Poluição Ambiental Nitrogênio e Fósforo · Poluição Eutrofização Natural x Artificial ....

Poluição Ambiental Nitrogênio e Fósforo

Prof. Dr. Antonio Donizetti G. de Souza UNIFAL-MG Campus Poços de Caldas

Nitrogênio

Importância

Componente básico da biomassa (proteínas)

Fator limitante p/ Produção Primária

Crescimento de algas e plantas aquáticas

Formas nos corpos hídricos:

1. N2: Nitrogênio molecular

2. N-org: Nitrogênio orgânico

3. NH3: Amônia livre

4. NH4+: Amônia ionizada (íon amônio)

5. NO2: Nitrito

6. NO3: Nitrato

Nitrogênio

Poluição da Água – Aspectos Importantes:

a) Elevadas concentrações: Causa Eutrofização.

b) NO3 em excesso na água de consumo provoca pode provocar

Metahemoglobinemia

Meta-Hb, hemoglobina não se liga ao O2 (pode manifestar Cianose).

c) Na forma NH3 é tóxico aos peixes.

d) Lançamento de efluentes (Poluição)

Próximo ao lançamento: N-Org e NH3

Mais distantes (+ a jusante): NO3 (elevação do OD)

Equilíbrio da Amônia

NH4+ NH3 + H+

Amônia Amônia

Ionizada Livre

Equilíbrio em função do pH e Temperatura

pH < 8 Forma de NH4+

pH=9,5 50% NH3 e 50% NH4+

pH > 11 Forma de NH3

Importância ambiental

Em pH ~ 7,0: Predomina NH4+ (não NH3, que é tóxica)

Distribuição % de NH3 livre NH4+ em função do pH

CONAMA 357/05

Classe 2

CONAMA 430/11

Padrão de Lançamento

Fósforo Importância Mineral fundamental: estrutura de proteínas, carboidratos, ácidos nucleicos (DNA e RNA) e ATP. Crescimento de algas e plantas aquáticas. Fator limitante p/ produção primária. Elevadas concentrações – Eutrofização. Importância econômica: Fabricação de detergentes, fertilizantes, agentes anticorrosivos, materiais a prova de fogo, inseticidas, aditivos de gasolina, etc. Fontes Naturais: Rochas da bacia de drenagem, material particulado presente na atmosfera e decomposição de organismos. Fontes Artificiais: Esgotos industriais/domésticos, agricultura, material particulado da atmosfera.

Fósforo - Formas nos corpos hídricos:

Toda forma de Fósforo presente em águas naturais, encontra-se sob a

forma de Fosfato, o qual está presente sob diversas formas, segundo

Esteves (1998):

Fosfato Particulado (PP)

Fosfato Total Dissolvido (PTD)

Fosfato Orgânico Dissolvido (POD)

Fosfato Inorgânico Dissolvido ou Ortofosfato ou Fosfato Reativo

Fosfato Total (PT)

PT = PTD + PTP

Principal forma assimilável para organismos

Fósforo

Ortofosfatos (P-orto) – Fosfato reativo

Principal forma assimilável para organismos

PO43-

HPO42-

H2PO4-

H3PO4

Função do pH

Mais comum: HPO42-

Em ambientes tropicais (alta temperatura), o metabolismo dos

organismos aumenta consideravelmente, fazendo com que o ortofosfato

seja rapidamente assimilado e incorporado na sua biomassa. Este é um

dos principais motivos pelo qual, nestes ambientes, a concentração de

ortofosfato seja muito baixa.

CONAMA 357/05

Classe 2

Conceitos: Ambientes: Lóticos Intermediários Lênticos Tempo de Residência:

Q

VTR

Nitrogênio e Fósforo

São nutrientes importantes para crescimento de

microorganismos.

Limitantes a produção primária em ambientes aquáticos.

Indicadores de processo de Eutrofização Artificial.

