INFORMAÇÕES AMBIENTAIS SOBRE OS PARÂMETROS DO KIT DE ANÁLISE DE ÁGUA
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Como forma de auxiliar na coleta de dados, foi desenvolvido um Kit para análise da água, composto por instrumentos de medição e coleta de amostras e uma apostila explicativa com informações gerais e específicas sobre os procedimentos realizados ao longo das coletas e interpretação dos dados obtidos. Cada Kit tem capacidade para duas séries de coleta ou seja, 2 etapas de 4 meses de duração.
Figura 1.Componentes:
Composição:
| MATERIAL | CARACTERÍSTICAS |
| Teste para Oxigênio dissolvido | Importado (EUA) La Motte Adaptação do Método de Winkler |
| Condutivímetro Digital | Importado (CORNING) Medida direta |
| pHmetro Digital | Importado (CORNING) Medida direta |
| Termômetro | Nacional (mercúrio) Medida direta |
| Teste Bacteriológico | Importado (Japão) COHESP Incubação a 37oC por 12 horas |
| Teste de Amônia | Importado - COHESP |
| Rede de Plancton (54 micra) | Nacional (fabricação artesanal) Coleta de fito e zooplâncton |
| Coletor de Amostras | Nacional (fabricação artesanal) Coleta de água |
| Frasco de Coleta | Nacional Vidro com tampa esmerilhada |
| Pisseta | Nacional |
| Caixa | Nacional |
De maneira simples a contaminação da água pode ser definida como a adição de substâncias estranhas que deterioram sua qualidade. A qualidade da água se refere a sua aptidão para usos benéficos, como abastecimento, irrigação, recreação e etc. Um contaminante pode ser de origem inorgânica, como o chumbo ou mercúrio, ou orgânico, como coliformes provenientes de esgotos domésticos.
Do ponto de vista ecológico a qualidade de água têm uma conotação um pouco diferente. A qualidade de água de um ecossistema aquático natural pode ser muito diversa; certos ecossistemas apesar de possuírem concentrações elevadas de sais, pHs ácidos ou baixa concentração de oxigênio dissolvido podem ter comunidades estáveis e adaptadas a viver nestes meios. Nestes casos, a qualidade da água depende fundamentalmente dos aportes naturais, dados pela chuva e pelas condições naturais de geologia e solos da bacia de drenagem.
As principais fontes de contaminação aquática são as indústrias, a agricultura e os despejos domésticos. A decomposição natural da matéria orgânica, acumulada em excesso, causa mudanças drásticas na concentração de oxigênio e nos valores de pH, que podem ser, às vezes, mortais para os peixes.
Várias são as classes de substâncias que podem chegar a contaminar a água. Algumas podem causar turbidez na água (diminuição da transparência), outras aumentar a salinidade ou a temperatura. Como exemplo podemos citar:
- Sólidos em suspensão - provêm da erosão dos solos, atividades de mineração, agrícolas ou industriais. Estas substâncias diminuem a transparência da água e consequentemente a atividade fotossintética, podem causar danos às guelras e brânquias dos organismos aquáticos e perturbar os locais de desova e refúgio destes.
- Substâncias tóxicas - os problemas mais grave são das substâncias resistentes à decomposição microbiana, cujo poder acumulativo na água e nos organismos põem em perigo a estabilidade dos ecossistemas aquáticos, da vida animal e do homem. Dentre estes estão os metais pesados, extremamente tóxicos.
- Detergentes - os detergentes, devido a sua composição química, têm a propriedade de limpar com maior rapidez e de ser mais eficiente em águas com alto conteúdo de Ca++ e Mg++ , ultrapassando, em muito, o sabão. Os detergentes baixam a tensão superficial da água, exercendo um efeito desoxigenador no corpo d'água, pois reduz a superfície de contato entre a água e o ar. Contribui também para a eutrofização, devido ao conteúdo de fósforo incorporados à sua molécula, o qual após a degradação passa a estar disponível para a comunidade.
