Devido aos diversos fatores que controlam a mobilidade dos elementos químicos é fundamental que se conheça as características físico-químicas de cada amostra, pois elas ajudam a interpretar o comportamento dos elementos aí presentes. Para as amostras de água, encontram-se abaixo definidos os valores de potencial hidrogeniônico (pH), potencial de oxi-redução (Eh), temperatura (T), sólidos totais dissolvidos (STD), condutividade elétrica, turbidez, alcalinidade, sulfato e cloreto. As amostras de água apresentaram valores diferenciados para os parâmetros analisados, nas estações de seca (Tabela 8.1) e de
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Tabela 8.1: Parâmetros físico-químicos das amostras de água relativos à estação de seca. Amostras de água - Estação seca (09/2002) Parâmetros
P1A1 P1A2 P1A3 P1A4 P2A1 P3A1 P4A1
PH 6,73 5,09 5,94 6,26 7,34 7,96 7,57 Eh (mV) 334,0 356,3 468,0 315,0 258,0 294,0 359,0 T (°C) 18,2 18,7 18,2 20,3 22,6 24,2 21,2 STD (mg/L) 11,75 4,65 2,56 15,09 549,5 53,99 703,1 Condutividade (µS) 17,85 7,06 3,92 23,04 789,12 81,45 993,0 Turbidez (UNT) 0,7 0,9 0,4 12,0 8,0 7,0 6,0 Alcalinidade (mg/L HCO3-) 10,31 5,89 5,89 7,37 95,79 48,63 97,79 Sulfato (mg/L SO4=) 1,5 <1,0 <1,0 6,0 187,0 <1,0 215,0 Cloreto (mg/L Cl-) 1,0 0,5 0,5 1,0 18,99 1,0 17,49
Tabela 8.2: Parâmetros físico-químicos das amostras de água relativos à estação de chuva. Amostras de água - Estação chuvosa (01/2003) Parâmetros
P1A1-c P1A2-c P1A3-c P1A4-c P2A1-c P3A1-c P4A1-c
pH 3,68 7,54 8,06 6,13 7,14 7,24 7,37 Eh (mV) 537,0 339,0 361,0 396,0 364,0 371,0 379,0 T (°C) 23,4 19,7 20,7 20,0 20,6 24,8 21,4 STD (mg/L) 44,65 3,68 2,75 5,09 102,8 32,41 151,2 Condutividade (µS) 67,5 5,59 4,21 7,76 154,8 48,93 224,1 Turbidez (UNT) 2,5 1,4 0,5 50,0 23,0 2,6 22,0 Alcalinidade (mg/L HCO3-) 3,12 4,68 3,12 2,95 32,42 28,00 36,84 Sulfato (mg/L SO4=) <1,0 <1,0 <1,0 <1,0 48,0 <1,0 73,0 Cloreto (mg/L Cl-) <1,0 <1,0 0,5 0,5 6,25 <1,0 6,0
Potencial hidrogeniônico (pH)
O pH representa a medida da concentração hidrogeniônica da água ou solução. É calculado a partir da concentração de íons H+, por meio da fórmula: pH = - log [H+]. O pH representa um número adimensional, que varia de 0 a 14. Valores abaixo de 7 representam um pH ácido; um valor igual a 7 é considerado como neutro, enquanto que, valores acima de 7 são considerados básicos ou alcalinos. O pH é controlado pelas reações químicas e pelo equilíbrio entre os íons presentes, e depende, principalmente, da quantidade de gás carbônico e da alcalinidade da água (Evangelou 1995, Santos 1997). Para que uma água seja considerada adequada ao abastecimento doméstico, são esperados valores de pH que variem entre 6 e 9 (CONAMA, Resolução 20/86).
A variação no valor de pH foi muito pequena para as amostras P1A4, P2A1, P3A1 e P4A1, considerando-se as duas estações (Figura 8.1). Nesses pontos, as águas apresentaram um caráter tendendo a neutro.
Figura 8.1: Valores de pH medidos em amostras de águas de estações de seca e chuva.
