A ÁGUA NA TERRA
A Água
A água é dos compostos mais importantes da Terra possuindo propriedades que a fazem ser essencial à vida.
Propriedades Químicas
O símbolo químico da água é H2O, que significa dois átomos de hidrogénio ligados a um átomo de oxigénio.
A Água
A água é dos compostos mais importantes da Terra possuindo propriedades que a fazem ser essencial à vida.
Propriedades Químicas
O símbolo químico da água é H2O, que significa dois átomos de hidrogénio ligados a um átomo de oxigénio.
Os átomos de hidrogénio estão ligados a um dos lados do átomo de oxigénio resultando desta ligação uma molécula bipolar (com carga positiva do lado onde se ligam os átomos de hidrogénio e com carga negativa do lado do átomo de oxigénio).
Como cargas eléctricas opostas atraem-se, as moléculas de água tendem a ser atraídas entre si formando uma estrutura polimerizada em cadeias ou agrupamentos, com um número de moléculas que varia em função da temperatura.
Como cargas eléctricas opostas atraem-se, as moléculas de água tendem a ser atraídas entre si formando uma estrutura polimerizada em cadeias ou agrupamentos, com um número de moléculas que varia em função da temperatura.
A água que não faz parte destas cadeias encontra-se dissociada em catiões H+ e aniões OH-. Estes iões são, em grande parte responsáveis pela atracção e incorporação na água, de variados elementos químicos que se encontram nas formações geológicas que a água atravessa. Além destes elementos a água também consegue dissolver gases da atmosfera (ex. O2, N2, CO2, etc.), acabando estes átomos dissociados por se incorporarem na água. Por conseguinte, a água que encontramos na natureza não é água pura mas uma solução com variadíssimos solutos.O pH da água é um parâmetro muito importante porque determina a solubilidade (quantidades que podem ser dissolvidas na água) e a disponibilidade biológica (quantidades que estão acessíveis aos seres vivos) de constituintes químicos tais como os nutrientes (fósforo; azoto; e carbono etc.) e os metais pesados (chumbo; cobre; cádmio, etc.). Por exemplo, para além de afectar a quantidade e a forma de fósforo que é mais abundante na água, o pH também determina se este está disponível para a vida aquática. Em relação aos metais pesados estes tendem a ser mais tóxicos para pH mais baixos porque são mais solúveis.
Figura 1 – pH mais frequentes e a sua influência na vida aquática
(Source: A Citizen's Guide to Understanding and Monitoring Lakes and Streams)
Propriedades Térmicas
Em condições de temperatura e pressão normais (TPN), a água ocorre no estado líquido. No entanto, em condições diferentes de pressão e temperatura ela poderá ocorrer nos estados sólido e líquido. Se analisarmos o diagrama de fases da água, no qual temos em abcissas a temperatura T e, em ordenadas, a pressão P, verifica-se que, para temperaturas superiores a 0,01 Cº, a água só existe nos estados liquido e gasoso e, para pressões inferiores a 0,006 atm, a água só ocorre nos estados sólido e gasoso. Para água pura e á pressão de 1 atm a temperatura de ebulição e de congelação da água líquida é 100 Cº e 0 Cº, respectivamente. Se a pressão aumentar, quer o ponto de ebulição quer o ponto de congelação ocorrerão a temperaturas mais baixas. A influência das substâncias dissolvidas na água não é tão simples de prever, pois estas podem apresentar efeitos contrários.
A energia que é necessária para estas passagens de estado, é bastante diferente:
Para a passagem fusão/congelação (nos dois sentido) são necessárias…………………80cal/g
Para a passagem vaporização/condensação são necessária …..........539 cal/g
Figura 2 – Diagrama de Fases da Água
Diagrama de fases da água:
- Cada uma das três regiões assinaladas no diagrama a cor diferente corresponde a uma fase pura.
- A separação entre duas fases é feita por uma linha a cheio, que representa as condições de pressão e de temperatura às quais as duas fases existem em equilíbrio.
- Existe um ponto desse diagrama (0,006 atm e 0,01o C) no qual as três fases podem coexistir em equilíbrio – ponto triplo.
Propriedades Mecânicas
A temperatura tem enorme influência em algumas propriedades mecânicas da água como:
- densidade
- viscosidade
- compressibilidade
- pressão de vapor
Figura 3 – Variação da densidade da água com a temperatura
A densidade da água pura, para uma pressão normal (1 atm.), é máxima quando a temperatura é igual a 4 Cº. Se aumentarmos a pressão, a densidade máxima atinge-se para temperaturas ligeiramente inferiores a 4 Cº. O aumento da temperatura faz com que a densidade diminua de forma significativa. A existência de sais dissolvidos na água aumenta a sua densidade. A água do mar, por exemplo, tem uma densidade igual a 1,025. Quer a salinidade quer a temperatura aumentam com a profundidade das águas. As águas subterrâneas apresentam uma densidade aproximadamente de 1 porque o aumento da densidade provocado pelo aumento da salinidade é compensado pela diminuição da densidade provocada pelo aumento da temperatura.Figura 4 – Variação da viscosidade da água em função da temperatura A viscosidade é outra propriedade que varia com a temperatura. Esta variação da viscosidade é uma propriedade que tem influência na permeabilidade das rochas. A viscosidade diminui drasticamente com o aumento da temperatura (fig.4). Como a permeabilidade aumenta com a diminuição da viscosidade, então, as águas de temperatura mais elevada terão maior capacidade de atravessar as rochas do que as águas de temperaturas mais baixas.
A Água na Terra e a sua distribuição
O aspecto mais notável e significativo da Terra, no conjunto dos planetas do sistema solar, é ter água em abundância no estado liquido Vivemos no planeta azul cujos oceanos foram essenciais para possibilitar o aparecimento da vida. Todos os organismos vivos são formados por células, constituídas maioritariamente por água.
No planeta Terra a água ocorre nos três estados físicos da matéria – sólido, o liquido e o gasoso consoante as condições de temperatura e pressão a que se encontra sujeita. Sob estas três formas, ela encontra-se distribuída em diferentes reservatórios naturais (Oceanos, Calotes Polares, Águas Subterrâneas, Águas Superficiais, Lagos, Rios, Atmosfera e seres vivos) em quantidades que variam. Na Fig 5 podemos visualizar dum modo geral esta distribuição pelos diferentes reservatórios.
Figura 5 – Distribuição da água pelos diferentes Reservatórios Naturais Source: Gleick, P. H., 1996: Water resources. In Encyclopedia of Climate and Weather, ed. by S. H. Schneider, Oxford University Press, New York, vol. 2, pp.817-823.
Do total da reserva de água da Terra, cujo volume é de aproximadamente, 1,4 x 109 Km3, 97,5% é água salgada contida nos oceanos e lagos salgados. Apenas os restantes 2,5%, correspondentes a cerca de 35 x 106 Km3 são água doce dos quais a maior parte, 68,7%, está armazenada nos glaciares, gelos oceânicos e campos de gelo e 30,1% em aquíferos. Os principais recursos hídricos utilizados pelo homem – lagos, rios, humidade dos solos e aquíferos pouco profundos – correspondem apenas a cerca de 200 000 Km3, ou seja, bastante menos do que 1% do total de água doce (Shiklomanov, 1993).
Figura 6 – Mapa com localização dos glaciares e calotes polaresSource: Gleick, P. H., 1996: Water resources. In Encyclopedia of Climate and Weather, ed. by S. H. Schneider, Oxford University Press, New York, vol. 2, pp.817-823.