- Sais - os sais são o produto da neutralização de um ácido e uma base. Um aumento dos sais nos ecossistemas aquáticos traz, como conseqüência, problemas de osmoregulação dos organismos, podendo chegar a eliminar os não adaptados.
Veremos agora as variáveis que serão por vocês avaliadas, com alguns comentários para sua interpretação:
Este parâmetro é de fundamental importância para os sistemas aquáticos terrestres, já que os organismos possuem diferentes reações às mudanças deste fator.
Altas temperaturas, tanto na água como no ar, provocam reações adversas nos indivíduos, tais como a desnaturação das proteínas.
Este processo é o que acontece quando uma pessoa está com febre alta (acima de 40ºC) e começa a delirar, ou desmaia. O organismo desfalece para diminuir seu metabolismo, diminuindo a possibilidade de danos.
Em compensação, baixas temperaturas, principalmente para seres dos países tropicais, são prejudiciais, já que possuímos muito pouca reserva de gordura e glicogênio nos músculos, ou cobertura de pelos/penas para diminuir a perda de calor para o meio externo, e consequentemente gastando muitas calorias para nos mantermos aquecidos.
A maior parte dos organismos aquáticos têm sua temperatura regulada pelo meio externo. Por tanto nestes organismos a velocidade de suas reações metabólicas dependem da temperatura da água. A elevação desta temperatura, por introdução de águas mais quentes (poluição térmica) acelera os mecanismos de respiração, nutrição, reprodução e movimentação. Caso haja abaixamento de temperatura o efeito é contrário.
Nos sistemas aquáticos a temperatura da água possui ainda diversas interações com outras variáveis, como a solubilidade dos gases, a qual veremos mais adiante.
As variações de temperatura existentes nos corpos d'água de São Paulo são muito expressivas, como vemos na tabela 1
Como podemos perceber, esta variação é dependente da localização geográfica do ponto de coleta, da altitude, da vegetação ao redor e da cor da água. Por isso a importância de uma caracterização da bacia e da escolha do ponto de amostragem.
Procedimento para utilização do kit:
As medidas de temperatura devem ser tomadas no próprio local da coleta, seguindo as recomendações descritas abaixo:
a) Coletar a amostra, colocá-la em um béquer e fazer a leitura em graus centígrados sem tirar o termômetro da amostra, evitando que o mesmo toque as paredes do recipiente ou fique exposto ao ar.
b) Tomar muito cuidado para não quebrar o termômetro, quando a temperatura estiver sendo medida no próprio manancial, pois o produto é tóxico e pode causar sérios problemas.
c) De preferência usar termômetros com escala interna. A escala externa poderá desaparecer com o uso de substâncias químicas como os ácidos, as bases, os fenóis, e outras.
a) Coloca-se o termômetro na sombra, evitando-se o contato do reservatório do mercúrio com qualquer objeto.
b) Após a estabilização da coluna, faz-se a leitura em graus centígrados.
c) Verificar antes se o bulbo do termômetro está realmente seco, caso contrario isso poderá conduzir a erros grosseiros.
d) A medida da temperatura do ar deverá ser tomada no local da coleta.
e) Usar termômetro de mercúrio de boa qualidade.
O pH, ou potencial hidrogeniônico, está relacionado com a quantidade livre de íons hidrogênio em solução aquosa. Trocando em miúdos, quanto maior a quantidade de íons de hidrogênio em solução menor o pH e vice-versa.
Quanto mais próximo de zero o pH de uma solução (mais ácida), ou de 14 (mais alcalina), menor a diversidade de organismos existentes (já falando de um corpo d'água). Isto porque os organismos possuem uma estrita faixa de tolerância às mudanças do pH. Devemos lembrar que a escala é logarítmica, ou seja, pequenas diferenças nos números correspondem a grandes diferenças da variável.
Em nosso dia-a-dia temos contato com pHs de soluções, tais como no tratamento da água de um aquário, quando através de uma tabela determinamos o valor ideal para os peixes. Caso contrário eles poderão desenvolver fungos que são mais comuns em pHs ácidos. Outro caso de controle de pH é a manutenção das piscinas domésticas e de clubes.
