1 / 38

PROF. LUIZ FERNANDO M. CARVALHO

CURSO TÉCNICO EM MEIO AMBIENTE - MODALIDADE À DISTÂNCIA DISCIPLINA QUÍMICA AMBIENTAL. PROF. LUIZ FERNANDO M. CARVALHO. QUÍMICA AMBIENTAL. INTRODUÇÃO. A ciência ambiental: É o estudo da Terra, do ar, da água e dos ambientes vivos, além dos efeitos que as tecnologias tem sobre eles.

airell
Download Presentation

PROF. LUIZ FERNANDO M. CARVALHO

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. CURSO TÉCNICO EM MEIO AMBIENTE - MODALIDADE À DISTÂNCIA DISCIPLINA QUÍMICA AMBIENTAL PROF. LUIZ FERNANDO M. CARVALHO

  2. QUÍMICA AMBIENTAL INTRODUÇÃO • A ciência ambiental: • É o estudo da Terra, do ar, da água e dos ambientes vivos, além dos efeitos que as tecnologias tem sobre eles. • O ambiente: • A água, o ar, a terra, a vida e as tecnologias que estão ligadas entre si. • As fortes interações entre os organismos vivos e as diversas esferas do meio abiótico (não vivo) são descritas em ciclos que envolvem processos e fenômenos biológicos, químicos e geológicos – chamados ciclos biogeoquímicos.

  3. QUÍMICA AMBIENTAL INTRODUÇÃO • A química ambiental: • O estudo das fontes, das reações, do transporte, dos efeitos e dos destinos das espécies na hidrosfera, na atmosfera, na geosfera e na antroposfera, além dos efeitos das atividades humana • A matéria e seus ciclos: • A maior parte dos ciclos da matéria (chamado biogeoquímico) é descrito como ciclos elementares que envolve os elementos nutrientes como, o carbono, o oxigênio, o nitrogênio.

  4. QUÍMICA AMBIENTAL INTRODUÇÃO • O ciclo do carbono: • As principais fontes de carbono no nosso planeta: (o gás dióxido de carbono na atmosfera e o dióxido de carbono dissolvido nos oceanos). • O dióxido de carbono atmosférico representa apenas 0,036% (360 ppmv) e todos os seres vivos dependem deste processo. como? • No processo de fotossíntese, o CO2 é absorvido pelas folhas das plantas que reage com a água para a formação do açúcar (glicose) e oxigênio, ver equação abaixo: clorofila Energia solar + 6 CO2 + 6 H2O C6H12O6 + 6 O2 Dióxido de carbono glicose glicose oxigênio

  5. QUÍMICA AMBIENTAL INTRODUÇÃO • O ciclo do carbono: • Observação 1: • Quando um animal, por exemplo, um coelho come uma planta, os carboidratos na planta são digeridos e quebrados em açúcares simples, incluindo a glicose. • A glicose é absorvida pela corrente sanguínea e levada para as células do corpo do animal, onde, sob processo de respiração,reage com o oxigênio do sangue. E gera como produto, CO2, água e energia é liberada. C6H12O6 + O2 6 CO2 6 H2O + energia

  6. QUÍMICA AMBIENTAL INTRODUÇÃO • O ciclo do carbono: • Observação 2: • As plantas realizam tanto a fotossíntese (durante o dia – dominante) quanto a respiração (à noite, a respiração é dominante). • Os decompositores também desempenho uma função no ciclo de carbono – alimentam-se de restos mortos de plantas e animais, por respiração liberam CO2 e H2O para a atmosfera.

  7. QUÍMICA AMBIENTAL INTRODUÇÃO • O ciclo do carbono: • Observação 2: • Aproximadamente 300 milhões de anos, plantas e animais foram soterrados e transformados(através de reações químicas) em combustíveis fósseis: carvão, petróleo e gás natural. • Quando esses combustíveis são queimados liberam a energia química armazenada nas ligações de suas moléculas, o oxigênio da atmosfera é usado para converter seu carbono em CO2. C +O2 CO2 + energia

  8. QUÍMICA AMBIENTAL INTRODUÇÃO • O ciclo do carbono: • Outra parte importante do ciclo do carbono é: troca contínua de dióxido de carbono entre a atmosfera e os oceanos – processo importante na manutenção da concentração de CO2 da atmosfera em um nível constante.

