Guia para Testes Ambientais de Qualidade da Água

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A água é um recurso vital para o nosso planeta. Com uma população sempre crescente, é essencial monitorar a qualidade da água no meio ambiente, para que possamos detectar mudanças e tomar as medidas necessárias.

Aqui falaremos sobre as principais medidas de qualidade da água e como calibrar em campo para obter os melhores resultados.

O que é qualidade da água?

A qualidade da água é uma medida da adequação da água a ser usada para uma finalidade específica, como natação, agricultura ou geração de energia. A água considerada inadequada para uma aplicação pode ser perfeitamente aceitável para outra finalidade. Qualidade é uma declaração das características físicas, biológicas e químicas da água com base nas principais condições.

Essas condições podem variar de acordo com o local, como em diferentes pontos de um rio ou com o tempo, dependendo do clima. As águas superficiais e subterrâneas também podem afetar a qualidade uma da outra, uma vez que essas duas estão conectadas no lençol freático.

É importante reconhecer que a qualidade da água pode ser afetada negativamente por fatores naturais e causados pelo homem. O monitoramento regular das fontes de água pode ajudar a identificar possíveis problemas antes que eles causem danos graves. 

Calibrando em Campo

A calibração é uma etapa essencial para obter resultados precisos e repetíveis. O ideal seria calibrar seu equipamento de teste antes de usá-lo no dia da amostragem. Uma verificação pós-calibração no final do dia pode ser realizada para determinar se o instrumento saiu da calibração.

Dependendo da natureza do seu projeto, pode ser necessário realizar verificações de calibração mais frequentes ao longo do dia, além da verificação no final do dia. Lembre-se de usar apenas padrões novos e sondas limpas, pois os detritos podem afetar adversamente seus resultados. 

Quais são os parâmetros chave para testes de qualidade de água?

Existem vários parâmetros que podem ser medidos para indicar a qualidade da água. Esses parâmetros podem ser uma medida de características físicas como pH, condutividade ou temperatura; uma declaração dos níveis de vários nutrientes na água, como nitratos e fosfatos; ou uma indicação dos principais elementos e compostos da água, como o oxigênio dissolvido.

Cada parâmetro possui alguns padrões e diretrizes gerais para determinar se uma amostra testada deve ser considerada aceitável ou perigosa. Os resultados desses testes não são necessariamente absolutos, pois devem ser comparados em relação aos níveis considerados normais para um corpo de água. 

pH 

O que é pH?

O pH é uma medida da concentração relativa de íons de hidrogênio e íons de hidróxido na água. A escala varia de 0 a 14, com 0 sendo uma solução ácida forte e 14 sendo fortemente básica. 

Por que medir pH é importante?

O pH é uma maneira de avaliar a adequação da água para organismos vivos de plantas e animais. Se a água se tornar muito ácida ou básica devido a poluentes naturais ou artificiais, pode haver um profundo impacto negativo na vida aquática. O pH é considerado normal em um corpo de água se tiver um valor de 5.0 a 9.0, mas idealmente estaria na faixa de 6.0 a 8.0.

Como medir o pH?

Testes comuns de pH, como teste kits químicos e tiras de pH, são simples e baratos. No entanto, eles vêm com alguns problemas que podem levar a resultados imprecisos. Ambos os métodos de teste de pH oferecem resultados com base em uma reação química que resulta em uma mudança de cor. Quando a amostra de papel ou líquido muda de cor, você a combina com o guia de cores fornecido e obtém sua leitura de pH.

Um meio mais preciso de testar o pH é usar um medidor de pH. Ao escolher um medidor ou tester de pH, há várias considerações relacionadas ao eletrodo e ao dispositivo. Certifique-se de encontrar um medidor de pH e eletrodo mais adequado para o trabalho de campo. 

Calibração de pH em Campo

A primeira coisa é escolher as soluções tampão que irão suportar seu valor esperado. No mínimo dois pontos devem ser calibrados para suportar o valor esperado de pH – um acima e outro abaixo da faixa de pH desejada. Por exemplo, se você deseja medir o pH do suco de limão, que tem um pH em torno de 2, use os buffers técnicos 1.00 e 4.01 para uma calibração de dois pontos. Se o pH da sua amostra de água for desconhecido, um terceiro ponto de calibração garantirá uma melhor precisão.