Então, no que se refere à região da mina de Santa Efigênia (P2A1), não se observou a geração de uma drenagem ácida, originada a partir do material de rejeito, ou de rochas sulfetadas locais, que interferisse na variação do pH do Ribeirão do Carmo. Para as amostras P1A2 e P1A3, localizadas à montante da mina do Piquete, os valores de pH indicam a passagem de um caráter ácido, na estação de seca, para um caráter básico, na estação de chuva. No ponto referente à região da mina do Piquete (P1A1), entretanto, foi constatada a presença de uma drenagem ácida local, de pH equivalente a 3,68, durante a estação de chuva. Nessa época, as águas meteóricas percolam as rochas contendo pirita (Figura 8.2) liberando íons de H+, o que propicia a geração de acidez nesse local (Figura 8.3). No entanto, no ponto P1A4, situado à jusante, verifica-se uma elevação no valor de pH devido à contribuição de outros cursos d’água presentes na própria região da mina, mas que não percolam as rochas sulfetadas.
pH P 1A 3 P 1A 2 P 4A 1 P 3A 1 P 2A 1 P 1A 4 P 1A 1 2 4 6 8 10 A mo s tras pH seca chuva
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Figura 8.3: Drenagem ácida na antiga mina do Piquete (P1A1), durante estação chuvosa.
Potencial de oxi-redução (Eh)
Indica a medida da transferência de elétrons (potencial elétrico) em uma reação de oxi-redução: Eh = potencial redox (volt). O valor do potencial de oxi-redução informa se um meio é oxidante ou redutor. Valores mais baixos de Eh traduzem uma maior disponibilidade de elétrons, revelando um meio mais redutor. Valores elevados de Eh indicam que existem poucos elétrons disponíveis para a redução, ou seja, o meio é oxidante. A reação de oxidação geralmente libera prótons, ou gera um meio mais ácido. A redução geralmente consome prótons, e o pH do meio se eleva (Langmuir 1997, Dold 1999).
Observou-se que o potencial de oxi-redução (Eh) atingiu o valor mais elevado no ponto P1A1-c, onde a acidez da água foi mais acentuada (Figura 8.4). De um modo geral, verifica-se que os maiores valores de Eh foram medidos na estação de chuva, o que está relacionado a uma maior oxigenação da água, proporcionando um meio mais oxidante.
Figura 8.4: Valores de Eh medidos em amostras de águas de estações de seca e chuva.
Eh P 4A 1 P 3A 1 P 2A 1 P 1A 4 P 1A 3 P 1A 2 P 1A 1 0 150 300 450 600 A mo s tras seca chuva
Temperatura (T)
A temperatura das águas varia com as estações do ano e possui influência sobre as reações químicas, e assim, pode interferir nas solubilidades dos compostos, e assim, nas concentrações dos elementos.
A temperatura das águas oscilou entre 18,2 e 24,8°C. Observa-se que as temperaturas das águas em estação de seca (inverno) são menores do que as temperaturas de estação de chuva (verão) para quase todas as amostras. Dos cursos d’água amostrados (o que não inclui o ponto P3A1 da lagoa), a maior temperatura foi atingida no ponto P1A1-c, em condições de baixo pH (Figura 8.5).
Figura 8.5: Valores de temperatura medidos em amostras de águas de estações de seca e chuva.
Sólidos totais dissolvidos (STD)
Corresponde à massa total de materiais em suspensão, tais como silte, argila e matéria orgânica, depois de secos e pesados. A unidade de medida é fornecida em mg/L (Santos 1997).
Os valores de sólidos totais dissolvidos foram baixos para quase todas as amostras, com a exceção das amostras do Ribeirão do Carmo, principalmente na estação de seca, pois essas contêm muito material orgânico. A maioria das amostras apresentou valores mais elevados de totais de sólidos dissolvidos na água em estação de seca (Figura 8.6). Uma exceção é feita no ponto onde se observou a existência de drenagem ácida, em estação de seca. Nessas condições de baixo pH, a água pode dissolver e lixiviar alguns elementos químicos dos minerais, aumentando assim, a carga de sólidos dissolvidos.
Tem peratura P 4A 1 P 3A 1 P 2A 1 P 1A 4 P 1A 3 P 1A 2 P 1A 1 0 10 20 30 A mo s tras T (°C) seca chuva
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Figura 8.6: Valores de sólidos totais dissolvidos medidos em amostras de águas de estações de seca e chuva.
Condutividade elétrica (CE)
A condutividade elétrica é a medida da facilidade da água em conduzir corrente elétrica, o que está diretamente relacionado ao teor de sais dissolvidos sob a forma de íons. A unidade de medida é o Siemens (S), sendo, ainda, mais comum a utilização do µS=10-6
S (Santos 1997).
Para as amostras analisadas, os valores de condutividade elétrica assumem o mesmo comportamento dos valores encontrados para o total de sólidos dissolvidos. Os valores de condutividade elétrica são mais altos, para a maioria das amostras, na estação de seca, onde há mais sólidos dissolvidos (Figura 8.7). As exceções são feitas para os pontos P1A1-c e P3A1-c, cujos valores indicam uma maior lixiviação, em estação de chuva, que resulta em uma elevação da carga de sólidos dissolvidos, e assim, a condutividade elétrica nesses pontos.
