HIDROQUÍMICA

Normas Gerais de Amostragem

O objetivo da amostragem é coletar uma porção representativa para

análise;

Quando o aqüífero é homogêneo e isotrópico uma amostra de água

tomada em qualquer ponto é representativa;

O número de amostras, a freqüência da amostragem, o número de

pontos de coleta e a escolha dos indicadores de qualidade dependem

da finalidade do estudo;

A coleta de amostras de água em poço deve ser realizada após o

seu bombeamento por alguns minutos;

Normas Gerais de Amostragem

Na coleta de amostras de água de sistemas de distribuição, deve-

se deixar escoar a água por uns 3 a 5 minutos antes de ser coletada;

As amostras devem ser coletadas, acondicionadas, transportadas e

manipuladas antes do seu exame, mantendo suas características;

Todos os reagentes a serem utilizados na preservação de amostras

e na lavagem de frascos deverão ser de qualidade para a análise;

Normas Gerais de Amostragem

Cada amostra coletada e devidamente identificada deverá ser

acompanhada de uma ficha contendo informações que a caracterize

perfeitamente (data da coleta, condições climáticas, nome do coletor,

nome do interessado, e observações que possam auxiliar tanto a

análise como a interpretação do resultado);

Algumas medidas devem ser realizadas em campo (pH,

temperatura da amostra e do ar, vazão de bombeamento,

profundidade do nível d´água, etc.);

Normas Gerais de Amostragem

Cuidados especiais devem ser tomados com impurezas contidas

nas mãos dos amostradores, e que mantenham a mão limpa e não

fumem durante a coleta, pois impurezas, fumaça e cinzas de cigarro

podem contaminar fortemente as amostras com metais pesados e

fosfatos, entre outras substâncias;

Amostras em profundidade devem ser coletadas com

equipamentos específicos, tipo garrafas de Kemmerer, de Van

Dorn, amostrador de Zoebell J-Z, etc.

Garrafa de

KemmererGarrafa de

Van Dorn

Garrafa de

Zobell J-Z

Amostragem de Águas Subterrâneas

Escolha do Método de Amostragem

Função de:

• Características hidrogeológicas da área;

• Finalidade da amostra;

• Tipo e características do contaminante;

• Intervalos entre as campanhas de coleta;

• Custos envolvidos (recursos disponíveis) .

Outras Técnicas de Amostragem

• Método de coleta mais simples utilizado para amostragem de

águas subterrâneas : bailer;

•Construído em polietileno, com extremidade superior aberta e

inferior dotada de válvula de esfera;

• A qualidade da amostra depende diretamente da habilidade

pessoal do responsável pela coleta.

BAILER

Técnicas de Amostragem - Bailer

Procedimentos

Purga do Poço – Protocolos aplicados no estado de São Paulo

(CETESB) recomendam a retirada de três vezes o volume de água

contido no poço, ou a remoção de toda a água contida no mesmo,

24 horas antes da coleta.

Ex.: Cálculo prático do volume de purga

Prof. do Poço (p) = 25 metros

Prof. do NA (na) = 20 metros

Diâm. do Poço (f)= 2”

Volume a ser purgado = 3 x ((f)2/2) x (p – na) = 30 litros

Técnica de coleta:

1. Prender o Bailer com uma corda de nylon, ou outro material

inerte;

2. Descida do Bailer suavemente dentro do poço;

3. Ao ser atingida a superfície da água deixar o bailer descer

suavemente, sem movimentá-lo no sentido ascendente,

evitando o turbilhonamento;

4. Retirar o bailer suavemente do poço;

5. Coletar a amostra pela parte inferior do bailer, utilizando-se

das ponteiras fornecidas para este fim, jamais retirar a amostra

pela parte superior;

6. Importante, não deixar a corda em contato com o solo, ou outro

possível contaminante.

Técnicas de Amostragem - Bailer

Procedimentos

• A água estagnada mistura-se com

a água da seção filtrante.

•A introdução dos instrumentos de

coleta causam aeração da amostra;

a agitação faz com que aumente a

turbidez.

•Amostra menos precisas, mesmo

purgando o poço de 3 a 5vezes.