Segundo a Resolução CONAMA 454/2012

“Eutrofização é um processo natural ou antrópico de enriquecimento

dos corpos d'água por nutrientes, em particular nitrogênio e fósforo,

sucedido de aumento da produção primária (proliferação de algas e

demais espécies fotossintetizantes) com consequente prejuízo à

qualidade ambiental, à biota aquática e à harmonia da paisagem.”

Eutrofização

Eutrofização

Graus de Trofia de Lagos e Reservatórios

Classificação Geral

Oligotrófico :

Lagos/Reservatórios claros e com baixa produtividade.

Mesotrófico:

Lagos/Reservatórios com produtividade intermediária.

Eutrófico:

Lagos/Reservatórios com elevada produtividade, comparada ao nível

natural básico.

Eutrofização Artificial

Aumento da concentração de nutrientes (N e P), tendo como

consequência o aumento da produtividade.

1. Natural: “Envelhecimento Natural do Lago”

Processo lento e contínuo

Entrada de nutrientes: chuvas e águas superficiais

2. Artificial:

“Envelhecimento Precoce do Lago”

Antropogênica (atividades humanas)

Entrada de nutrientes: efluentes, agricultura, etc

Poluição

Eutrofização

Natural x Artificial

Consequências

Problemas estéticos/recreacionais

Redução de OD (regiões profundas)

Mortandade de peixes

Elevação dos custos de tratamento para determinados usos

Toxicidade de algas (“Floração” de Cianobactérias)

Ex: Microcystis sp

Problemas na navegação

Outros

Eutrofização

Controle da Eutrofização

Artigo:

UTILIZAÇÃO DE SISTEMAS DE WETLANDS

CONSTRUÍDAS PARA TRATAMENTO DE ÁGUAS

Salatti, E.

Piracicaba/SP

IET Índice de Estado Trófico - Rios e Reservatórios

Finalidade: Classificar corpos d’água em diferentes graus de trofia.

Variáveis: Fósforo Total e Clorofila a

Rios IET (PT) = 10x(6-((0,42-0,36x(ln PT))/ln 2))-20 IET (CL) = 10x(6-((-0,7-0,6x(ln CL))/ln 2))-20

Reservatórios

IET (PT) = 10x(6-(1,77-0,42x(ln PT)/ln 2)) IET (CL) = 10x(6-((0,92-0,34x(ln CL))/ln 2))

Para PT e Clorofila a

IET = [ IET ( PT ) + IET ( CL) ] / 2

PT e CL em g.L-1 Lamparelli (2004)

202ln

ln36,042,0610

PTIETPT

2ln

ln42,077,1610

PTIETPT

IET Índice de Estado Trófico - Rios e Reservatórios

Rios:

Reservatórios:

Obs: PT em g/L

Classificação do Estado Trófico para rios segundo Índice de Carlson Modificado por

Lamparelli (2004).

Classificação do Estado Trófico - Rios

Categoria Ponderação

Secchi - S P-total - P Clorofila a

(Estado Trófico) (m) (ug/L) (ug/L)

Ultraoligotrófico IET ≤ 47 P ≤ 13 CL ≤ 0,74

Oligotrófico 47 < IET ≤ 52 13< P ≤ 35 0,74 < CL ≤ 1,31

Mesotrófico 52 < IET ≤ 59 35 < P ≤137 1,31 < CL ≤ 2,96

Eutrófico 59 < IET ≤ 63 137< P ≤296 2,96 < CL ≤ 4,70

Supereutrófico 63 < IET ≤ 67 296 < P ≤640 4,70 < CL ≤ 7,46

Hipereutrófico IET> 67 640 < P 7,46 < CL

Lamparelli (2004)

IET para Rios

IET para Reservatórios

Lamparelli (2004)

Classificação do Estado Trófico para reservatórios segundo Índice de Carlson

Modificado.