  9. Ciclo do carbono

  10. QUÍMICA AMBIENTAL INTRODUÇÃO • O ciclo do nitrogênio: • É um componente essencial de proteínas e do material genético que compõe o DNA – é fonte vital para todos os organismos vivos. • Embora, 78% da atmosfera da Terra é composta de gás nitrogênio, as plantas e animais não podem usar esse nitrogênio diretamente.

  11. QUÍMICA AMBIENTAL INTRODUÇÃO • O ciclo do nitrogênio: • O nitrogênio atmosférico é convertido em outros compostos nitrogenados, através da fixação de nitrogênio (processos realizados por bactérias especializadas. • Outro meio de fixação de nitrogênio atmosférico - relâmpago (descargas elétricas dos relâmpagos formam óxidos de nitrogênio que reagem com a água na atmosfera e produz ácido nítrico (HNO3) • Quando esse ácido atinge a superfície da Terra dissolvido na água da chuva, reage com os materiais no solo e na água forma os nitratos, que são absorvido pelas as raízes das plantas.

  12. QUÍMICA AMBIENTAL INTRODUÇÃO • O ciclo do nitrogênio: • A transformação de amônia em nitratos é realizada por bactérias do solo – Nitrificação - (nesse processo o pH ideal estar entre 6,5 e 8. A reação de nitrificação segue dois passos: 2 NH4+ + 3 O2 + 2 H2O  2 NO2- + 4 H3O+ 2 NO2- + O2 + H2O  2 NO3- Quando essas duas reações são somadas produzem a reação global: NH4+ + 2 O2 + H2O  NO3- + 2 H3O+

  13. QUÍMICA AMBIENTAL INTRODUÇÃO • O ciclo do nitrogênio: • As plantas convertem amônia e nitratos através dos nódulos radiculares ou do solo. • Os animais obtêm nitrogênio, ao se alimentares das plantas. • Quando as plantas e animais morrem são degradados por decompositores, assim retornam ao solo. Então, o nitrogênio é reciclados através da cadeia alimentar. • Outro processo é a desnitrificação, em que as bactérias conduzem uma série de reações que convertem os nitratos a N2. 4 NO3- + 5 CH2O + 4 H3O+ 2 N2 5 CO2 + 11 H2O

  14. Ciclo do nitrogênio

  15. QUÍMICA AMBIENTAL INTRODUÇÃO • O ciclo do oxigênio: • O oxigênio está ao redor de todos nós, (na forma de gás e representa 21% da atmosfera). • Componentes de todos os compostos orgânicos importantes dos organismos vivos. • Ele é um componente do CO2, do nitrato (NO3-), do fosfato (PO43-). • O ciclo do oxigênio é muito complexo e está interligado a vários outros ciclos.

  16. QUÍMICA AMBIENTAL INTRODUÇÃO • O ciclo do oxigênio: • A fotossíntese e a respiração são a base dos ciclos de carbono e do oxigênio. • O oxigênio é liberado durante a fotossíntese e é consumido durante a respiração. • Outra parte do ciclo do oxigênio é a troca constante de oxigênio entre atmosfera e corpos d’água (oceanos). • No ambiente aquático, o oxigênio dissolvido é essencial para os peixes e outros organismos.

  17. Ciclo do oxigênio

  18. QUÍMICA AMBIENTAL Química da Água • A maior parte da água encontrada no planeta estar concentrada nos oceanos e mares (97%) e, apenas 1% nos rios, lagos e aquíferos subterrâneos. • Os processos de evaporação, transpiração, condensação e precipitação, a energia solar e gravidade são responsáveis pela redistribuição da água entre oceanos, terras, ar e organismos vivos. Propriedades importante da água • Excelente solvente para os sais, ácidos, bases e substâncias que contém átomos de H, O e N capazes de formar ligações de hidrogênio;

  19. QUÍMICA AMBIENTAL Química da Água Propriedades importante da água • Solventesemfluidosbiologicos, como sangue ouurina; • Transportanutrientes para as raizesdaplantas no solo; • usada como excipientesouadjuvantes; • Solvente universal, etc.