Reproduced from National Geographic WORLD (February 1977, no. 18, p. 6) with permission.
Figura 7 – Fotografia de Glaciar no Alasca
contínuo e baseia-se, essencialmente, em sucessivas passagens de estado físico (sólido, liquido e gasoso)
Figura 8 – Importância Relativa das Diferentes reservas hídricas
Source:Lencastre,A e Franco, F.M, Lições de Hidrologia, Universidade Nova de Lisboa
Notas:Os tempos médios de residência resultam da divisão dos volumes totais pelos volumes médios anuais dos correspondentes fluxos de renovação.
Os valores apresentados neste quadro são apenas aproximados, devido à enorme carência de dados hidrológicos em muitas regiões do globo, podendo no entanto ser considerados indicadores das próprias grandezas.
Figura 9 – Ciclo da Água
Todos os rios entram no mar, e o mar
não transborda. Vão desaguar no lugar
donde saíram, para tornarem a correr.
Eclesiastes, Prólogo 7 ( 3 Séculos antes de Cristo)
Um dos aspectos fundamentais deste ciclo é que nos oceanos a quantidade de água precipitada é menor do que a evaporada. Consequentemente há transporte de água dos oceanos para os continentes sob a forma de vapor de água que, ao originar precipitação, alimenta o escoamento dos rios e o armazenamento de água nos solos, lagos, aquíferos e glaciares.
O Ciclo Hidrológico pode ser descrito, duma forma resumida, pelas seguintes etapas:
1 - Pela acção da Energia Solar, a água existente à superfície da Terra evapora-se, passando a existir na Atmosfera sob a forma de vapor de água. A água existente na atmosfera é o resultado de dois processos que se designam por Evapotranspiração, que é o fenómeno complexo resultante da transpiração das plantas e da evaporação do meio circundante (superfície do terreno, água de valas, pequenos rios, pequenos lagos, etc.) e a Evaporação (de Oceanos; Rios, lagos etc)
2- Em certas condições este vapor de água existente na atmosfera dá origem à
precipitação sob a forma de neve, chuva ou orvalho retornando a água á superfície terrestre.
- Parte desta água precipitada, infiltra-se nos solos, humedecendo a terra. Desta uma parte volta para a atmosfera pelo processo de evapotranspiração. A outra parte que se infiltra e que vai escorrendo pela acção da gravidade para zonas abaixo das raízes das plantas vai recarregar os reservatórios das águas subterrâneas – aquiferos. Por sua vez, estas águas subterrâneas podem permanecer no mesmo local ou sofrer um processo de escoamento subterrâneo que irá alimentar o mar, os rios ou os lagos.
- uma outra parte escorre superficialmente, indo alimentar os rios e os lagos ou voltando para o mar directamente
3- Tanto o escoamento subterrâneo como o escoamento superficial vão alimentar os rios, os lagos e os oceanos, proporcionando o reinício do ciclo.
Esta descrição do ciclo hidrológico dá-nos uma imagem, necessariamente simplificada, pois como facilmente se pode concluir, dentro deste ciclo poderão existir vários sub ciclos.
Note-se que a energia que permite todo o movimento do ciclo hidrológico é a Energia Solar
Problemas de abundância e escassez
Embora a água seja um recurso abundante no nosso planeta verificamos, contudo, que existem problemas graves de escassez. Este problema deve-se fundamentalmente ao facto anteriormente estudado de que nem toda a água do planeta se encontra facilmente disponível para a utilização pelo homem, por um lado, por outro, o próprio homem muitas vezes destrói os seus recursos hídricos através da poluição tornando a água não utilizável e por outro, o facto de existirem profundas assimetrias da distribuição espacial da precipitação no globo, da distribuição temporal ao longo do ano e ainda na frequente incoerência com a distribuição da população.
Em certas regiões do Nordeste da Índia, a precipitação anual atinge cerca de 10 m (repare-se que a precipitação média anual em Lisboa é cerca de 800 mm), enquanto que em alguns desertos, como no Atacama, no Chile, é frequente não chover durante mais de um ano. Uma longa faixa de regiões semiáridas, áridas, ou desérticas estende-se desde a costa noroeste de Africa, atravessa grande parte do Médio Oriente e da Ásia Central até ao interior da China. Nesta vastíssima área, que suporta uma parte significativa da população humana, a precipitação é escassa, ocorre apenas durante um período de poucos meses e tem uma forte variabilidade de ano para ano.
Figura 10 – Deserto do Atacama – Chile
Estas alterações climáticas antropogénicas estão já a ter impactos significativos, em parte negativos, sobre vários sistemas naturais e sociais. Os prejuízos decorrentes da maior frequência de fenómenos meteorológicos e climáticos extremos estão a aumentar. Em algumas regiões, especialmente as mais áridas, o aumento da temperatura média global e as mudanças nos regimes de precipitação estão a ter efeitos adversos sobre a agricultura, as florestas e a biodiversidade. Há sinais de que começam a potenciar-se crises sociais em regiões particularmente instáveis e vulneráveis à mudança do clima.
O conflito dramático do Darfur, de que já resultaram milhares de mortos e mais de 2 milhões de refugiados, é um exemplo claro que liga as crises humanitárias a alterações nas disponibilidades hídricas. A diminuição da precipitação nas ultimas duas décadas, causada pelo aumento da temperatura, consequência das alterações climáticas e a utilização em grande quantidade, de água do lago Chade para a agricultura levou à quase seca deste lago – fonte de alimento (peixe e pastagens), água para rega, e bebida para homens e animais. Os recursos hídricos tornaram-se mais escassos e os solos deixaram de poder suportar simultaneamente os rebanhos dos pastores nómadas, islâmicos, e a produção agrícola dos agricultores não islâmicos. A violência teve início em plena seca, no mês de Fevereiro de 2003, e transformou-se num conflito étnico de grande dimensão.
Figura 12 – Evolução das reservas de água doce no Lago Chade
Figura 13 – Campo de Refugiados do Darfu
A quantidade de água doce existente na Terra é limitada, e a sua qualidade está sob constante pressão. Ela deve ser considerada como um recurso escasso, sobretudo com a actual tendência para o aumento do seu consumo.
Figura 14 – Evolução Consumo de água e os Consumos per capita de diferentes países
Numa determinada comunidade o consumo total de água pode subdividir-se nos seguintes consumos:
- Consumo Doméstico
- Consumo Público
- Consumo Industrial
- Consumo Agrícola
O consumo doméstico refere-se á utilização de água para beber, cozinhar, limpezas da casa, sanitários e outros consumos que digam respeito ás casas de cada um de nós.
Este consumo é elevadíssimo nos países desenvolvidos em comparação com outros países. A diferença reside logo nos aspectos de ter ou não água canalizada em casa e sanitários. Quando existe água canalizada o consumo dispara pelo simples facto da água estar facilmente acessível – é só abrir a torneira!
O consumo público diz respeito à utilização de água pelos organismos e serviços públicos nomeadamente, Hospitais, Escolas, Autarquias, jardins Públicos etc.
O consumo público também é muito maior nos países desenvolvidos.
O consumo Industrial diz respeito à utilização de água para fins industriais, e também aqui ele é muito maior nos países desenvolvidos pelo simples facto destes terem mais industria do que os outros. De notar no entanto que nos países desenvolvidos já se vai melhorando o uso da água pela industria através de poupanças pela reutilização ou reciclagem da mesma o que acontece menos nos países em desenvolvimento onde as regras são menos exigentes.
