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Química da Água Subterrânea
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Turbidez

É a medida da dificuldade de um feixe de luz atravessar uma certa quantidade de água. A turbidez é causada por matérias sólidas em suspensão (silte, argila, colóides, matéria orgânica, etc.). A turbidez é medida através do turbidímetro, comparando-se o espalhamento de um feixe de luz ao passar pela amostra com o espalhamento de um feixe de igual intensidade ao passar por uma suspensão padrão. Quanto maior o espalhamento maior será a turbidez. Os valores são expressos em Unidade Nefelométrica de Turbidez (UNT). A cor da água interfere negativamente na medida da turbidez devido à sua propriedade de absorver luz . Segundo a OMS (Organização Mundial da Saúde), o limite máximo de turbidez em água potável deve ser 5 UNT. As águas subterrâneas normalmente não apresentam problemas devido ao excesso de turbidez. Em alguns casos, águas ricas em íons Fe, podem apresentar uma elevação de sua turbidez quando entram em contato com o oxigênio do ar.

 

Sólidos em Suspensão:

Corresponde à carga sólida em suspensão e que pode ser separada por simples filtração ou mesmo decantação. As águas subterrâneas em geral não possuem sólidos em suspensão e quando um poço está produzindo água com significativo teor de sólidos em suspensão é geralmente como conseqüência de mal dimensionamento do filtro ou do pré-filtro ou completação insuficiente do aqüífero ao redor do filtro. Em aqüíferos cársticos e fissurais as aberturas das fendas podem permitir a passagem das partículas mais finas (argila, silte) aumentando assim o conteúdo em sólidos em suspensão.

Condutividade Elétrica

Os sais dissolvidos e ionizados presentes na água transformam-na num eletrólito capaz de conduzir a corrente elétrica. Como há uma relação de proporcionalidade entre o teor de sais dissolvidos e a condutividade elétrica, podemos estimar o teor de sais pela medida de condutividade de uma água. A medida é feita através de condutivímetro e a unidade usada é o MHO (inverso de OHM, unidade de resistência). Como a condutividade aumenta com a temperatura, usa-se 25ºC como temperatura padrão, sendo necessário fazer a correção da medida em função da temperatura se o condutivímetro não o fizer automaticamente. Para as águas subterrâneas as medidas de condutividade são dadas em microMHO/cm.

OBS: No Sistema Internacional de Unidades, adotado pelo Brasil, a unidade de condutância é siemens, abreviando-se S (maiúsculo). Para as águas subterrâneas o correto seria nos referirmos a microsiemens por centímetro (μS/cm).

Dureza

A dureza é definida como a dificuldade de uma água em dissolver (fazer espuma) sabão pelo efeito do cálcio, magnésio e outros elementos como Fe, Mn, Cu, Ba etc. Águas duras são inconvenientes porque o sabão não limpa eficientemente, aumentando seu consumo, e deixando uma película insolúvel sobre a pele, pias, banheiras e azulejos do banheiro. A dureza pode ser expressa como dureza temporária, permanente e total.

Dureza temporária ou de carbonatos: É devida aos íons de cálcio e de magnésio que sob aquecimento se combinam com íons bicarbonato e carbonatos, podendo ser eliminada por fervura. Em caldeiras e tubulações por onde passa água quente (chuveiro elétrico por exemplo) os sais formados devido à dureza temporária se precipitam formando crostas e criando uma série de problemas, como o entupimento.

Dureza permanente:

É devida aos íons de cálcio e magnésio que se combinam com sulfato, cloretos, nitratos e outros, dando origem a compostos solúveis que não podem ser retirados pelo aquecimento.

Dureza total:

É a soma da dureza temporária com a permanente. A dureza é expressa em miligrama por litro (mg/L) ou miliequivalente por litro (meq/L) de CaCO3 (carbonato de cálcio) independentemente dos íons que a estejam causando.