Técnicas de Amostragem

Técnicas de Amostragem

•O rebaixamento puxa a água

estagnada para zona de

amostragem.

•Mistura amostras de zonas

químicamente distintas do aqüífero.

•Amostras menos precisas, devido

aos efeitos causados nos compostos

voláteis, turbidez e mistura.

•Não há distúrbio na coluna d’água.

Não há mistura de águas de zonas

distintas e aumento de turbidez.

•O fluxo de água do aqüífero renova

a água que passa pela seção

filtrante.

•Amostras representativas, sem

necessidade de altas taxas de purga

do poço.

Técnicas de Amostragem

Coleta de Amostra

Análises Físico - Químicas

Na coleta de amostras para a realização de análises físico-químicas,

os procedimentos mais usuais são os seguintes:

Usar frasco ou garrafa de vidro neutro, polietileno ou

polipropileno, de acordo com o exame a ser realizado;

Verificar a limpeza dos recipientes e demais materiais a serem

utilizados na coleta, evitando que a parte interna deles seja tocada;

Lavar várias vezes o frasco com a própria água que vai coletar;

Na impossibilidade de se coletar a amostra no próprio frasco,

deve-se utilizar um recipiente adequado (de aço inox, polietileno ou

polipropileno).

Análises Bacteriológicas

A coleta de amostra para exame bacteriológico deve ser sempre

realizada em primeiro lugar, antes de qualquer outra coleta, afim de

evitar o risco de contaminação.

Usar frasco de vidro, de capacidade de 125 ou 250ml, com boca

larga e tampa esmerilhada (vidro) ou rosqueada (plástico);

Antes da coleta, deve-se lavar o recipiente com detergente,

enxaguar 6 a 12 vezes com água corrente, secar em calor seco (se o

frasco for de vidro) e a 121°C em autoclave (se o frasco for de

plástico);

Análises Bacteriológicas

Amostras não analisadas imediatamente podem ser estocadas por

até uma hora sem preservação ou oito horas refrigeradas a

temperatura inferior a 10oC (não congelar);

No caso de coleta de amostras de sistemas de distribuição, que

não procedam de caixas ou cisternas, deve-se deixar escoar a água

por uns 3 a 5 minutos, flambar em torno da torneira e da boca do

frasco, enchê-lo até 4/5 do seu volume, fechá-lo imediatamente

fixando bem o papel protetor ao redor do gargalo do frasco.

Preservação e Armazenamento de Amostras

Os principais métodos de preservação de amostras de água são o

controle de pH, refrigeração e adição química, tendo como efeito o

retardamento e/ou redução da:

• ação biológica;

• hidrólise dos complexos químicos;

• hidrólise dos compostos químicos;

• volatização dos constituintes;

• efeitos de absorção e/ou aderência ao material do recipiente

armazenador.

Preservação e Armazenamento de Amostras para Análises Físico- Químicas

Preservação e Armazenamento de Amostras para

Análises Bacteriológicas

As amostras não analisadas imediatamente após terem sido

coletadas podem ser estocadas sem perderem as suas características

bacteriológicas por, no máximo, uma hora;

Amostras cloradas podem ser armazenadas por até trinta horas,

refrigeradas à temperatura de 4oC;

Amostras não cloradas ou poluídas podem ser armazenadas por até

oito horas, refrigeradas a temperatura de 4oC;

O recipiente mais adequado para o armazenamento de amostra

para análises bacteriológicas é o frasco de vidro neutro com

capacidade de 250ml.

Preservação e Armazenamento de Amostras para

Análises Radioativas

utilizar frasco de polietileno de 2000ml (1000ml no caso de

urânio e tório);

preservar a mostra com HNO3 concentrado até pH<2;

o prazo de entrega da amostra deve ser o mais breve possível.

Unidades Utilizadas

Miligrama por litro (mg/L): Relação peso-volume, isto é, o peso

de determinado elemento ou composto dissolvido em um litro de

solução.

Partes por milhão (ppm): Relação peso-a-peso. Correspondente a 1

miligrama de soluto dissolvido em 1 quilograma da solução.