O consumo agrícola é o mais elevado de todos os consumos.
A figura 15 dá-nos uma ideia dos consumos relativos de água por sector, no mundo em geral, e nas suas diferentes regiões. Globalmente, 70% dos consumos de água são atribuíveis à Agricultura e 20% à Industria. As percentagens relativas de consumos de água por sector são muito semelhantes na América do Norte e na Europa. A Africa SubSariana e a região do Médio Oriente e Norte de Africa são as regiões do globo onde a percentagem relativa de consumo na Agricultura é maior, não havendo praticamente gasto relativo na Industria.
Figura 15 – Percentagens relativas de Consumo de Água por Sector
Figura 16 – Consumos de água de superfície em Portugal Continental
Water withdrawals in Portugal
Year of withdrawal data 1990
Total withdrawals (cubic Km) 7.3
Withdrawals per capita (cubic m) 736
Withdrawals as a percentage of actual renewable water resources 10.8%
Withdrawals by sector (as a % of total)
Agriculture 48%
Industry 37%
Domestic 15%
Source: http://earthtrends.wri.org/pdf_library/country_profiles/wat_cou_620.pdf
Tipos de Água
Existem variadíssimas classificações para a água.
No que diz respeito à água doce podemos classificá-la em dois grandes grupos consoante os reservatórios naturais ou artificiais donde são captadas:
- Águas Superficiais – são as águas que encontramos à superfície da Terra, em Rios,
Lagos ou Pântanos. As águas superficiais para consumo podem ser captadas em lagos através da instalação de estações que bombeiam a água para posteriormente a distribuir. No caso dos rios, a captação pode ser realizada directamente no leito, mas, geralmente, constrói-se diques ou barragens.
Water withdrawals in Portugal
Year of withdrawal data 1990
Total withdrawals (cubic Km) 7.3
Withdrawals per capita (cubic m) 736
Withdrawals as a percentage of actual renewable water resources 10.8%
Withdrawals by sector (as a % of total)
Agriculture 48%
Industry 37%
Domestic 15%
Source: http://earthtrends.wri.org/pdf_library/country_profiles/wat_cou_620.pdf
Tipos de Água
Existem variadíssimas classificações para a água.
No que diz respeito à água doce podemos classificá-la em dois grandes grupos consoante os reservatórios naturais ou artificiais donde são captadas:
- Águas Superficiais – são as águas que encontramos à superfície da Terra, em Rios,
Lagos ou Pântanos. As águas superficiais para consumo podem ser captadas em lagos através da instalação de estações que bombeiam a água para posteriormente a distribuir. No caso dos rios, a captação pode ser realizada directamente no leito, mas, geralmente, constrói-se diques ou barragens.
Figura 17 -Barragem do Alqueva – construída com o objectivo principal de regar as terras a jusante para produzir culturas de regadio – fim agrícola
- Águas Subterrâneas – integram a componente não visível e mais lenta do ciclo hidrológico. Os reservatórios de água subterrânea são designados aquíferos. Um aquífero é toda a formação geológica com capacidade para armazenar água e com características que permitam a sua extracção de forma economicamente rentável. Os recursos hídricos subterrâneos desempenham um papel importante no abastecimento das populações. A água que se consome apresenta sempre na sua constituição uma componente de sais minerais e oligoelementos. Em contacto prolongado os minerais sofrem um processo de dissolução, do qual resulta o aparecimento de aniões e catiões que dependem do tempo e da natureza das formações geológicas com as quais as águas estiveram em contacto. Desta forma torna-se importante classificar as águas de acordo com a sua génese e a sua aplicação:- Águas Termais – são classificadas como águas termais quando a temperatura da água exceder em 5 ºC a temperatura média ambiente da região onde ocorrem.
As águas de origem subterrânea que são potáveis podem ser divididas em:
- Águas minerais naturais – têm uma composição química específica e mantêm essas características no tempo Encontram-se no subsolo a grandes profundidades. Estas águas sem poluição possuem uma composição química totalmente natural, provocada apenas pela interacção água/rocha e possuem oligoelementos que lhe conferem propriedades terapêuticas.
- Água de Nascente – Nestas águas a presença de sais minerais não é constante ao longo do tempo decorrente do curto período de circulação subterrânea.
As águas de consumo e sobretudo as águas minerais naturais e as águas de nascente podem ser classificadas de acordo com o total de sais dissolvidos, a quantidade do ião dominante e a presença ou não de gás.
Figura 18 – Classificação das Águas MineraisSource:Guimarães, Paula, Geologia 12º Ano
A Gestão da Água
Á medida que se dá a retracção dos Glaciares, a destruição dos habitats, a desflorestação e outros aspectos da acção antropogenica que estão a causar alterações climáticas que influem no ciclo hidrológico, os recursos hídricos tornam-se cada vez mais vulneráveis e imprevisíveis. Reservas hídricas incertas ou depauperadas vão causar crescentes disputas de interesses entre comunidades rurais e urbanas, e na distribuição destes recursos quando eles são transfronteiriços (ex. lago Chade). Com a esperada duplicação do consumo de água até 2050, causada pelo aumento da população, têm de ser tomadas medidas para melhorar a forma como a água é gerida.
Figura 19 – Carta Europeia da Água
Carta Europeia da Água
Proclamada pelo Conselho da Europa em Maio de 1968
1. Não há vida sem água. A água é um bem precioso indispensável a todas as actividades humanas.2. Os recursos hídricos não são inesgotáveis. É necessário preservá-los, controlá-los e, se possível, aumentá-los.3. Alterar a qualidade da água é prejudicar a vida do Homem e dos outros seres vivos que dela dependem.4. A qualidade da água deve ser mantida em níveis adaptados às utilizações e, em especial, satisfazer as exigências da saúde pública.5. Quando a água, após ser utilizada, volta ao meio natural, não deve comprometer as utilizações que dela serão feitas posteriormente.6. A manutenção de uma cobertura vegetal apropriada, de preferência florestal, é essencial para a conservação dos recursos hídricos.7. Os recursos hídricos devem ser objecto de um inventário.8. A eficiente gestão da água deve ser objecto de planos definidos pelas autoridades competentes.9. A salvaguarda da água implica um esforço muito grande de investigação científica, de formação técnica de especialistas e de informação pública.10. A água é um património comum cujo valor deve ser reconhecido por todos. Cada um tem o dever de a economizar e de a utilizar com cuidado.11. A gestão dos recursos hídricos deve inserir-se no âmbito da bacia hidrográfica natural e não no das fronteiras administrativas e políticas.12. A água não tem fronteiras. É um bem comum que impõe uma cooperação internacional.
A dependência em relação à água é de tal modo importante que a gestão e preservação deste recurso é preocupação constante dos governos dos diversos países e, inclusive, preocupação constante de organismos internacionais tais como a ONU, a Organização Mundial de Saúde OMS e o Conselho da Europa que em Maio de 1968 proclamou a Carta Europeia da Água (Figura 17).
Ver: Directiva 2000/60/CE do Parlamento Europeu e do Conselho de 23 de Outubro de 2000 que estabelece um quadro de acção comunitária no domínio da politica da água. www.inag.pt/ (Instituto Nacional da Água – Autoridade Nacional da Água, que tem por missão propor, acompanhar e assegurar a execução da politica nacional no domínio dos recursos hídricos)
A absoluta dependência humana dum funcionamento contínuo e equilibrado do ecossistema global torna inevitável que sejam aplicadas politicas de gestão baseadas num uso sustentável da água, que satisfaçam as necessidades presentes sem comprometer o direito de futuras gerações poderem, também, satisfazer as suas próprias necessidades. Esta tarefa, sendo possível, é de execução difícil, pois pressupõe uma mudança de atitude por parte da sociedade na forma como a água é utilizada, gerida e valorizada. Trata-se de criar uma nova cultura da água.