Alcalinidade:

É a medida total das substâncias presentes numa água, capazes de neutralizarem ácidos. Em outras palavras, é a quantidade de substâncias presentes numa água e que atuam como tampão. Se numa água quimicamente pura (pH=7) for adicionada pequena quantidade de um ácido fraco seu pH mudará instantaneamente. Numa água com certa alcalinidade a adição de uma pequena quantidade de ácido fraco não provocará a elevação de seu pH, porque os íons presentes irão neutralizar o ácido. Em águas subterrâneas a alcalinidade é devida principalmente aos carbonatos e bicarbonatos e, secundariamente, aos íons hidróxidos, silicatos, boratos, fosfatos e amônia.

Alcalinidade total é a soma da alcalinidade produzida por todos estes íons presentes numa água. Águas que percolam rochas calcárias (calcita = CaCO3) geralmente possuem alcalinidade elevada. Granitos e gnaisses, rochas comuns em muitos estados brasileiros, possuem poucos minerais que contribuem para a alcalinidade das água subterrâneas. A alcalinidade total de uma água é expressa em mg/L de CaCO3.

pH:

É a medida da concentração de íons H+ na água. O balanço dos íons hidrogênio e hidróxido (OH-) determina quão ácida ou básica ela é. Na água quimicamente pura os íons H+ estão em equilíbrio com os íons OH- e seu pH é neutro, ou seja, igual a 7. Os principais fatores que determinam o pH da água são o gás carbônico dissolvido e a alcalinidade. O pH das águas subterrâneas varia geralmente entre 5,5 e 8,5.

Sólidos Totais Dissolvidos (STD):

É a soma dos teores de todos os constituintes minerais presentes na água. Como dito anteriormente, a medida de Condutividade elétrica, multiplicada por um fator que varia entre 0,55 e 0,75, fornece uma boa estimativa do STD de uma água subterrânea. Segundo o padrão de potabilidade da OMS, o limite máximo permissível de STD na água é de 1000 mg/L.

Principais Constituintes Iônicos:

Como já foi dito, as águas subterrâneas tendem a ser mais ricas em sais dissolvidos do que as águas superficiais. As quantidades presentes refletem não somente os substratos rochosos percolados mas variam também em função do comportamento geoquímico dos compostos químicos envolvidos. Como há sensíveis variações nas composições químicas das rochas, é de se esperar uma certa relação entre sua composição da água e das rochas preponderantes na área. É necessário, contudo, frisar que o comportamento geoquímico dos compostos e elementos é o fator preponderante na sua distribuição nas águas. Desta forma o sódio e o potássio, dois elementos que ocorrem com concentrações muito próximas na crosta continental (vide tabela) participam em quantidades sensivelmente diferentes nas águas subterrâneas.

Composição Média da Crosta Continental

SiO2

61,9 %

Bário (Ba)

425mg/L

TiO2

0,8 %

Estrôncio (Sr)

375mg/L

Al2O3

15,6 %

Zircônio (Zr)

165mg/L

Fe2O3

2,6 %

Cobre (Cu)

55mg/L

FeO

3,9 %

Escândio (Sc)

22mg/L

MnO

0,1 %

Chumbo (Pb)

12,5mg/L

MgO

3,1 %

Urânio (U)

2,7mg/L

CaO

5,7 %

Mercúrio (Hg)

0,08mg/L

Na2O

3,1 %

Prata (Ag)

0,07mg/L

K2O

2,9 %

Ouro (Au)

0,004mg/L

P2O5

0,3 %

  

 

Bário (Ba)

O Bário é um elemento raro nas águas naturais, em teores de 0,0007 a 0,9 mg/L. As principais fontes naturais são: Intemperismo e erosão de depósitos naturais, normalmente veios, onde ocorre na forma de barita (Ba SO4), ou feldspatos ricos em Ba. Entre as atividades humanas que introduzem bário no meio ambiente, podemos citar: Perfuração de poços, onde é empregado em lamas de perfuração; produção de pigmentos, fogos de artifício, vidros e defensivos agrícolas. Pela resolução 20 do CONAMA, o limite permitido de Ba em águas de abastecimento, é de 1,0 mg/L. É um elemento muito tóxico acima deste teor. Sua ingestão provoca elevação da pressão sanguínea, por vasoconstrição e bloqueio do sistema nervoso.