Miliequivalente por litro (meq/L) ou Peso Equivalente: Leva em

consideração não somente a concentração do soluto iônico em peso,

mas também a equivalência química.

Molaridade (mol/L): É a razão da quantidade de soluto em moles

por volume da solução em litros. O número de moles é igual ao peso

da substância dividido pelo peso molecular.

.

Propriedades Físicas

Temperatura: A medida da temperatura deve ser feita no local da

amostragem com termômetro apropriado.

Cor: A medida faz-se através da comparação com uma solução

padrão de Pt-Co ou disco colorido, sendo a unidade mais utilizada,

ppm de Pt-Co ou simplesmente ppm de Pt.

Odor e Sabor: O odor e o sabor são determinações subjetivas e

seletivas do uso das águas potáveis para abastecimento humano.

Águas com mais de 300mg/l de Cl (cloretos) tem sabor salgado.

Águas com mais de 400mg/l de SO4-2(cloretos) tem gosto salgado e

amargo

.

Propriedades Físicas

Propriedades Físicas

Turbidez: É a dificuldade da água para transmitir a luz, provocada

pelos sólidos em suspensão (silte, argila, matéria orgânica, etc.).

Mede-se com turbidímetro e os valores são dados em FTU

(Formazin Turbidity Unit), ou em UNT (Unidade Nefelométrica de

Turbidez).

Sólidos em Suspensão: Corresponde a carga sólida em suspensão

(silte, argila, matéria orgânica) depois de seca e pesada, sendo

medida em termos de mg/L.

.

Propriedades Iônicas

Condutividade Elétrica (CE): É a medida da facilidade de uma água

conduzir a corrente elétrica, estando ligada com o teor de sais

dissolvidos sob a forma de íons.

Dureza: É definida como o poder de consumo de sabão por

determinada área ou a capacidade da água neutralizar o sabão pelo

efeito do cálcio, magnésio ou outros elementos como Fe, Mn, Cu,

Ba, etc. Em geral usa-se o teor de cálcio e magnésio de uma água,

expresso em teores de carbonato de cálcio para definir a dureza..

Propriedades Iônicas

Alcalinidade: A capacidade de uma água neutralizar ácidos, sendo

uma conseqüência direta da presença e/ou ausência de carbonatos e

bicarbonatos. A alcalinidade pode ser determinada por titulação

potenciométrica (titulante HCL).

pH: É a medida da concentração hidrogeniônica da água ou

solução, sendo controlado pelas reações químicas e pelo equilíbrio

entre os íons presentes

Resíduo Seco (RS): É o peso dos sais resultantes da evaporação de

um litro de água, após filtragem para a remoção de materiais em

suspensão.

A soma de todos os cátions, ânions e colóides subtraídos da

metade do bicarbonato deve ser aproximadamente igual ao resíduo

seco (RS).

.

∑cátions+ ∑ânions+ ∑colóides – ½ HCO-3 ≅ RS

Sólidos Totais Dissolvidos (STD): É o peso total dos constituintes

minerais presentes na água, por unidade de volume. Representa a

concentração de todo o material dissolvido na água, seja ou não

volátil.

A medida dos sólidos totais dissolvidos é aproximadamente igual ao

resíduo seco mais ½ de HCO3- em mg/L .

Nas águas dos mares, o STD varia em torno de 35.000 mg/L.

STD ≅ RS + ½ HCO-3

Principais Constituintes Iônicos

Cátions

Sódio (Na+): É um dos metais alcalinos mais importantes e abundantes nas

águas subterrâneas. A concentração de sódio varia, em geral, entre 0,1 e 100mg/L

nas águas subterrâneas e entre 1 e 150mg/L em águas naturais doces atingindo

11.100mg/L nas águas do oceano Atlântico.

Potássio (K+): Nas águas meteóricas os teores de potássio estão geralmente no

intervalo de 0,1 a 4mg/L, enquanto as águas do oceano Atlântico, apresentam em

média, 400mg/L. Os teores de potássio nas águas subterrâneas são inferiores a

10mg/L, sendo mais freqüentes valores entre 1 e 5mg/L.