Classificação do Estado Trófico - Reservatórios

Categoria Ponderação

Secchi - S P-total - P Clorofila a

(Estado Trófico) (m) (mg.m-3) (mg.m-3)

Ultraoligotrófico IET ≤ 47 S ≥ 2,4 P ≤ 8 CL ≤ 1,17

Oligotrófico 47 < IET ≤ 52 2,4 > S ≥ 1,7 8 < P ≤ 19 1,17 < CL ≤ 3,24

Mesotrófico 52 < IET ≤ 59 1,7 > S ≥ 1,1 19 < P ≤ 52 3,24 < CL ≤ 11,03

Eutrófico 59 < IET ≤ 63 1,1 > S ≥ 0,8 52 < P ≤ 120 11,03 < CL ≤ 30,55

Supereutrófico 63 < IET ≤ 67 0,8 > S ≥ 0,6 120 < P ≤ 233 30,55 < CL ≤ 69,05

Hipereutrófico IET> 67 0,6 > S 233 < P 69,05 < CL

Classificação Descrição

Ultraoligotrófico Corpos d’água limpos, de produtividade muito baixa e concentrações insignificantes de

nutrientes que não acarretam em prejuízos aos usos da água;

Oligotrófico Corpos d’água limpos, de baixa produtividade, em que não ocorrem interferências

indesejáveis sobre os usos da água, decorrentes da presença de nutrientes;

Mesotrófico Corpos d’água com produtividade intermediária, com possíveis implicações sobre a qualidade

da água, mas em níveis aceitáveis, na maioria dos casos;

Eutrófico Corpos d’água com alta produtividade em relação às condições naturais, com redução da

transparência, em geral afetados por atividades antrópicas, nos quais ocorrem alterações

indesejáveis na qualidade da água decorrentes do aumento da concentração de nutrientes e

interferências nos seus múltiplos usos;

Supereutrófico Corpos d’água com alta produtividade em relação às condições naturais, de baixa

transparência, em geral afetados por atividades antrópicas, nos quais ocorrem com frequência

alterações indesejáveis na qualidade da água, como a ocorrência de episódios florações de

algas, e interferências nos seus múltiplos usos;

Hipereutrófico Corpos d’água afetados significativamente pelas elevadas concentrações de matéria orgânica e

nutrientes, com comprometimento acentuado nos seus usos, associado a episódios florações

de algas ou mortandades de peixes, com consequências indesejáveis para seus múltiplos usos,

inclusive sobre as atividades pecuárias nas regiões ribeirinhas.

Modelo Simplificado

Estimativa da Concentração de Fósforo em corpos hídricos

(reservatórios)

Fonte

Tipo Valores

típicos

Unidade

Drenagem Áreas de matas

e florestas

10 kgP/km2.ano

Áreas agrícolas 50 kgP/km2.ano

Áreas urbanas 100 kgP/km2.ano

Esgotos Domésticos 0,4 kgP/hab.ano

Classe de trofia Concentração de fósforo

total na represa (mg/m3)

Ultraoligotrófico < 5

Oligotrófico < 10 - 20

Mesotrófico 10 - 50

Eutrófico 25 - 100

Hipereutrófico > 100

Faixas aproximadas de valores de fósforo

total para os principais graus de trofia

P = concentração de fósforo no corpo

d’água (gP/m3)

L = carga afluente de fósforo (kgP/ano)

V = volume da represa (m3)

t = tempo de residência (ano)

310

)21

.(.tt

VP

L

]ano [ sQ

Vt

V: Volume do Reservatório

Q: Vazão média do Afluente

(tributários + esgotos) (m3/ano)

Aplicação do IET

1. Com os dados de Absorbância obtidos no Laboratório, calcule as concentrações de Fósforo Total (mg/L) para os pontos amostrados no rio Lambari. 2. Calcule o IET aos Pontos de coleta do rio Lambari (P1 a P4). 3. Classifique o estado trófico dos Pontos amostrados.