Cádmio (Ca)

Normalmente está presente nas águas naturais em pequenas concentrações, geralmente inferiores a 0,001 mg/L. As principais fontes humanas de liberação de cádmio são: Combustíveis fósseis, pigmentos, baterias, soldas, equipamentos eletrônicos, lubrificantes, acessórios fotográficos, defensivos químicos, corrosão de tubos galvanizados e refinarias de minérios. É um metal de elevado potencial tóxico, que se acumula em organismos aquáticos, o que possibilita sua entrada na cadeia alimentar, podendo chegar ao homem. Sua ingestão provoca disfunção renal, hipertensão, arterosclerose, inibição no crescimento, doenças crônicas em idosos e câncer. Segundo a Resolução 20 do CONAMA, o teor máximo permitido é 0,001mg/L.

Cálcio (Ca+)

O teor de cálcio nas águas subterrâneas varia, de uma forma geral, de 10 a 100mg/L. As principais fontes de cálcio são os plagioclásios cálcicos, calcita, dolomita, apatita, entre outros. O carbonato de cálcio é muito pouco solúvel em água pura. O cálcio ocorre nas águas na forma de bicarbonato e sua solubilidade está em função da quantidade de gás carbônico dissolvido. A quantidade de CO2 dissolvida depende da temperatura e da pressão, que são, portanto, fatores que vão determinar a solubilidade do bicarbonato de cálcio.

A reação resultante é a seguinte: Ca CO3 + CO2 + H2O Ca (CO3)2 H2

Toda variação de temperatura e de pressão que levam à modificação do CO2 dissolvido na água refletirá sobre seu conteúdo em Ca. No caso das águas subterrâneas estas variações ora levam à solubilização do carbonato de cálcio, ora levam à sua precipitação. A incrustação de um filtro de poço por Ca CO3 é uma das conseqüências deste processo.O cálcio é o principal elemento responsável pela dureza de uma água.

Chumbo (Pb)

Apesar de não ser um elemento comum nas águas naturais, o chumbo tem sido responsável por sérios problemas de intoxicação, devido ao fato de que é introduzido facilmente no meio ambiente a partir de uma série de processos e produtos humanos, tais como: encamentos e soldas, plásticos, tintas, pigmentos, metalurgia. Em países em que o chumbo tetraetila é adicionado à gasolina, esta é uma das principais fontes de poluição por este elemento. No Brasil, seu uso na gasolina foi substituído por álcool etílico. Recentemente a imprensa noticiou a presença de chumbo na água de abastencimento do bairro de Copacabana, oriundo de antigos encanamentos de chumbo.

É um metal que tem efeito cumulativo no organismo, provocando uma doença crônica chamada saturnismo, hoje mais comum em trabalhadores que estão muito expostos à contaminação. No passado a taxa de intoxicação era muito elevada devido ao uso de canecas e vasilhames de chumbo. Os efeitos da intoxicação por chumbo são: tontura, irritabilidade, dor de cabeça, perda de memória. A intoxicação aguda caracteriza-se pela sede intensa, sabor metálico na boca, inflamação gastro-intestinal, vômitos e diarréias. Em crianças, o chumbo provoca retardamento físico e mental, perda da concentração e diminuição da capacidade cognitiva. Em adultos são comuns problemas nos rins e aumento da pressão arterial.

Análises realizadas em amostras de cabelo de Beethoven, o grande compositor alemão, detectaram chumbo em níveis 60 vezes superiores ao comum. Alguns pesquisadores acreditam que uma intoxicação aguda por chumbo pode explicar muitas das dores que Beethoven sentia e do seu comportamento irritadiço e solitário.

No sul do Estado de São Paulo e norte do Estado do Paraná, na região do Vale do Rio Ribeira, foi detectada intoxicação, em larga escala, da população e dos animais aquáticos. A poluição é proveniente de rejeitos da mineração de chumbo, ouro e prata, que ali existiu até 1996. As áreas onde estão os rejeitos foram adquiridas pela empresa CBA, que ali pretende construir uma barragem. O problema de saúde pública na região já se configura como sério e poderá piorar se a CBA não tomar as medidas necessárias, antes de construir a represa.

Segundo a Resolução 20 do CONAMA, o teor máximo de chumbo na água de abastecimento deve ser 0,05 mg/L.




 

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