Em pHs ácidos os organismos tendem a sofrer de irritações e escamações de pele.
O pH é muito influenciado pela quantidade de matéria morta a ser decomposta, sendo que quanto maior a quantidade de matéria orgânica disponível, menor o pH, pois para haver decomposição desse material muitos ácidos são produzidos (como o ácido húmico). As águas conhecidas como Pretas (por exemplo o Rio Negro, no Amazonas) possuem pH muito baixo, devido ao excesso de ácidos em solução.
O pH de um corpo d'água também pode variar, dependendo da área (no espaço) que este corpo recebe as águas da chuva, os esgotos e a água do lençol freático (lembram da tal Bacia Hidrográfica?). Quanto mais ácido for o solo da Bacia, mais ácidas serão as águas deste corpo d'água. Por exemplo um Cerrado, que tem excesso de alumínio, quando drenado, leva uma grande quantidade de ácidos para os corpos d'água, reduzindo o pH. Mais um bom motivo para se estudar todas as características da Bacia Hidrográfica antes de recolher amostras, pois a variável em questão, o pH, é muito influenciável pelo espaço e no tempo.
O pH, nos sistemas aquáticos de São Paulo, são muito distintos, dependendo do sistema em que se encontram, como vemos na tabela 1:
Segundo MAIER (1987), os pHs dos rios brasileiros têm tendência de neutro a ácido. Alguns rios da Amazônia brasileira possuem pHs próximos de 3, valor muito baixo para suportar diversas formas de vida.
Rios que cortam áreas pantanosas também têm águas com pH muito baixo, devido à presença de matéria orgânica em decomposição. Rios de mangue estão incluídos nesta categoria.
Procedimento para utilização do kit:
Para a determinação do pH será utilizado o pHmetro Corning, conforme o procedimento abaixo:
Antes do uso inicial, ou após longo período sem uso, deverá ser deixado imerso em água por 3 horas, para limpeza do eletrodo de medição e membrana de referência.
a) Remova a capa protetora.
b) Ligue o aparelho e mergulhe até o nível indicado.
c) Agite vagarosamente e aguarde a leitura estabilizar.
d) Lave o eletrodo com água destilada e seque com cuidado.
e) Recoloque a tampa e guarde.
Este parâmetro está relacionado com a quantidade de íons dissolvidos na água, os quais conduzem corrente elétrica. Quanto maior a quantidade de íons, maior a condutividade. Os íons são levados para o corpo d'água devido às chuvas, ou através do despejo de esgotos.
Substâncias como os alvejantes (água sanitária) possuem íons de cloro, que ao serem lançados no sistema eleva a condutividade. Porém, a medida de condutividade não nos mostra qual o íon presente e sim a quantidade de íons na água. Através das chuvas, por exemplo no Cerrado, os íons livres de alumínio são levados para o sistema, aumentando a condutividade.
A condutividade dos sistemas aquáticos de São Paulo possui valores como mostra a tabela 1.
Pode-se reparar que os altos valores de condutividade do Rio Monjolinho devem estar associados às descargas de poluentes em seu percurso, o que não acontece com os outros rios da tabela.
Procedimento para utilização do kit:
Para a determinação da condutividade será utilizado um condutivímetro Corning, procedendo de forma análoga ao pHmetro.
Do ponto de vista ecológico, o oxigênio dissolvido na água é uma variável extremamente importante, haja vista que a maioria dos organismos necessita deste elemento para a respiração.
A quantidade de oxigênio dissolvido depende da temperatura da água (lembram da solubilidade dos gases?) e da pressão atmosférica. Quanto maior a pressão, maior a dissolução, e quanto maior a temperatura, menor a dissolução desse gás.
Naturalmente existem duas fontes de oxigênio para os sistemas aquáticos: o primeiro é a atmosfera, como vimos, e o segundo é a fotossíntese, realizada pelos seres vivos. Por isso a medida de oxigênio é muito importante para se determinar o estado de saúde do sistema. Quando se têm pouco oxigênio, é provável que haja algum problema no sistema. Por exemplo, despejo de esgotos ou retirada de areia do fundo. Essa retirada levanta o material depositado no fundo (sedimento), promovendo o aumento da decomposição e conseqüente diminuição do oxigênio pela demanda microbiana.