Cálcio (Ca2+): Os sais de cálcio possuem moderada a elevada solubilidade sendo

muito comum precipitar como carbonato de cálcio (CaCO3). Nas águas

meteóricas os teores de cálcio variam no intervalo de 0,1 a 10mg/L e nas águas

do oceano Atlântico os valores oscilam em torno de 480mg/L.

Cátions

Magnésio (Mg2+): Juntamente com o cálcio é responsável pela dureza e produz

gosto salobro nas águas. Ocorre sob a forma de bicarbonato. As águas

meteóricas apresentam teores de magnésio entre 0,4 e 1,6mg/L e a água do

oceano Atlântico tem valor médio de aproximadamente 1.410mg/L. As águas

subterrâneas apresentam teores mais freqüentes de magnésio no intervalo de 1 a

40mg/L.

Ferro (Fe): O ferro pode estar presente (<0,3 mg/L) em quase todas as águas e

ocorre sob diversas formas químicas e, freqüentemente, aparece associado ao

manganês. Ocorre sob a forma de Fe3+ (hidróxido férrico) podendo ocorrer como

Fe2+ (hidróxido ferroso).

Principais Constituintes Iônicos

Ânions

Cloreto (Cl-): Está presente em todas as águas naturais, com valores situados

entre 10 e 250mg/L nas águas doces. As águas subterrâneas apresentam

geralmente teores de cloretos inferiores a 100mg/L. Já nas águas dos mares são

abundantes com valores entre 18.000 e 21.000 mg/L, podendo chegar a 220.000

mg/L nas salmouras naturais (saturação).

Sulfato (SO42-): As águas subterrâneas apresentam geralmente teores de sulfatos

inferiores a 100mg/L, principalmente na forma de SO42- e HSO4

- . A água do

oceano Atlântico apresenta, em média, 2.810 mg/L de sulfatos.

Bicarbonato (HCO3-): Varia entre 50 e 350mg/L em águas doces, podendo

chegar a 800mg/L. A água do mar possui teores da ordem de 100mg/L.

Ânions

Carbonato (CO32-): A quantidade de carbonato depende do pH e do conteúdo de

gás carbônico. O carbonato excederá o bicarbonato somente quando o pH for

igual ou superior a 10.

Nitrato (NO3-): O nitrato representa o estágio final da oxidação da matéria

orgânica e teores acima de 5mg/L podem ser indicativos de contaminação da

água subterrânea por atividade humana (esgotos, fossas sépticas, depósitos de

lixo, cemitérios, etc.)

Principais Constituintes Secundários

Boro (B3+) Brometo (Br-)

Compostos Fenólicos Fosfato (PO43-)

Manganês (Mn) Sílica (SiO2)

Zinco (Zn2+) Cobre (Cu+)

Cádmo (Cd2+) Chumbo (Pb)

Fluoretos (F-)

Principais Constituintes Tóxicos e Carcinógenos

Arsênio (As)

Bário (Ba2+)

Principais Gases Dissolvidos na Água

Oxigênio (0 e 5 mg/L)

Gás Sulfídrico (0,5mg/L)

Gás Carbônico (1 a 30mg/L)

Balanço Iônico e Cálculo do Erro Cometido numa

Análise Química

Em uma análise hidroquímica completa, a concentração total dos

íons positivos (cátions) deve ser aproximadamente igual à

concentração total dos íons negativos (ânions).

O desvio percentual desta igualdade é determinado pelo coeficiente

de erro da análise (e%) da seguinte maneira:

onde:

r∑p= concentração total dos cátions em miliequivalente por litro (meq/L)

r∑n= concentração total dos ânions em miliequivalente por litro (meq/L)

r∑p- r∑ne% =

r∑p+ r∑nx 100

Para um coeficiente de erro (e%) não superior a 10, a análise

pode ser considerada como correta.

Altos valores de e% podem indicar:

• um erro analítico;

• um erro de cálculo;

• a presença de certos íons analisados na água em concentrações

apreciáveis;

• águas muito pouco mineralizadas, tais como águas de chuva.

Portaria MS nº 518, 25/03/2004

Estabelece os procedimentos e responsabilidades relativos ao

controle e vigilância da qualidade da água para consumo

humano e seu padrão de potabilidade.