A desmineralização da água do mar
Em locais onde as reservas de água doce são escassas, recorre-se a processos industriais para dessalinização da água, em particular da água do mar. As técnicas de destilação e de Osmose Inversa constituem os dois processos mais utilizados para a dessalinização da água do mar e consequente obtenção de água potável. Estas duas técnicas mais vulgarmente utilizadas são muito exigentes em energia.
A água do mar é uma solução aquosa extremamente complexa, com vários sais inorganicos dissolvidos, substâncias gasosas, e espécies orgânicas. Dado que a sua concentração em sais inorgânicos é excessiva ela não é potável e tem de ser sujeita a desmineralizações para poder ser utilizada pelo homem.
Destilação
Este processo muito exigente em energia consiste na técnica normal de destilação. Vaporização da água do mar por aquecimento seguida de uma condensação do vapor de água, por arrefecimento. Apesar de ser um processo bastante eficaz e relativamente simples, torna-se muito dispendioso pelo facto de exigir muita energia. A energia utilizada neste processo poderá ser a energia solar o que torna o processo muito mais sustentável.
Neste processo usam-se recipientes de grande dimensão cobertos por placas de vidro inclinadas onde o vapor de água se vai condensar. A inclinação das placas permite que a água condensada escorra para outros recipientes de água doce.
Este é um processo bastante utilizado em países quentes onde se pode recorrer à energia do sol (ex. Cabo Verde). Contudo, ainda tem vários problemas, sobretudo a sua lentidão e o ser muito exigente em espaço.
Figura 20 – Esquema Simples de DestiladorSource:Guimarães, Paula, Geologia 12º Ano
Osmose Inversa
A osmose inversa ou reversa é um processo mais moderno. A água do mar é forçada a atravessar uma membrana semipremeável, movendo-se dum compartimento onde existe água com substâncias dissolvidas para outro onde existe água pura. Na osmose inversa a energia é aplicada sob a forma de pressão, obrigando a água salgada a passar através da membrana para o compartimento de água pura. A pressão necessária depende da membrana mas é cerca de 30 atm. A osmose inversa é um processo mais económico do que a destilação.
Membranas semipermeáveis – são membranas existentes na natureza que têm a capacidade de deixar passar somente um liquido (a água), ou solvente, mas não deixam passar sais nela dissolvidos. Na verdade, o que se verifica é uma propriedade selectiva, isto é, o solvente passa de um lado para o outro da membrana com muito mais facilidade do que os solutos (sais) existentes. As paredes das células dos seres vivos são membranas semipermeáveis naturais, regulando a passagem de sais e nutrientes para dentro da celula ou para fora dela. Os cientistas descobriram que existem membranas sintéticas que exibem a mesma propriedade. Talvez a mais comum delas seja o acetato de celulose, aquele papel transparente que costuma envolver os maços de cigarros.
Osmose – A osmose natural ocorre quando duas soluções salinas de concentrações diferentes se encontram separadas por uma membrana semipermeável. Neste caso, a água (solvente) da solução menos concentrada tenderá a passar para o lado da solução de maior salinidade. Com isto, a solução mais concentrada, ao receber mais solvente, dilui-se, num processo impulsionado por uma grandeza chamada “pressão osmótica”, até que as duas soluções atingem concentrações iguais.
Osmose inversa ou reversa – ocorre quando se aplica uma pressão do lado da solução mais concentrada ou salina, revertendo-se a tendência natural. Neste caso, a água da solução salina passa para o lado da água pura, ficando retidos os iões dos sais nela dissolvidos. A pressão que se tem de utilizar para forçar este processo tem de ser maior do que a pressão osmótica característica da solução.
Membranas sintéticas – As membranas osmóticas empregues em dessalinizadores são membranas sintéticas que imitam as membranas naturais. Existem poucos fabricantes e fornecedores destas membranas, pois trata-se de uma tecnologia bastante avançada.
Figura 21 – Esquema simples de dessalinizador por osmose inversa
Qualidade da Água
A qualidade exigida á água depende do uso que se lhe vai dar.
- Água destinada á agricultura
- Água destinada á Industria (Indústria Farmacêutica os parâmetros são mais exigentes que para a água de consumo – Muitas vezes utilizam-se desmineralizadores)
- Água destinada a fins específicos (ex. aparelhos de hemodiálise em doentes com problemas renais – também mais exigentes)
- Água destinada ao consumo humano.
- etc.
No que respeita á água para consumo humano, em Portugal, as exigências em termos de qualidade estão definidas no actual Dec-Lei 306/2007 de 27 de Agosto que se encontra como anexo a este trabalho.
Uma água potável é um liquido incolor, inodoro e de gosto agradável. É apropriada para beber e para usos domésticos sem perigos para a saúde pública. Estas propriedades necessitam de medições objectivas. A água destinada ao consumo humano deve passar por um processo de potabilização para garantir a ausência de partículas sólidas em suspensão, de metais pesados (tóxicos), matéria orgânica dissolvida, compostos tóxicos como por exemplo aniões CN-, NO2-, Cl-, NO3-, microrganismos e outros e não deve ter odores e sabores desagradáveis.
A qualidade de uma água é avaliada por um conjunto de determinações de natureza física, química e biológica. Os critérios de qualidade estabelecidos traduzem, de uma forma quantitativa, os requisitos dos limites em substancias tóxicas, dureza, contaminações e substancias que afectam o gosto, cheiro, cor, salinidade e turvação através de indicadores de qualidade. São designados respectivamente por:
- VMR (valor máximo recomendável) – valor que deve ser respeitado ou não excedido sob o risco de afectar a saúde.
- VMA (valor máximo admissível) – valor que não deve ser ultrapassado, sob o risco de poder haver contaminação.
- VP (valor paramétrico) – valor limite para uma propriedade, uma substancia ou um organismo.
Figura 23 – Alguns Parâmetros de qualidade da água potável
Na figura 24 apresentamos a tabela que consta no site das Águas de Cascais e que contém os parâmetros a serem observados e que obviamente estarão de acordo com o decreto-lei acima referido. Consideram-se parâmetros microbiológicos e parâmetros físico-químicos. Na Figura 25 podemos ver os valores destes diferentes parâmetros analisados pelo laboratório das Águas de Cascais para o mês de Abril de 2009.
Figura 24 – Parâmetros de Medição da Qualidade da Água
Substância
Descrição
Parâmetros Microbiológicos
Coliformes Fecais (E.Coli), Enterococos, Clostrídios Perfringens
Os organismos pertencentes a este grupo estão presentes nas matérias fecais de todos os animais de sangue quente. A sua presença na água de abastecimento implica uma acção imediata no sentido de remover a fonte de poluição fecal. Cada um destes organismos é analisado segundo método próprio. O controlo é efectuado através da desinfecção da água.
Bactérias Coliformes
Os organismos pertencentes a este grupo estão vastamente distribuídos pelo meio ambiente, por exemplo pela actividade humana e animal e pela matéria vegetal. A sua presença na água de abastecimento implica uma acção imediata no sentido de remover a fonte de poluição. O controlo é efectuado através da desinfecção da água.