Existe, como em todos os outros parâmetros, uma variação da quantidade de oxigênio. Nos casos apresentados os valores estão em porcentagem de saturação deste gás, que é a porcentagem existente de gás na água de acordo com o máximo possível. Esse máximo é determinado pela temperatura e pela pressão. Por exemplo, a uma pressão de 760 mmHg, 100% de umidade relativa a uma temperatura de 0º C, solubilizam-se 14,6 mg de oxigênio por litro de água, enquanto que nas mesmas condições e à temperatura de 30º C, solubilizam-se apenas 7,59 mg de oxigênio por litro de água, ou seja, cerca da metade do valor a 0º C.
A porcentagem de saturação pode ser calculada através da seguinte fórmula:
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a porcentagem de saturação de oxigênio Instruções de uso: |
Alternativamente, clique aqui |
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Como podemos perceber, os rios de serra, que são encachoeirados, têm suas águas aeradas durante seu percurso, o que promove uma ótima oxigenação. Apesar disso, não é porque há muito oxigênio que o rio é rico em espécies. Esses rios são geralmente pobres em organismos porque existe naturalmente uma combinação de fatores que atuam conjuntamente determinando as condições ótimas para as espécies. Inclusive esses rios são conhecidos como abióticos, ou seja, poucas ou nenhuma espécie (este termo "abiótico" está mais relacionado com grandes animais, como peixes e larvas de insetos).
Procedimento para utilização do kit:
O kit de análise de oxigênio dissolvido é uma adaptação simplificada do método de Winkler modificado pela Azida Sódica. Para a determinação do oxigênio dissolvido, utiliza-se o seguinte material:
- Frasco de amostra (0688)
- Solução de Sulfato Manganoso (4167)
- Solução Alcalina de Azida Sódica (7166)
- Ácido Sulfâmico em pó (2686)
- Tiosulfato de Sódio 0,025N (4169)
- Colher medidora para 1g (0697)
- Titulador (0377)
- Frasco para titulação (0299)
- Solução Indicadora de Amido (4170)
- Conta Gotas (0392)
*Manuseie o material com cuidado! Alguns reagentes podem provocar queimaduras e irritações!
a) Encha o frasco (0688) com a amostra de água, evitando a formação de bolhas. Para isso utilize o coletor de amostras ou então mergulhe o frasco, tampando-o ainda dentro da água. A presença de bolhas inviabiliza o experimento.
b) Adicione 8 gotas da solução de Sulfato Manganoso (4167) e depois 8 gotas de solução de Azida Sódica (7166). Feche o frasco e agite levemente.
c) Abra o frasco e adicione o Ácido em pó com a colher medida (0697). Tampe e agite levemente. A amostra está fixada.
d) Complete o frasco titulador (0299) com amostra fixada até a marca de 20 ml. Tampe.
e) Encha o titulador (0377) com Tiosulfato de Sódio (4169). Encaixe o titulador no frasco de titulação e acrescente o Tiossulfato de Sódio gota a gota, até a amostra ficar com um tom de amarelo bem claro.
f) Remova a tampa do frasco titulador e adicione 8 gotas de Solução Indicadora de Amido (4170). Tampe o frasco e reinicie a titulação.
g) Titular até a amostra ficar incolor. Quando isso ocorrer, o titulador (0377) estará marcando na escala o oxigênio dissolvido (em ppm ou mg/l).
O nitrogênio é um dos elementos mais importantes à vida mas, em geral, muito escasso nas águas. Suas fontes principais são: o ar (assimilado por algumas algas), adubos e matéria orgânica em decomposição (folhas ou esgotos).
Em limnologia (estudo das águas interiores), quando se encontra referência à concentração de "amônia", na maioria dos casos estão englobadas as concentrações das duas formas de nitrogênio amoniacal (NH3 e NH4+).