  20. Ciclo hidrológico Fonte - Manahan, 2006, p. 165.

  21. Poluição e tratamento de água • Tipos de poluentes de água • Os poluentes de água podem ser divididos nas seguintes categorias gerais: Agentes causadores de Doenças; Resíduos que Consomem Oxigênio; Nutrientes de Plantas; Sólidos em Suspensão e Sedimentos; Sólidos dissolvidos; Poluição Térmica (calor); Poluição de águas Subterrâneas; Substâncias Radioativas; Óleo e Ácidos.

  22. Os poluentes chegam aos corpos d’água a partir de Fontes Pontuais e Fontes Difusas: • Fontes Pontuais: • Incluem lançamentos de esgotos e efluentes por estações de tratamentos, fábricas, usinas de energia elétrica, minas e plataformas marítimas de perfuração de petróleo. • Fontes Difusas: • Liberam poluentes em área ampla por meio de escoamento superficial. • Área de criação de animais em confinamento (pecuária intensiva, terras cultivadas, florestas que sofre corte raso), cidades e canteiros de obras e construções. • São difíceis de ser identificados e controlados

  23. 1- Agentes Causadores de Doenças • Os surtos de doenças, podem ocorrer quando fezes de pessoas que estão contaminadas – Patógenos – contaminam o suprimento de água. • São transmitida quando as pessoas bebem ou nadam em água – incluem (o cólera, a febre tifóide, a disenteria, a hepatite infecciosa e a poliomielite). • A contagem de bactérias coliformes é usada para determinar se existe contaminação da água por microrganismos. • As bactérias coliformes são inofensivas e não causam doenças, mas sua presença é um indicador de contaminação fecal.

  24. 2- Resíduos que consomem oxigênio • Animais e plantas que vivem em ambientes aquáticos dependem do oxigênio na água. • A solubilidade diminui com o aumento da temperatura e o aumento da altitude. • Resíduos que consomem oxigênio – fezes humanas, animais, resíduos industriais de fabricas de papel, curtumes, processamento de alimentos, resíduos proveniente de matadouros e frigoríficos, detritos orgânicos nos ecossistemas aquáticos. • A DBO (demanda bioquímica de oxigênio). • Efluentes de esgotos.

  25. 3- Nutrientes de Plantas • A poluição da água pode ser causada pelo uso de fertilizantes sintéticos. • As plantas obtém carbono, hidrogênio e oxigênio do ar e da água, pelo processo de fotossíntese. • 6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6 O2 • Nutrientes químicos necessários às plantas:

  26. Nutrientes químicos necessários às plantas:

  27. Nutrientes químicos necessários às plantas:

  28. 4- Sólidos em suspensão e sedimentos: • Como resultado da erosão natural das rochas e dos solos – todas as massas de água contém partículas não dissolvidas, denominada de sedimentos. • Por exemplo: • Terraplenagem para loteamento, • O corte raso de madeira, • A mineração a céu aberto, • A aração, são todas práticas que removem a cobertura natural do solo e aceleram a sua erosão. 5- Sólidos dissolvidos: • A irrigação é a principal causa da salinidade das águas naturais.

  29. 5- Sólidos dissolvidos: • Outra causa da salinidade são as descargas de resíduos industriais e estações de tratamento municipais e escoamento superficial de terras agrícolas. 6- Poluição Térmica (calor): • Aumento de temperatura afeta a vida aquática – Portanto, morre alguns peixes. • Aumenta a taxa de respiração (consome mais oxigênio). 7- Poluição de águas Subterrâneas: • As principais fontes de materiais perigosos são despejos químicos (vazam de tambores metálicos).

  30. 7- Poluição de águas Subterrâneas: • Os resíduos químicos: tintas, metais, têxteis, fertilizantes, plásticos e produtos petrolíferos, pesticidas e fertilizantes agrícolas, esgotos de fossas sépticas, vazamento de combustíveis e vazamentos de tubulações de esgotos, etc.