Parâmetros Físico-Químicos
Acrilamida
Presente nos coagulantes de poliacrilamida utilizados no tratamento da água para consumo humano. Os sistemas de tratamentos convencionais não removem este composto. A concentração deste composto na água para consumo humano pode ser controlada limitando as quantidades de acrilamida presentes nos floculantes de poliacrilamida e nas doses usadas.
Alumínio
Encontra-se presente em algumas fontes naturais de água, sendo removido durante o processo de tratamento (coagulação e filtração). Compostos com alumínio são utilizados para promover a coagulação/floculação das substâncias presentes na água bruta sob a forma de materiais presentes em suspensão coloidal que são indesejáveis para uma água de consumo.
Antimónio
Composto tóxico que não se encontra presente nas fontes naturais de água. Pequenos vestígios na água de consumo, os quais não representam riscos para a saúde pública, podem ser devidos a instalações de bronze ou soldadas.
Arsénio
Apenas algumas fontes subterrâneas de água apresentam quantidades vestigiais de arsénio. Trata-se de um composto tóxico e quando está presente na água é removido através de processos de tratamento especiais.
Amónio (Azoto amoniacal)
Os sais de amónio estão presentes em quantidades vestigiais na maior parte das fontes naturais de água. Os referidos sais são decompostos durante a desinfecção.
Benzeno
Utilizado principalmente na produção de outros compostos orgânicos. A contaminação da água pode ter origem em efluentes industriais, derramamentos de petróleo ou poluição atmosférica.
Benzopireno
A concentração normal de Benzopireno no ambiente é aproximadamente zero, excepto na proximidade de fogos florestais e de erupções vulcânicas. Assim as concentrações presentes na água são mínimas.
Boro
Surge nas fontes de água devido a resíduos de detergentes utilizados no tratamento de efluentes de esgoto. As concentrações presentes na água não representam riscos para a saúde.
Bromato
A formação de Bromatos na água de consumo decorre da aplicação de Bromo como agente de desinfecção de água, podendo resultar também de outros produtos químicos utilizados no tratamento de águas brutas. Os bromatos apresentam características cancerígenas, embora as quantidades presentes na água não ofereçam riscos para a saúde pública.
Cádmio
Composto tóxico que surge em quantidades vestigiais em algumas fontes subterrâneas de água. Quando está presente na água a sua remoção é garantida por um processo de tratamento especial.
Carbono Orgânico Total (TOC)
TOC representa a quantidade total de matéria orgânica presente na água. As concentrações presentes na água não apresentam riscos para a saúde pública.
Chumbo
Não está presente nas fontes naturais de água, mas pode surgir nas torneiras do consumidor se as canalizações forem de chumbo. No caso da água de abastecimento dissolver o chumbo, a companhia distribuidora deverá recorrer a um tratamento específico de modo a reduzir a exposição do consumidor.
Cianeto
Composto tóxico que não se encontra presente nas fontes naturais de água. Não está presente nas águas destinadas para consumo humano.
Cloreto
Surge naturalmente nas fontes de água associado ao sódio sob a forma de sal dissolvido e não é removido durante o tratamento. As concentrações presentes não representam riscos para a saúde pública.
Cloreto de Vinilo
Produto de síntese essencialmente utilizado na produção de PVC. Devido à sua elevada volatilidade raramente aparece em águas superficiais, expecto em zonas contaminadas. Podem aparecer teores vestigiais nas águas subterrâneas devido às condições aí existentes. A contaminação da água de consumo pode resultar da utilização deste composto para o fabrico de peças que entram na constituição da rede de distribuição.
Cloro residual
Utilizado como desinfectante no tratamento da água para abastecimento para eliminar quaisquer bactérias que a água possa conter.
Cobre
Surgem vestígios de cobre nas fontes naturais de água os quais não constituem perigo para a saúde pública, mas pode aparecer em concentrações mais elevadas na torneira do consumidor como consequência das canalizações de cobre. As concentrações presentes não representam riscos para a saúde pública.
Condutividade
A condutividade eléctrica é uma medida da quantidade de substâncias inorgânicas dissolvidas na água, o que permite uma avaliação do seu grau de mineralização e contribui para controlo do tratamento.
Cor
Propriedade devida a substâncias que a água contém em solução ou suspensão. A cor é removida durante o processo de tratamento (coagulação e filtração).
Crómio
Não existe nas fontes naturais de água e não está igualmente presente nas águas destinadas para consumo humano.
Dicloroetano
Não existe naturalmente no ambiente, representando um produto resultante da actividade industrial. Poderá aparecer em águas superficiais proveniente de efluentes industriais. O seu aparecimento nas águas subterrâneas é devido a uma longa exposição de efluentes contaminados. As quantidades existentes na água são vestigiais.
Epicloridrina
Produto orgânico de síntese, largamente utilizado na indústria como solvente. Não existem dados relativos ao seu aparecimento na água para consumo humano. No entanto o controlo efectuado tem por base o limite da concentração de epicloridrina em floculantes de poliamida bem como as doses usadas.
Ferro
Está naturalmente presente em muitas fontes de água. O ferro é removido durante o tratamento. O ferro poderá aparecer na água de abastecimento como consequência de eventual corrosão da canalização. As concentrações existentes não representam riscos para a saúde pública. Alguns compostos de ferro são utilizados no tratamento da água com o intuito da remoção da turvação.
Fluoreto
Concentrações vestigiais encontram-se presentes em vários tipos de água, particularmente nas águas subterrâneas.
Manganês
Está presente naturalmente em muitas fontes de água e é removido durante o tratamento.
Mercúrio
É um composto tóxico e não se encontra presente nas fontes de água nem na água de abastecimento.
Níquel
Não se encontra nas fontes naturais de água. Alguns vestígios podem ser encontrados na água de abastecimento como consequência do arrastamento das camadas protectoras das canalizações.
Nitrato
Está presente nas fontes naturais de água e em alguns casos em concentrações elevadas devido ao uso de fertilizantes. Quando necessário, os níveis de nitrato são reduzidos durante o tratamento.
Nitrito
Vestígios de nitrito ocorrem quando o cloro e o amónio são utilizados no processo de desinfecção. Os níveis de nitrito são minimizados durante o processo de desinfecção.
Oxidadabilidade
É uma medida do conteúdo orgânico da água. É uma medida alternativa do parâmetro TOC.
PAH
Os hidrocarbonetos policílicos aromáticos (PAH) estão associados ao revestimento interno das canalizações. Os PAH aparecem em quantidades vestigiais sem perigo para a saúde pública, se o revestimento interno das canalizações for formado por carvão mineral.
Pesticidas
Muitas fontes naturais de água contêm vestígios de pesticidas tóxicos como resultado da utilização dos mesmos para fins agrícolas. Quando necessário, deve-se instalar um processo de tratamento especial, de modo a proteger a saúde pública, removendo os pesticidas (processos de carbono activado e ozono).
pH
O valor de pH ou concentração do ião hidrogénio dá uma indicação do grau de acidez da água. pH 7 é neutro; valores inferiores a 7 indica características ácidas e valores superiores a 7 indica características básicas. Um pH baixo pode dar origem à corrosão da tubagem. Nestes casos é adicionada uma substância alcalina, não prejudicial à saúde, antes da distribuição da água para minimizar a corrosão.
Sabor e Cheiro
O sabor e o cheiro surgem naturalmente, particularmente em fontes de água superficiais durante o verão. Os compostos orgânicos que causam cheiro e sabor são removidos pelo tratamento de água (carbono activado ou ozono).