Figura 8.7: Valores de condutividade elétrica medidos em amostras de águas de estações de seca e chuva. Sólidos totais dissolvidos
P 4A 1 P 2A 1 P 3A 1 P 1A 4 P 1A 3 P 1A 2 P 1A 1 0 200 400 600 800 A mo s tras seca chuva Condutividade P 4A 1 P 3A 1 P 2A 1 P 1A 4 P 1A 3 P 1A 2 P 1A 1 0 300 600 900 1200 A mo s tras seca chuva
Turbidez
Designa a dificuldade da água em transmitir luz; é causada pela presença de sólidos em suspensão, que reduzem a limpidez da água (Santos 1997). Esse parâmetro é avaliado por um turbidímetro, e as medidas fornecidas em FTU (Formazin Turbidity Unit) ou UNT (Unidade Nefelométrica de Turbidez). Em termos de turbidez, a maior exigência na qualidade das águas é traduzida em valores ≤40 UNT segundo a Resolução 20/86 do CONAMA.
Com exceção da Lagoa do Gambá (P3A1), as amostras exibiram uma maior turbidez durante a estação chuvosa (Figura 8.8). O ponto relativo ao Córrego do Bigode Chinês (P1A4) foi o que apresentou maior turbidez na água (50 UNT).
Figura 8.8: Valores de turbidez medidos em amostras de águas de estações de seca e chuva.
Alcalinidade
A alcalinidade da água é a medida de sua capacidade de neutralizar ácidos. A alcalinidade das águas naturais deve-se principalmente à presença de sais de ácidos fracos e bases fortes. Embora outros materiais possam contribuir para a alcalinidade das águas, os principais são os bicarbonatos, carbonatos e hidróxidos. Os bicarbonatos (HCO3-) representam a forma maior de alcalinidade; esse íon apresenta-se
com valores entre 50 e 350 mg/L em águas doces, podendo atingir valores de até 800 mg/L. O bicarbonato é benéfico às plantas, principalmente na forma bicarbonato de cálcio (Sawyer et al. 1994, Santos 1997).
A alcalinidade das águas encontra-se muito mais acentuada na estação de seca. Algumas amostras
Turbidez P 4A 1 P 3A 1 P 2A 1 P 1A 4 P 1A 3 P 1A 2 P 1A 1 0 15 30 45 60 A mo s tras seca chuva
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Figura 8.9: Valores de alcalinidade determinados em amostras de águas de estações de seca e chuva
.
Sulfato (SO
4=) e cloreto (Cl
-)
Os sulfatos se originam da oxidação da pirita, bem como da lixiviação de minerais como gipsita e anidrita, sendo, geralmente, muito solúveis (Santos 1997). O sulfato deve estar presente nas águas de irrigação, pois é um composto importante para a nutrição das plantas. Para o ser humano, concentrações inferiores a 250 mg/L SO4= são aceitas para as águas (CONAMA, Resolução 20/86).
O cloreto encontra-se presente nas águas doces com valores situados entre 10 e 250 mg/L. O Cl- é, geralmente, muito solúvel e estável em solução. Esse íon comumente se origina da lixiviação de minerais como a halita (NaCl) e a carnalita (KMgCl3.6H2O). Altas concentrações de Cl- (>400 mg/L) são tóxicas
para a maioria dos vegetais e, segundo Hounslow (1995) podem inibir o crescimento. Para o ser humano, quantidades inferiores a 250 mg/L de Cl- são consideradas inofensivas (CONAMA, Resolução 20/86).
Excetuando-se os pontos do Ribeirão do Carmo, as concentrações dos íons Cl- e SO4= se encontram
baixas, menores que 1,0 mg/L e 6,0 mg/L, respectivamente, sendomais acentuadas em estação de seca (cf. Tabela 8.1, Tabela 8.2). Os mais altos teores de sulfato dosados nas amostras dos pontos P2A1 (187,0 mg/L) e P4A1 (215,0 mg/L) podem ser atribuídos à presença de material de esgoto, enquanto que os mais altos valores de cloreto dosados nessas mesmas amostras - P2A1 (18,99 mg/L) e P4A1 (17,49 mg/L) - estão provavelmente associados aos rejeitos industriais da fábrica de alumínio - ALCAN, situada à montante. Alcalinidade P 1A 4 P 1A 1 P 1A 2 P 1A 3 P 2A 1 P 3A 1 P 4A 1 0 30 60 90 120 A mo s tras seca chuva