O íon amônio (NH4+) é muito importante para os organismos produtores, especialmente porque sua absorção é energeticamente mais viável. Para este íon, não há necessidade de redução no interior da célula, como ocorre com o nitrato (outra forma de nitrogênio encontrada na água). O nitrato é a maior fonte de nitrogênio para os vegetais aquáticos (plantas superiores e algas microscópicas).
Altas concentrações do íon amônio podem ter grandes implicações ecológicas, como por exemplo: influenciando na quantidade do oxigênio dissolvido na água, uma vez que para oxidar 1,0 miligrama do íon amônio são necessários cerca de 4,3 miligramas de oxigênio. Outra forma de ação pode ser em pH básico (alcalino), onde este íon se transforma em gás amônia (NH3 livre, gasoso), que, dependendo da concentração, pode ser tóxico para os peixes.
Portanto, quando se encontra muito nitrogênio amoniacal na, água pode-se dizer que esta é pobre em oxigênio dissolvido e que o ambiente deve ter muita matéria em decomposição.
Procedimento para utilização do kit:
Para a determinação do nitrogênio amoniacal deve-se proceder da seguinte forma:
a) Coloque 25 ml da amostra em um becker.
b) Quebre a ampola dentro da amostra e mantenha-a dentro da amostra para que a ampola absorva a amostra, por vácuo.
c) Agite a ampola.
d) Após um minuto compare a cor da amostra com a tabela de cores.
Este parâmetro visa avaliar o potencial de contaminação da água por patogênicos de origem fecal. Baseia-se na determinação empírica da concentração de coliformes fecais em um dado volume de água.
As bactérias do grupo coliformes não são, normalmente, patogênicas, mas são organismos de presença obrigatória, em grandes números, nos intestinos humanos e, portanto, na matéria fecal. Calcula-se que um ser humano adulto elimina de 50 a 400 bilhões dessas bactérias. Assim sendo, sua presença permite detectar a presença de fezes na água em concentrações extremamente diluídas, dificilmente verificáveis pelos métodos químicos correntes. Como, por outro lado, as bactérias patogênicas veiculadas por água estão sempre associadas às fezes, a presença dessas constitui presença potencial de patogênicos, que será inferida da presença dos coliformes.
Esse parâmetro permite identificar o efeito nocivo da poluição sem a necessidade do estudo analítico de identificação dos patógenos, o que seria muito mais custoso. Além disso, é mais seguro, uma vez que a simples verificação de ausência dos patógenos em uma pequena amostra não permitiria inferir a sua ausência na água a ser consumida, ao passo que a ausência de coliformes permite, sem dúvida, concluir a ausência de matéria fecal.
Procedimento para utilização do kit:
a) Retire a fita de teste do saco plástico, tocando-a apenas acima do picote.
b) Umedeça a fita de teste na amostra até o picote, deixando escorrer o excesso.
c) Retorne a fita de teste à sua embalagem plástica, destacando a parte picotada que entrou em contato com os dedos.
d) Coloque o conjunto num bolso junto ao corpo (camisa ou calça) por 15 horas. Ao final deste tempo de incubação, verifique a fita teste.
e) A presença de pontos avermelhados indica resultado positivo, ou seja, a água não é potável.
Experimentos anteriores demonstraram que quanto maior a carga de esgotos domésticos no rio, maior o número de pontos na fita teste.
Alguns aspectos dos corpos d'água da tabela serão apresentados, para facilitar uma comparação dos dados recolhidos por vocês.
Rio Monjolinho - estudado por SÉ (1992), em sua dissertação de mestrado.
Esse rio nasce em área rural, próximo à área urbana de São Carlos, e percorre um trajeto de 43 km. Depois de sair da área urbana do município, esse rio recebe todos os esgotos da cidade, o que altera completamente suas características. A vegetação de sua área foi completamente alterada até sua passagem pela área urbana. No trecho final de seu curso existe uma grande área de corredeiras que promovem a oxigenação (não suficiente para decompor o esgoto lançado) e a vegetação está menos degradada. Sua foz se dá em propriedade rural com o Rio Jacaré-guaçu, que possui boa qualidade de água. Apesar disso a qualidade de água só melhorará depois de muitos quilômetros após a confluência, devido ao volume de esgotos de São Carlos.