Selénio
É um composto tóxico. Não está presente nas fontes de água nem na água de consumo.
Sódio
Associado ao cloreto, surge naturalmente como um sal muito diluído em todos os recursos de água e não é removido pelo tratamento. As concentrações presentes na água não representam riscos para a saúde.
Sulfato
Surge naturalmente em fontes de água e não é removido durante o tratamento da água. As concentrações presentes em águas duras não representam riscos para a saúde.
Tetracloroeteno
Tricloroeteno
Estes solventes podem estar presentes em águas subterrâneas sob áreas industriais, em concentrações baixas. Quando necessário, são utilizados tratamentos especiais, para remoção dos solventes. a fim de proteger a saúde pública,
Trihalometanos (THMs)
THMs são formados durante o processo de desinfecção por reacção entre o cloro e substâncias orgânicas. Os processos de tratamento são controlados de modo a minimizar esta produção.
Turvação
Todas as fontes de água são naturalmente turvas. A turvação é um parâmetro quantitativo e os seus níveis são controlados pelo processo de tratamento.
Source: http://www.aguasdecascais.pt/
Figura 24 – Parâmetros de Medição da Qualidade da Água
Substância
Descrição
Parâmetros Microbiológicos
Coliformes Fecais (E.Coli), Enterococos, Clostrídios Perfringens
Os organismos pertencentes a este grupo estão presentes nas matérias fecais de todos os animais de sangue quente. A sua presença na água de abastecimento implica uma acção imediata no sentido de remover a fonte de poluição fecal. Cada um destes organismos é analisado segundo método próprio. O controlo é efectuado através da desinfecção da água.
Bactérias Coliformes
Os organismos pertencentes a este grupo estão vastamente distribuídos pelo meio ambiente, por exemplo pela actividade humana e animal e pela matéria vegetal. A sua presença na água de abastecimento implica uma acção imediata no sentido de remover a fonte de poluição. O controlo é efectuado através da desinfecção da água.
Parâmetros Físico-Químicos
Acrilamida
Presente nos coagulantes de poliacrilamida utilizados no tratamento da água para consumo humano. Os sistemas de tratamentos convencionais não removem este composto. A concentração deste composto na água para consumo humano pode ser controlada limitando as quantidades de acrilamida presentes nos floculantes de poliacrilamida e nas doses usadas.
Alumínio
Encontra-se presente em algumas fontes naturais de água, sendo removido durante o processo de tratamento (coagulação e filtração). Compostos com alumínio são utilizados para promover a coagulação/floculação das substâncias presentes na água bruta sob a forma de materiais presentes em suspensão coloidal que são indesejáveis para uma água de consumo.
Antimónio
Composto tóxico que não se encontra presente nas fontes naturais de água. Pequenos vestígios na água de consumo, os quais não representam riscos para a saúde pública, podem ser devidos a instalações de bronze ou soldadas.
Arsénio
Apenas algumas fontes subterrâneas de água apresentam quantidades vestigiais de arsénio. Trata-se de um composto tóxico e quando está presente na água é removido através de processos de tratamento especiais.
Amónio (Azoto amoniacal)
Os sais de amónio estão presentes em quantidades vestigiais na maior parte das fontes naturais de água. Os referidos sais são decompostos durante a desinfecção.
Benzeno
Utilizado principalmente na produção de outros compostos orgânicos. A contaminação da água pode ter origem em efluentes industriais, derramamentos de petróleo ou poluição atmosférica.
Benzopireno
A concentração normal de Benzopireno no ambiente é aproximadamente zero, excepto na proximidade de fogos florestais e de erupções vulcânicas. Assim as concentrações presentes na água são mínimas.
Boro
Surge nas fontes de água devido a resíduos de detergentes utilizados no tratamento de efluentes de esgoto. As concentrações presentes na água não representam riscos para a saúde.
Bromato
A formação de Bromatos na água de consumo decorre da aplicação de Bromo como agente de desinfecção de água, podendo resultar também de outros produtos químicos utilizados no tratamento de águas brutas. Os bromatos apresentam características cancerígenas, embora as quantidades presentes na água não ofereçam riscos para a saúde pública.
Cádmio
Composto tóxico que surge em quantidades vestigiais em algumas fontes subterrâneas de água. Quando está presente na água a sua remoção é garantida por um processo de tratamento especial.
Carbono Orgânico Total (TOC)
TOC representa a quantidade total de matéria orgânica presente na água. As concentrações presentes na água não apresentam riscos para a saúde pública.
Chumbo
Não está presente nas fontes naturais de água, mas pode surgir nas torneiras do consumidor se as canalizações forem de chumbo. No caso da água de abastecimento dissolver o chumbo, a companhia distribuidora deverá recorrer a um tratamento específico de modo a reduzir a exposição do consumidor.
Cianeto
Composto tóxico que não se encontra presente nas fontes naturais de água. Não está presente nas águas destinadas para consumo humano.
Cloreto
Surge naturalmente nas fontes de água associado ao sódio sob a forma de sal dissolvido e não é removido durante o tratamento. As concentrações presentes não representam riscos para a saúde pública.
Cloreto de Vinilo
Produto de síntese essencialmente utilizado na produção de PVC. Devido à sua elevada volatilidade raramente aparece em águas superficiais, expecto em zonas contaminadas. Podem aparecer teores vestigiais nas águas subterrâneas devido às condições aí existentes. A contaminação da água de consumo pode resultar da utilização deste composto para o fabrico de peças que entram na constituição da rede de distribuição.
Cloro residual
Utilizado como desinfectante no tratamento da água para abastecimento para eliminar quaisquer bactérias que a água possa conter.
Cobre
Surgem vestígios de cobre nas fontes naturais de água os quais não constituem perigo para a saúde pública, mas pode aparecer em concentrações mais elevadas na torneira do consumidor como consequência das canalizações de cobre. As concentrações presentes não representam riscos para a saúde pública.
Condutividade
A condutividade eléctrica é uma medida da quantidade de substâncias inorgânicas dissolvidas na água, o que permite uma avaliação do seu grau de mineralização e contribui para controlo do tratamento.
Cor
Propriedade devida a substâncias que a água contém em solução ou suspensão. A cor é removida durante o processo de tratamento (coagulação e filtração).
Crómio
Não existe nas fontes naturais de água e não está igualmente presente nas águas destinadas para consumo humano.
Dicloroetano
Não existe naturalmente no ambiente, representando um produto resultante da actividade industrial. Poderá aparecer em águas superficiais proveniente de efluentes industriais. O seu aparecimento nas águas subterrâneas é devido a uma longa exposição de efluentes contaminados. As quantidades existentes na água são vestigiais.
Epicloridrina
Produto orgânico de síntese, largamente utilizado na indústria como solvente. Não existem dados relativos ao seu aparecimento na água para consumo humano. No entanto o controlo efectuado tem por base o limite da concentração de epicloridrina em floculantes de poliamida bem como as doses usadas.
Ferro
Está naturalmente presente em muitas fontes de água. O ferro é removido durante o tratamento. O ferro poderá aparecer na água de abastecimento como consequência de eventual corrosão da canalização. As concentrações existentes não representam riscos para a saúde pública. Alguns compostos de ferro são utilizados no tratamento da água com o intuito da remoção da turvação.
Fluoreto
Concentrações vestigiais encontram-se presentes em vários tipos de água, particularmente nas águas subterrâneas.
Manganês
Está presente naturalmente em muitas fontes de água e é removido durante o tratamento.
