As Águas Naturais

Introdução

As águas naturais possuem constituição química resultante do grande número de substâncias dissolvidas, cuja natureza e concentração estão cada vez mais relacionadas com as diversas atividades antrópicas, tanto urbanas quanto rurais. Vários usos da água são compartilhados, principalmente em regiões urbanas, onde a população utiliza as águas para lazer. Desde íons ou moléculas simples até a matéria orgânica temos toda uma gama de substâncias presentes na maioria dos corpos de água superficiais. Estas substâncias influenciam a caracterização da qualidade da água no pH, Alcalinidade e Acidez. O pH (potencial hidrogeniônico), representa a concentração de íons de hidrogênio (H+) presente na água, que podem ter origem natural promovido pela dissolução de rochas, fotossíntese ou oxidação de matéria orgânica.

 A avaliação da alcalinidade consiste na medição da quantidade de íons na água que reagirão para neutralizar os íons de hidrogênio, mensurando a capacidade da água em neutralizar as soluções ácidas. E o ensaio de acidez mede a capacidade da água em resistir às mudanças de pH causadas pelas soluções básicas.

A influência do pH sobre os ecossistemas aquáticos naturais dá-se diretamente devido a seus efeitos sobre a fisiologia das diversas espécies. Também o efeito indireto é muito importante, podendo determinadas condições de pH contribuírem para a precipitação de elementos químicos tóxicos como metais pesados; outras condições podem exercer efeitos sobre a solubilidade de nutrientes. Desta forma, as restrições de faixas de pH são estabelecidas para as diversas classes de águas naturais, tanto de acordo com a legislação federal (Resolução n° 357 do CONAMA, de março de 2005), como pela legislação do Estado de São Paulo (Decreto n° 8468), que permitem moderados afastamentos do valor de pH = 7,0, tomado como referência. O valor de pH é também um resultado importante para a composição dos chamados “índices de qualidade de águas”. Os critérios de proteção à vida aquática fixam o pH entre 6 e 9.

 Com esta breve descrição, a presente introdução teve por objetivo determinar a variação de , alcalinidade, acidez e ph em amostras de água.

Alcalinidade das Aguas

A alcalinidade das águas não representa risco potencial à saúde pública. Provoca alteração no paladar e a rejeição da água em concentrações inferiores àquelas que eventualmente pudessem trazer prejuízos mais sérios. A alcalinidade não se constitui em padrão de potabilidade, podendo ser definida como sua capacidade de reagir quantitativamente com um ácido forte até um valor ficando este efeito limitado pelo valor do pH.

Os principais componentes da alcalinidade são os sais do ácido carbônico, ou seja, bicarbonatos e carbonatos, e os hidróxidos. Outros sais de ácidos fracos inorgânicos, como boratos, silicatos, fosfatos, ou de ácidos orgânicos, como sais de ácido húmico, ácido acético, etc., também conferem alcalinidade às águas, mas seus efeitos normalmente são desconsiderados por serem pouco representativos. Além disto, esta particularização permite o cálculo dos três componentes da alcalinidade, individualmente.

Os bicarbonatos e, em menor extensão, os carbonatos, que são menos solúveis, dissolvem-se na água devido à sua passagem pelo solo. Se este solo for rico em calcáreo, o gás carbônico da água o solubiliza, transformando-o em bicarbonato, conforme a reação:

CO2 + CaCO3 + H2O ↔ Ca (HCO3)2

Os carbonatos e hidróxidos podem aparecer em águas onde ocorrem florações de algas (eutrofizadas), sendo que em período de intensa insolação o saldo da fotossíntese em relação à respiração é grande e a retirada de gás carbônico provoca elevação de pH para valores que chegam a atingir 10 unidades. A principal fonte de alcalinidade de hidróxidos em águas naturais decorre da descarga de efluentes de indústrias, onde se empregam bases fortes como soda cáustica e cal hidratada. Em águas tratadas, pode-se registrar a presença de alcalinidade de hidróxidos em águas abrandadas pela cal.

A alcalinidade das águas é determinada através de titulação de neutralização ácido/base, empregando ácido sulfúrico 0,01 mol/L. A titulação também neste caso pode ser acompanhada potencio metricamente ou com o emprego de indicadores ácido-base. Os limites de pH ou as soluções indicadoras são os mesmos utilizados para a determinação da acidez da água. Entretanto, trata-se do processo inverso, ou seja, a água apresenta alcalinidade até o valor inferior de pH igual a 4,5, que corresponde ao limite da conversão de bicarbonatos em gás carbônico. Desta forma, a água pode possuir acidez e alcalinidade simultaneamente na faixa de pH entre 4,5 e 8,3 devido ao equilíbrio gás carbônico/bicarbonato/carbonato, podendo neutralizar uma ação externa através do deslocamento deste equilíbrio de dois estágios, sem que o pH varie demasiadamente (efeito tampão).

Os limites de pH utilizados na determinação da alcalinidade são mostrados no diagrama (Figura 7.3):

[pic 1]

Figura 1

Portanto, podem ser determinados dois valores, P e T, e com estes resultados existem procedimentos para que se possa calcular os três componentes da alcalinidade, hidróxidos, carbonatos e bicarbonatos, individualmente. Neste método empírico, são formuladas três hipóteses:

1°) Alcalinidades de hidróxido e de bicarbonato não podem coexistir em uma amostra, pois a alcalinidade devida a hidróxido é típica de meio com pH superior a 10, situação em que prevalece a forma de carbonato e não bicarbonato. Desta primeira hipótese, decorrem cinco situações possíveis. As amostras poderão conter:

a) Só alcalinidade de hidróxido. É o caso de amostras com pH elevado (superior a 10). A titulação é essencialmente completada em pH 8,3 e a alcalinidade total é igual a alcalinidade à fenolftaleína.

b) Só alcalinidade de carbonato. Neste caso, a amostra deverá apresentar pH superior a 8,3 e a titulação ao ponto da fenolftaleína é exatamente igual à metade da titulação total.

c) Alcalinidade de hidróxido e carbonato. Este caso também corresponde à amostras com pH elevado, bem superior a 10. A titulação entre os pontos 8,3 e 4,5 representa metade da alcalinidade de carbonato.