Rio Preto - estudado por CAMARGO et al. (1996).
Esse rio nasce próximo à Serra do Mar, na planície costeira paulista, em altitude próxima de 50 m acima do nível do mar, dentro do Parque Estadual da Serra do Mar. É um rio de 5ª ordem, com muitos afluentes. Sua cor de água é devido à drenagem de uma grande área de restinga (vegetação associada a cordões arenosos) que, após a lavagem de seu solo, carreia ácidos liberados da decomposição parcial, que se solubilizam na água, dando cor de chá a esta. Sua vegetação marginal está em bom estado de conservação e não recebe influência antrópica negativa. Suas águas são utilizadas para pesca esportiva, transporte de bananas e para cultivo de peixes ornamentais. Além da grande quantidade de vegetação ciliar existente neste rio, há uma grande comunidade de plantas aquáticas, com espécies inclusive que mostram sua ótima qualidade de água.
Rio Galharada - estudado por TAKINO et al. (1984).
Esse rio nasce na Serra da Mantiqueira, em altitudes próximas a 1800 m acima do nível do mar, dentro do Parque Estadual de Campos do Jordão. Seu curso se dá em terreno acidentado, com corredeiras em seu percurso e fundo pedregoso. Sua profundidade é baixa, em torno de 50 cm, e suas águas são cristalinas. A vegetação ciliar está completamente preservada, porém suas águas são utilizadas, após um desvio, para a criação e experimentação com trutas (Oncorhyncus). Esta espécie foi introduzida nesse rio, o que dizimou o único peixe nativo da área, uma espécie de lambari, devido à predação de seus alevinos (filhotes). Pode-se dizer que, além desta introdução, não existe influência antrópica nas características de suas águas.
Represa do Lobo (Broa) - iniciados os estudos por TUNDISI et al. (1972), com descrição em TUNDISI & MATSUMURA-TUNDISI (1995)
Essa represa localizada no centro do Estado de São Paulo, construída em 1936 para gerar energia elétrica, hoje comporta uma área turística e um centro de pesquisas em suas margens. Sua área é pequena (6,8 km2) e pouco profunda (12 m prof. máxima e 3 m na média). A bacia na qual está inserida possui diversas formas de ocupação, desde áreas produtivas de Pinus e agricultura temporária, até vegetação de cerrado nativa. Está caracterizada pela baixa densidade de ocupação humana, pelos solos arenosos e pelas áreas de várzea existentes nos seus corpos d'água antes de formar a represa.
Texto: MSc. Alexandre Schiavetti
Bibliografia Recomendada
CAMARGO, A.F.M. et al. (1996) The influence of the physiography and human activities on the limnological characteristics of the lotic ecosystems of the south coast of São Paulo, Brazil. Acta Limnol. Brasil,8: 231-243.
MAIER, M.H. (1987) Ecologia da bacia do Rio Jacaré-Pepira (47º 55' - 48º 55' W; 22º 30' - 21º 55' S - Brasil). Qualidade da água do Rio Principal. Ciência & Cultura, 39 (2): 164-185.
SÉ, J.A.S. (1992) O rio Monjolinho e sua bacia hidrográfica como integradores de sistemas ecológicos. Dissertação de Mestrado, EESC, USP, São Carlos. 378 p.
TAKINO, M. et al. (1984) Características físicas e químicas de águas de ambientes de altitudes - Campos do Jordão (SP). Bol. Inst. Pesca, 11: 1-12.
TUNDISI, J.G. & MATSUMURA-TUNDISI, T. (1995) The Lobo-Broa ecosystems research. In: J.G.TUNDISI, C.E.M. BICUDO & T. MATSUMURA TUNDISI (Eds) Limnology in Brazil. Braz. Acad. Scien. and Braz. Limnol. Soc.: 219-244.