Mercúrio
É um composto tóxico e não se encontra presente nas fontes de água nem na água de abastecimento.
Níquel
Não se encontra nas fontes naturais de água. Alguns vestígios podem ser encontrados na água de abastecimento como consequência do arrastamento das camadas protectoras das canalizações.
Nitrato
Está presente nas fontes naturais de água e em alguns casos em concentrações elevadas devido ao uso de fertilizantes. Quando necessário, os níveis de nitrato são reduzidos durante o tratamento.
Nitrito
Vestígios de nitrito ocorrem quando o cloro e o amónio são utilizados no processo de desinfecção. Os níveis de nitrito são minimizados durante o processo de desinfecção.
Oxidadabilidade
É uma medida do conteúdo orgânico da água. É uma medida alternativa do parâmetro TOC.
PAH
Os hidrocarbonetos policílicos aromáticos (PAH) estão associados ao revestimento interno das canalizações. Os PAH aparecem em quantidades vestigiais sem perigo para a saúde pública, se o revestimento interno das canalizações for formado por carvão mineral.
Pesticidas
Muitas fontes naturais de água contêm vestígios de pesticidas tóxicos como resultado da utilização dos mesmos para fins agrícolas. Quando necessário, deve-se instalar um processo de tratamento especial, de modo a proteger a saúde pública, removendo os pesticidas (processos de carbono activado e ozono).
pH
O valor de pH ou concentração do ião hidrogénio dá uma indicação do grau de acidez da água. pH 7 é neutro; valores inferiores a 7 indica características ácidas e valores superiores a 7 indica características básicas. Um pH baixo pode dar origem à corrosão da tubagem. Nestes casos é adicionada uma substância alcalina, não prejudicial à saúde, antes da distribuição da água para minimizar a corrosão.
Sabor e Cheiro
O sabor e o cheiro surgem naturalmente, particularmente em fontes de água superficiais durante o verão. Os compostos orgânicos que causam cheiro e sabor são removidos pelo tratamento de água (carbono activado ou ozono).
Selénio
É um composto tóxico. Não está presente nas fontes de água nem na água de consumo.
Sódio
Associado ao cloreto, surge naturalmente como um sal muito diluído em todos os recursos de água e não é removido pelo tratamento. As concentrações presentes na água não representam riscos para a saúde.
Sulfato
Surge naturalmente em fontes de água e não é removido durante o tratamento da água. As concentrações presentes em águas duras não representam riscos para a saúde.
Tetracloroeteno
Tricloroeteno
Estes solventes podem estar presentes em águas subterrâneas sob áreas industriais, em concentrações baixas. Quando necessário, são utilizados tratamentos especiais, para remoção dos solventes. a fim de proteger a saúde pública,
Trihalometanos (THMs)
THMs são formados durante o processo de desinfecção por reacção entre o cloro e substâncias orgânicas. Os processos de tratamento são controlados de modo a minimizar esta produção.
Turvação
Todas as fontes de água são naturalmente turvas. A turvação é um parâmetro quantitativo e os seus níveis são controlados pelo processo de tratamento.
Source: http://www.aguasdecascais.pt/
Figura 25 – Relatório da qualidade da Água de Cascais – Abril 2009
POLUIÇAO
Já vimos que através do Ciclo Hidrológico a água encontra um processo de constante renovação. A natureza possui mecanismos ou defesas naturais que permitem através da evaporação/condensação, filtração, absorção ou diluição a renovação da água. No entanto, com o aumento enorme da população no globo a pressão sobre este recurso tornou-se nalguns pontos excessiva levando a situações de escassez de água em condições de ser utilizada pelo homem.
O aumento da população provoca dois fenómenos de pressão sobre os recursos hídricos:
- Aumento dos consumos
- Aumento da produção de resíduos e outros materiais ou usos inadequados que causam a poluição da água.
Não é suficiente ter apenas acesso à água, mas também ter acesso a água de qualidade.
Podemos falar em três tipos de poluição:
- Poluição fisíca
-Poluição química
-Poluição bacteriológica
A poluição fisíca, pode ocorrer quando se verifica na água uma alteração de temperatura (normalmente aumento) ou quando se verifica um aumento de radioactividade (ex. Desastre de Chernobyl). A água quente de origem artificial pode ter origem no arrefecimento de máquinas industriais. As descargas de águas a altas temperaturas em rios e oceanos podem ter os seguintes impactes:
-diminuição da quantidade de oxigénio dissolvido,
-diminuição do tempo de vida de algumas espécies aquáticas;
-alteração dos ciclos de reprodução nas espécies aquáticas;
-aumento da quantidade de dióxido de carbono na atmosfera;
-aumento da velocidade das reacções químicas entre os poluentes e a água.
A Organização Mundial de Saúde considera poluição química a introdução na água de substâncias que podem prejudicar a sua utilização. Estas substâncias provocam a alteração das propriedades físicas, químicas e biológicas da água, tornando-a imprópria para muitas das suas utilizações. Ex. Os lixiviados das lixeiras e dos aterros sanitários, resultantes da circulação de água no meio do lixo e dos resíduos, são altamente poluentes e enriquecidos em amónio, ferro, manganês e zinco.
Quando organismos patogénicos aparecem na água, tornando-a imprópria para consumo estamos perante um caso de poluição bacteriológica.
As águas superficiais e subterrâneas podem ser contaminadas de três formas distintas consoante a origem dos resíduos que as poluíram:
- contaminação de origem industrial.
-contaminação de origem agrícola.
-contaminação de origem orgânica.
A poluição de origem Industrial está relacionada com a produção de resíduos por parte da indústria nomeadamente:
-mineira
-farmacêutica
-nuclear e outras.
Os metais pesados, principalmente o chumbo e o mercúrio, são extremamente perigosos. Estes poluentes podem ter origem nas pilhas, baterias e actividade mineira.
A contaminção agrícola, é responsável pela poluição de vastas áreas. Os principais contaminantes agrícolas são os fertilizantes, os herbicidas e os pesticidas. Na figura 26 podemos ver que desde 1950 até 2000 as entradas de azoto na baia do Rio Mississipi nos EUA aumentaram sobretudo devido ao crescente uso de fertilizantes.
Figura 26 - Entradas de Azoto Anuais na Baia do Mississipi provenientes das principais origens.
Os nitratos e os fosfatos (provenientes sobretudo da fertilização) favorecem a proliferação exagerada de algas que podem cobrir completamente a superfície da água. Este processo denomina-se eutrofização, torna a água turva, reduz o contacto entre a superfície da água e o oxigénio atmosférico limitando o desenvolvimento de outros organismos (ex. Peixes)
Figura 27– Eutrofização Golfo do México – Rio Mississipi 
Finalmente os poluentes que contribuem para a contaminação orgânica, podem ser de diversa ordem, com origem em descargas domésticas, urbanas, industriais e agrícolas.
Segue-se um exemplo, com origem numa exploração de porcos no nosso país:
A Comissão de Ambiente e Defesa da Ribeira dos Milagres denunciou esta quinta-feira, às autoridades mais uma descarga de efluentes suinícolas naquele curso de água, afluente do rio Lis, refere a agência Lusa.
Esta quinta-feira, por volta das 08:30, a «água e a espuma eram negras», sinais de que a «descarga tinha acontecido há pouco tempo» e eram visíveis os sinais dos dejectos no ribeiro, afirmou Rui Crespo, porta-voz da comissão
Os resíduos fecais contêm, principalmente, restos orgânicos, bactérias, vírus, larvas e parasitas.