  31. Poluentes Inorgânicos • Cádmio: Origina-se dos resíduos de mineração e despejos industriais ou de processos de metalização – Em seres humanos causa: hipertensão arterial, danos aos rins, danos ao tecido testicular e destruição dos globos vermelhos. • Chumbo: Origina-se de diversas fontes industriais, de mineração, calcário e galena (PbS) – Em seres humanos causa: afeta o fígado, sistema reprodutor, o cérebro e sistema nervos central. • Mercúrio: Origina-se de diversos minerais, combustíveis fósseis (carvão e lignita) – Em seres humanos causa: danos ao cérebro (irritabilidade, paralisia, cegueira ou insanidade. • A maior toxicidade do mercúrio ocorreu na Baia de Minamata – Japão em 1953 e 1960.

  32. Poluentes Inorgânicos cont. • Cianeto: Uma substância venenosa letal, existe na água como HCN (ácido cianídrico). • Utilizado pela indústria: limpeza de metais e eletrogalvanização são os principais efluentes da lavagem de gases e coque em usina de gás e fornos de coque. • Poluentes Orgânicos • Esgoto: Origem doméstico – processamento de alimentos de fontes industriais, substâncias com demanda de oxigênio (óleo, graxa e sólido não removido com tratamento de esgoto), outros como sais, metais e compostos orgânicos refratários –(não removido com eficiência).

  33. Os pesticidas • São empregados para diversas finalidades. • Os pesticidas podem ser introduzidas na água pela via direta – em aplicações como o controle de mosquitos, ou pela via indireta – pelos os deflúvios de terras cultivadas. • Inseticidas: • Combate insetos, lavras, formigas – divididos em 4 grupos químicos: • Organoclorados: Hidrocarbonetos em que diferentes átomos de hidrogênio foram substituído por cloro. • O mais famoso foi o DDT (diclorodifeniltricloroeatano). • São pouco hidrossolúveis e muito lipossolúveis.

  34. Inseticidas cont.: • Organofosforados: São compostos orgânicos (inseticidas) que contém fósforo em sua fórmula. Ex : malathion, parathion. • São biodegradáveis e muito tóxico aos seres humanos. • o principal efeito tóxico é a inibição da acetilcolinesterase. Carbamatos: São derivados do ácido carbâmico: São lipossolúveis e têm ação similar aos organofosforados, mas são menos tóxicos para os mamíferos. Ex ; carbaril,carbofuran, aldicarb.

  35. Fungicidas: • Aplicados em cultura de cereais e alimentos para impedir infecções fúngicas. • Principais grupos: captan, hexaclorobenzeno,etileno-bis-ditiocarbamatos e trifenilestânico. • Efeito tóxicos bastante elevado ao meio ambiente, devido ao seu princípio ativos a base de cobre e mercúrio. • Herbicidas: • Aplicados em área agrícolas em todo mundo e são poluentes aquáticos. • Encontrados em água superfícies e subterrânea – atrazina, simazina e cianazina. • Utilizado no controle de ervas daninhas – o “agente laranja” (tordon) – utilizada como desfolhante de planta (guerra do Vietnã)

  36. Tratamento de água clássico ou convencional • (1) Coagulação: a água recebe coagulantes, geralmente sulfato de alumínio ou o sulfato ferroso, que têm como finalidade de aglomerar as partículas em suspensão; • (2) Floculação: logo após a água passar pelo processo de Mistura rápida ou Coagulação, ela é colocada no floculador, que retém as pequenas partículas em suspensão;

  37. Tratamento de água clássico ou convencional • (3)Separação/Filtração: etapa preliminar necessária, utilizada para retirada de contaminantes sólidos, formando aglomerados chamados de flocos; • (4) Decantação: nos tanques de decantação os flocos mais densos, pesados, são decantados deixando a água mais limpa; • (5) Filtração: após a retirada dos flocos por decantação, a água passa por tanques contendo camadas de carvão, areia e cascalho, que são usados para tratamento físico da água, minimizando a turvação da água;

  38. Tratamento de água clássico ou convencional • (6) Desinfecção: geralmente usa-se gás de cloro, hipoclorito de sódio (NaClO), dióxido de cloro (ClO2), ozônio (O3) ou luz ultravioleta, a fim de eliminar os microrganismos patogênicos, bactérias, parasitas, vírus, etc; • (7) Fluoretação: processo em que adicionado o flúor à água com o intuito de prevenção da cárie dentária; Bons estudos.

More Related