305 359.000 32.100 18.600 22.400 3.870 13.200 8.100 945 13.800 15 260.000 80.100 38.800 22.500 4.850 24.900 16.400 1.850 15.300 170 34 8.970 8.190 272.000 393 2.390 45.300 4.550 113.500 305

O sódio é encontrado em grandes concentrações na água do mar, principalmente na forma de cloreto de sódio (NaCl), o sal de cozinha, que dá um caráter salgado à água. A Tabela 4.2 mostra os constituintes mais abundantes na água do mar; o sódio é o segundo mais abundante.

Nas superfícies dos minerais o sódio é retido por adsorção, principalmente os que têm elevada capacidade de troca de cátions, como as argilas. É encontrado no solo, que têm abundância de feldspatos plagioclásios, e nas águas subterrâneas e superficiais que estão em contato direto com esse tipo de rocha.

Tabelas 4.2- Constituintes mais abundantes na água do mar

(Fonte: Boletim IG-USP, 1993)

Constituintes Concentração (mg/l) Mason (1962) Culkin (1965) Cl- Br- SO42- HCO3- F- Mg2+ Ca2+ Sr2+ K+ Na+ 18.980 65 2.649 140 1 1.272 400 8 380 10.556 19.353 67 2.712 142 1 1.294 413 8 387 10.760 Total 34.477 35.141

Dependendo da concentração, o sódio pode tornar a água inadequada também para irrigação, pois tem grande facilidade para adsorver no solo, tornando-o duro e prejudicando o desenvolvimento das plantas. Em 1954 o Laboratório de Salinidade dos Estados Unidos definiu a Razão de Adsorção do Sódio (SAR), que relaciona a concentração iônica do sódio com a concentração de íons de cálcio e magnésio, através da equação: 2 + + + + + + = rMg rCa rNa SAR (4.4)

De acordo com o valor do SAR, a água é classificada como mostra a Tabela 4.3, quanto maior o valor do SAR, pior a qualidade do solo.

Tabela 4.3- Qualidade da água de acordo com o SAR (Fonte: Logan, 1965) SAR Qualidade 0 - < 10 10 - < 18 18 - < 26 ≥ 26 Excelente Boa Regular Ruim 4.9. Potássio

O potássio também é um elemento da família dos metais alcalinos e é o mais abundante nas rochas sedimentares; ele possui uma alta solubilidade na água, porém, dificilmente ocorre em altas concentrações nas águas naturais porque é absorvido pelas plantas.

Nos sistemas naturais, o sódio tende a permanecer em solução depois de liberado das estruturas de silicatos minerais. Já o potássio é liberado com maior dificuldade pelos silicatos minerais e tem uma grande tendência a ser reincorporado ao solo, desgastando os produtos sólidos, especialmente certas argilas minerais (Hem, 1985).

Em águas salobras que estão ou que passaram por um processo de evaporação, determinados tipos de rochas constituídas de minerais solúveis podem levar este local a ter uma alta concentração de potássio.

Em geral, a concentração de potássio é baixa, pois ele é muito estável nos minerais aluminossilicatos. Como a dimensão do íon de potássio é significativamente maior do que o íon de sódio, sua adsorção através das trocas iônicas é bem menor.

Dentre os muitos minerais que têm potássio na sua constituição, merecem destaque os feldspatos potássicos, pois eles têm maior resistência ao ataque pelas águas, podendo ser alterados para sílica, argilas e íons de potássio, por processos similares a outros tipos de feldspato, porém mais lentamente.

Íons de potássio assimilados por plantas, tornam-se disponíveis quando as plantas morrem, perdem suas folhas e outras partes. É o que ocorre na reciclagem natural nas florestas, sendo este potássio incorporado ao solo pelas chuvas (Hem, 1985).

A média de potássio em plantas vivas, segundo dados de Mason (1952) é aproximadamente de 0,3%; quando se trata de plantas secas ou cinzas esta concentração

torna-se muito maior; por isso, o homem utiliza cinzas da madeira como fonte natural de potássio.

4.10. Cloreto

O cloro é um elemento da família dos halogênios, sendo o mais abundante nesta família. Mais de três quartos da quantidade total presente na crosta terrestre, atmosfera e hidrosfera estão dissolvidas no oceano. O cloro tem uma característica marcante quanto aos tipos de elementos que se liga; é muito comum estar presente com elementos metálicos, metais alcalinos e alcalinos terrosos e pode ocorrer em vários graus de oxidação, porém o mais significativo é o íon Cl-_.

O cloro está na composição de diversos tipos de rochas; no entanto, sua concentração é sempre menor do que a de qualquer outro constituinte na água natural (Tabela 4.2). Raramente se vê um mineral que tenha cloro como constituinte principal; na maioria das vezes ele está presente como impureza. Ele também pode estar presente em resistates, que são rochas compostas principalmente de minerais residuais não alterados quimicamente por intemperismo da rocha mãe (Hem, 1985). Em todas as rochas que têm cloro, ele normalmente é encontrado na forma de cloreto de sódio ou como uma mistura de íons de cloro e sódio.

Johns e Huang (1967) pesquisaram o cloro contido em rochas de diversos tipos, e concluíram que minerais contendo cloro são extremamente raros.

Billings e Willian (1967) analisaram rochas que estavam a grandes profundidades e observaram que o cloro nestas rochas tem, em média, uma concentração de 1, 466 ppm. Ele também está presente nas chuvas e neves devido a processos físicos, que o transfere na forma de aerossol da atmosfera para a superfície do mar.

Devido ao fato do cloro ter uma pequena interação química na água natural, comparada aos outros íons maiores, ele não forma sais de baixa solubilidade (Tabela 4.1); não é tão absorvido nas superfícies minerais, o que justifica a característica comum de não haver cloro em rochas.