Define ÁGUA POTÁVEL como: Água para consumo humano

cujos parâmetros microbiológicos, físicos, químicos e

radioativos atendam ao padrão de potabilidade e que não

ofereça riscos à saúde

Padrões de Qualidade da Água

Padrões de Qualidade da Água

Metais

TóxicosÂnions Cátions Sintéticos Naturais

Constituintes

inorgânicos

Gases

dissolvidosTurbidezConstituintes

orgânicos

Qualidade física Qualidade química Qualidade biológica

QUALIDADE TOTAL

Árvore da Qualidade da Água

Apresentações Gráficas

e

Classificações

Diagramas Colunares

A altura das colunas representa a concentração ou % dos íons em

miliequivalente por litro ou miligrama por litro.

Diagramas Circulares Compostos por um círculo de raio proporcional aos Sólidos Totais

Dissolvidos em meq/l, subdividido em partes proporcionais às concentrações,

em meq/l.

STD

Meq/l

Diagrama Circular de Carlé

Todos os íons analisados são apresentados sob formas de círculos, cujas

superfícies (em mm2) são proporcionais às concentrações respectivas em mg/L

ou µg/L.

Diagrama de Piper

É utilizado freqüentemente quando se trabalha com grande número de

análises químicas de água, servindo para classificar e comparar os distintos

grupos de água quanto aos íons dominantes.

Analise Química (mg/l)

N HCO3-1 Cl-1 SO4

-2 Ca+2 K+1 Mg+2 Na+1

26 66.2 12.5 0 13.7 5.3 10.9 10.4

Transformação mg/l em meq/l

(mg/l / peso atômico) x valência = meq/l

N HCO3-1 Cl-1 SO4

-2 Ca+2 K+1 Mg+2 Na+1

26 1.08 0.35 0 0.69 0.14 0.90 0.45

Somar e Calcular em Porcentagem

Cátions Ânions

HCO3 = 1.08

Cl = 0.35

SO4 = 0

Soma =1.43

Ca = 0.69

Mg = 0.90

K + Na = 0.59

Soma = 2.18

HCO3 = 76%

Cl = 24%

SO4 = 0%

Soma = 100%

Ca = 32%

Mg = 41%

K + Na = 27%

Soma = 100%

Diagrama de Piper

C A T I O N S A N I O N S%meq/l

Na+K HCO +CO3 3 Cl

Mg SO4

CaCalcium (Ca) Chloride (Cl)

Sulfa

te (

SO

4)

+ C

hlo

ride

(C

l)

Calc

ium

(Ca

) + M

ag

ne

sium

(Mg

)

Carb

onate

(C

O3)

+ B

icarb

ona

te (

HC

O3)

Sod

ium

(Na

) + P

ota

ssiu

m (K

)

Sulfa

te (S

O4

)Ma

gn

esiu

m (

Mg)

80 60 40 20 20 40 60 80

80

60

40

20

20

40

60

80

20

40

60

80

80

60

40

20

20

40

60

80

20

40

60

80

80

60

40

20

80

60

40

20

41%

0%

Diagrama de Piper

C A T I O N S A N I O N S%meq/l

Na+K HCO +CO3 3 Cl

Mg SO4

CaCalcium (Ca) Chloride (Cl)

Sulfa

te (

SO

4)

+ C

hlo

ride

(C

l)

Calc

ium

(Ca

) + M

ag

ne

sium

(Mg

)

Carb

onate

(C

O3)

+ B

icarb

ona

te (

HC

O3)

Sod

ium

(Na

) + P

ota

ssiu

m (K

)

Sulfa

te (S

O4

)Ma

gn

esiu

m (

Mg)

80 60 40 20 20 40 60 80

80

60

40

20

20

40

60

80

20

40

60

80

80

60

40

20

20

40

60

80

20

40

60

80

80

60

40

20

80

60

40

20

Classificação:

BICARBONATADA

CÁLCICA

Diagrama de Stiff Todas as concentrações iônicas em meq/L ou % são representadas sobre

linhas paralelas horizontais.

Fim

Obrigada!