A grande acumulação de restos orgânicos (ex. descargas da Fábrica de Celulose no Rio Sado) na água facilita a proliferação de bactérias aeróbias que são grandes consumidoras de oxigénio. Quando este se esgota, desenvolvem-se as bactérias anaeróbias que fermentam a matéria orgânica produzindo gases de mau cheiro. Esgotando-se o oxigénio da água isto irá afectar os restantes organismos que habitam nestas águas.
De origem orgânica podemos considerar ainda, os detergentes que formam a espuma à superfície das águas; os plásticos e os hidrocarbonetos, principalmente o petróleo (derrame de petróleo do navio Prestige).
Chuva Ácida
As chuvas ácidas constituem um fenómeno muito sério do ponto de vista ambiental. Considera-se chuva ácida quando a água da chuva (neve; nevoeiro; orvalho etc.) tem um pH inferior a 5.6, isto porque mesmo sem a influência do homem a água da chuva normal já é ácida com pH inferior a 7 (ver figura 1)
Figura 28– Esquema de Formação das Chuvas Ácidas
Sob a designação de chuvas ácidas estão englobadas também as deposições secas como partículas e gases ácidos e não apenas a chuva ácida propriamente dita. O termo mais correcto para “chuvas ácidas” seria então “deposições ácidas”
As duas fontes principais das chuvas ácidas são:
- Dióxido de Enxofre (SO2) – é um gás incolor libertado como subproduto da queima de combustíveis fósseis que contêm enxofre. Uma série de processos industriais, tais como, produção de aço (siderurgias) e o processamento do crude produzem este tipo de gás. O gás SO2 também pode ser libertado para a atmosfera proveniente de desastres ou fenómenos naturais (ex. emissões dos vulcões, espuma do mar, plankton, e decomposição de vegetação). Contudo podemos afirmar que 69,4% do total de SO2 na atmosfera é produzido por combustões industriais enquanto 3.7 nos meios de transporte.
-Oxidos de Azoto (NOx) – Os outros compostos que são em grande parte responsáveis pelas chuvas ácidas, são os óxidos de azoto. Os óxidos de azoto é o termo utilizado para qualquer composto químico de azoto com um número que pode variar de átomos de oxigénio. O monóxido de azoto (NO) e o dióxido de azoto (NO2) são ambos óxidos de azoto. Estes gases são resultado de processos de queima a altas temperaturas (gases da combustão dos carros) e industrias químicas (produção de fertilizantes). Fenómenos naturais, como, acção bacteriana no solo (Note-se que o Rhizobium, bactéria que estabelece uma relação de simbiose com as leguminosas tem um efeito contrário, isto é, fixa o azoto atmosférico), fogos florestais, actividade vulcânica e o efeito das trovoadas produzem cerca de 5% das emissões de óxidos de azoto para a atmosfera. Os meios de transporte criam 43% e a combustão industrial contribui com 32% (source: The New World Book Encyclopedia).
A formação de chuvas ácidas não depende apenas da quantidade de emissões destes gases para a atmosfera, mas também, das misturas químicas com que o dióxido de enxofre e os óxidos de azoto vão interagir na atmosfera. Estes óxidos sofrem uma série de reações químicas até formarem os ácidos das chuvas ácidas.
Figura 29 – Reacções que conduzem á formação de chuvas ácidas
Source: http://www.globalchange.umich.edu/globalchange1/current/lectures/kling/water_nitro/water_nitro.html
A chuva que cai numa atmosfera não poluída tem um pH próximo de 6.0 que se deve à reacção do vapor de água (H2O) com o dióxido de carbono (CO2) existente na atmosfera formando acido carbónico (H2CO3) diluído:
CO2(g) + H2O(l) ↔ H2CO3(aq)
Como o ácido carbónico é um acido fraco ele dissocia-se parcialmente:
CO2(g) + H2O(l) ↔ H+(aq) + HCO3-(aq)
As chuvas ácidas têm um pH inferior a 5.6 que se deve fundamentalmente ás reacções do vapor de água (H2O) com dióxido de enxofre e com óxidos de azoto.
O dióxido de enxofre reage com a água para formar ácido sulfuroso (H2SO3):
SO2(g) + H2O(l) ↔ H2SO3(aq)
O dióxido de enxofre (SO2) pode ser oxidado gradualmente até formar trióxido de enxofre (SO3):
2SO2(g) + O2(g) → 2SO3(g)
O trioxide de enxofre (SO3) reage com a água para dar acido sulfurico (H2SO4):
SO3(g) + H2O(l) ↔ H2SO4(aq)
Oxidos de azoto, particularmente o dioxide de azoto (NO2) reagem com a água para formar acido nitroso (HNO2) e acido nítrico (HNO3):
2NO2(g) + H2O(l) ↔ HNO2(aq) + HNO3(aq)
A luz solar é um acelerador de todas estas reacções.
As chuvas ácidas são uma forma de poluição ambiental gravíssima, transfronteiriça, isto é, a poluição atmosférica pode estar a acontecer num país e a chuva ácida consequente cair noutro país.
A chuva ácida danifica os monumentos e estatuas de pedra ao reagir com o carbonato de cálcio para formar hidrogeno-carbonato de cálcio solúvel (bicarbonato de cálcio, Ca(HCO3)2)
CaCO3 + chuva acida → Ca(HCO3)2(aq)
A chuva ácida permite a lexiviação do alumínio e outros micro elementos existentes no solo, para as águas subterrâneas, lagos e rios envenenando peixes e as raízes das plantas.
A chuva ácida destrói o processo de fotossíntese resultando na destruição da vida das plantas. Em baixas concentrações retarda a produção de clorofila e em concentrações elevadas forma acido sulfúrico que mata as plantas.
Figura 30 – Efeito das Chuvas Ácidas numa floresta
Estes são apenas alguns exemplos do efeito nefasto das chuvas ácidas na natureza.Como diminuir as chuvas ácidas?
Quase toda a electricidade utilizada no mundo provém da queima de combustíveis fósseis que produzem estes dois tipos de poluentes: SO2 e NOx
A quantidade de poluentes emitidos durante a queima varia consoante o tipo de combustível fóssil que se utiliza. O carvão é o combustível fóssil mais poluente e responsável por uma enorme parte do SO2 emitido para a atmosfera. O gás natural é um combustível fóssil menos poluente.
Métodos de prevenção:
- Substituição de um combustível fóssil por outro, em que o nível de emissões poluentes seja menor. Ex. Deixar de utilizar carvão como fonte de energia e usar gás natural. (ex. Actualmente o carvão é a principal fonte de energia industrial na China.)
- Utilização de filtros nas chaminés das Siderurgias e Centrais eléctricas de combustíveis fósseis.
- Controle das emissões de gases nos automóveis, evitando emissões excessivas para a atmosfera de óxidos de azoto.
- Tratados Internacionais que controlem emissões a nível internacional com aplicação de multas. Quem produz mais emissões poluentes deve pagar mais.
- Constituição de um mercado internacional para as emissões de gases poluentes, tal como existe para as emissões de CO2. Deste modo os países que poluem menos podem vender parte das suas concessões para produção destes gases aos países que poluem mais. Este mercado desde que funcione correctamente torna a questão da poluição mais justa.
-Substituição dos combustíveis fósseis como principal fonte de energia. Utilizar outros tipos de energias chamadas “limpas” como a energia eólica; energia das ondas e das marés; energia solar etc.