A concentração de cloro nas águas naturais, na maioria das vezes, é baixa. Processos que podem elevar esta concentração são os que acontecem nos rios que recebem influência de rejeitos industriais ou o contato com marés oceânicas.

As águas de chuvas próximas ao oceano contêm uma concentração de cloro relativamente alta, em torno de algumas dezenas de miligramas por litro; porém, esta concentração se reduz significativamente à medida que ocorre a interiorização no continente. Massas de ar que contêm cloreto de sódio podem mover-se em direção ao interior do continente, eliminando sais por outros mecanismos que diferem dos da chuva. Ericksson (1960) e outros investigadores estudaram o processo de intercepção aérea de cloreto com a vegetação. A presença de grandes concentrações de cloro no interior dos continentes é justificada por Fisher (1968) como tendo certa influência antrópica.

Santiago (1984), analisando água de chuva de quatro postos meteorológicos em Fortaleza, na costa, e em outros pontos adentrando o continente até 90 km, encontrou uma relação entre a concentração de cloretos nas chuvas e a distância (x) à costa:

Cl- _{(mg/l) = 5,29.exp(-0,019x/km) (4.5)}

Um dos mecanismos que explica a origem do cloreto de cálcio em águas salinas é a retenção do cloro pelas camadas de argila do subsolo, que possuem grande permeabilidade. Dessa forma, ele vai sendo retido até atingir altas concentrações, influenciando na concentração de cátions, onde o cálcio é comumente o íon preferencialmente retido; assim, ocorre a interação entre os íons com a conseqüente formação de cloreto de cálcio (CaCl2).

4.11. Sulfato

O sulfato tem uma concentração nas chuvas continentais que supera muito a do cloro, normalmente excede 1 mg/L. Isso se deve a poluição do ar, especialmente através da queima de combustíveis, que é responsável por 30% do sulfato contido nas chuvas (Junge, 1960) e às indústrias, que lançam SO2-e SO3- em grandes quantidades.

O enxofre no ar atmosférico reage com a água formando ácido sulfúrico, através das seguintes reações:

2 SO2 + O2 → 2 SO3 (4.6)

H2O + SO3 → H2SO4 (4.7)

Este ácido é forte e diminui o pH da água, formando a chamada “chuva ácida”, que pode ser muito perigosa, dependendo do grau de acidez. Em locais muito urbanizados ela ocorre frequentemente, provocando diversos malefícios, como: destruição de árvores, alteração química do solo, deixando-o mais pobre e consequentemente envenenando as plantações e reduzindo as colheitas, corrosão e desgaste de prédios e monumentos históricos. Por fim, a saúde do homem e dos animais fica comprometida, gerando doenças respiratórias e inflamações diversas (FELTRE, 1999).

O sulfato também pode originar-se da oxidação do enxofre nas rochas ígneas, metamórficas e sedimentares, sendo reduzido pelas bactérias, nos ambientes com grande presença de matéria orgânica, no qual é precipitado como CaSO4.

4.12. Carbonatos e Bicarbonatos

Os carbonatos e bicarbonatos são encontrados dissolvidos na água pelo processo de dissolução do CO2 atmosférico e do CO2 presente no solo ou nas zonas não saturadas

entre a superfície da Terra e o aqüífero e que é mantido pela respiração das plantas e pela oxidação da matéria orgânica. Na água do mar, o íon HCO3- possui uma elevada

concentração, de aproximadamente 100 mg/L. Também se pode encontrar bicarbonato pelo metamorfismo das rochas carbonatadas.

Nas águas naturais, a alcalinidade se deve, principalmente, às bases HCO3-,

CO32- e OH-, e também à silicatos, boratos, amônia, fosfato e bases orgânicas.

É muito importante avaliar a alcalinidade da água; através dela compreendem-se as interações água-rocha ou água e materiais orgânicos. Além disso, percebe-se a alteração do sabor da água, pois, a alcalinidade confere à água um sabor adstringente, fazendo-a ser recusada, quando se trata de consumo humano.

4.13.Ferro

O ferro é um dos elementos constituintes da composição química dos solos, das rochas e da matéria orgânica, sendo, portanto, muito abundante; pode tornar a água tóxica, mas somente se estiver em grandes concentrações, quando não seria apropriada para ingestão pelo seu sabor desagradável. O limite de 0,3 mg/L decorre exclusivamente do sabor que este metal confere à água e das manchas que ele pode produzir nas roupas e louças sanitárias. Nos sistemas de abastecimento, a presença do ferro também é indesejável porque favorece o desenvolvimento de organismos filamentosos, denominados impropriamente de bactérias ferruginosas, por exemplo, a crenothrix (Sales & Gouveia, 1997).

Quando em água, o ferro normalmente está associado ao manganês, e ambos têm efeitos muito semelhantes. Se eles estão em baixas concentrações não apresentam inconveniente nenhum. O ferro age como incrustante, de modo semelhante ao cálcio e ao magnésio, podendo precipitar formando incrustações e obstruindo as tubulações, o que explica sua restrição em águas industriais.

Em amostras filtradas de águas alcalinas de superfície, a concentração de ferro dificilmente atinge 1 mg/L, porém, águas profundas ou águas ácidas de superfície, podem conter altos teores de ferro. Em condições de redução, o Fe2+_{, nas águas naturais}

é relativamente solúvel. Na ausência de íons formadores de complexo, o Fe3+ _{só é muito}

solúvel em pH < 5. Exposto ao ar ou sob a ação de oxidantes, o ferro pode passar ao estado de Fe3+ _{ou pode hidrolisar, formando o óxido hidratado, que é insolúvel.(Sales &}

Gouveia, 1997).