Procedimento de Calibração

  1. Encha um béquer com tampão de calibração de pH suficiente para cobrir a junção do eletrodo (cerca de 75 ml em um béquer de 100 ml).
  2. Coloque o eletrodo no béquer contendo o tampão de calibração de pH e mexa delicadamente.
  3. Confirme o ponto de calibração quando a leitura estiver estável ou quando os dígitos não forem alterados por pelo menos 5 segundos.
  4. Repita para pontos de calibração adicionais. Certifique-se de enxaguar com água pura entre os pontos de calibração. Pelo menos dois pontos de calibração são recomendados.
  5. A calibração está completa. Lave a sonda com água deionizada e armazene a sonda de acordo com as instruções.

Temperatura 

O que é temperatura?

A temperatura é uma das medidas mais comuns em nossa vida cotidiana. No contexto da qualidade da água, a temperatura pode fornecer uma indicação das condições de vida de plantas e animais aquáticos. Temperaturas quentes são geralmente consideradas benéficas para o crescimento de populações aquáticas. No entanto, após um certo ponto, a temperatura pode ter o efeito oposto, contribuindo para um declínio na diversidade biológica em um corpo d’água.

Por que medir a temperatura é importante?

Organismos aquáticos, como peixes e plâncton, têm sangue frio, portanto a temperatura da água afeta diretamente sua temperatura corporal. Esses organismos têm faixas de temperatura nas quais podem sobreviver ou prosperar. À medida que a temperatura atinge o limite máximo de sua faixa para um organismo, a atividade biológica atinge um pico. Essa atividade diminuirá na parte inferior do intervalo. Se a temperatura exceder a faixa aceitável para um organismo, o suprimento disponível de oxigênio pode ser muito baixo para sustentar a vida. Isso ocorre porque a água quente tem um ponto de saturação de oxigênio muito menor que a água fria. Se a temperatura estiver abaixo da faixa aceitável, não haverá atividade suficiente para cultivar as espécies. Altas temperaturas também contribuem para o crescimento de algas. O oxigênio é consumido quando essas flores são decompostas por bactérias, reduzindo assim o suprimento de oxigênio dissolvido disponível.

A temperatura em um corpo de água varia de acordo com a hora do dia e a quantidade de luz solar que aquece a superfície da água. As temperaturas aceitáveis ​​também variam dependendo do tipo de rio ou córrego que está sendo monitorado. Isso depende da bacia hidrográfica que alimenta o riacho. Se o riacho for alimentado por uma nascente da montanha, por exemplo, a temperatura natural do riacho pode ser bastante fria (inferior a 68 graus F). Um fluxo que é considerado água morna terá uma temperatura média superior a 68 graus F, mas inferior a 89 graus F. A temperatura também pode ser influenciada pela taxa de fluxo de um corpo de água. Se o fluxo de água for aumentado, talvez como resultado de fortes chuvas, a temperatura poderá diminuir. O aumento da corrente tem um efeito de resfriamento na temperatura da água.

A poluição de temperatura, também chamada de poluição térmica, pode ser causada pelo escoamento da água aquecida no asfalto ou no concreto. Também pode ser proveniente de efluentes industriais descarregados no corpo d’água. Essa água é significativamente mais quente que a água na qual é descarregada, o que pode elevar a temperatura geral do corpo d’água. A temperatura também pode estar ligada à turbidez. Como a quantidade de luz absorvida aumenta à medida que a água escurece, a temperatura aumenta.

Como medir a temperatura?

Muitos termômetros simples usam a tecnologia termistor. O termistor é um dispositivo semicondutor cuja resistência varia em função da temperatura. À medida que a temperatura aumenta, a resistência diminui. Essa resistência medida pelo termistor é então convertida em um valor exibido na escala Celsius ou Fahrenheit. Os sensores termistor são adequados para uma faixa de temperatura de -50° a 150 °C (-58° a 302 °F).

Calibração de Temperatura

Muitos medidores são calibrados de fábrica para leituras de temperatura. É uma boa prática verificar pelo menos uma vez por ano, em laboratório, se o sensor de temperatura está funcionando corretamente. 

Condutividade (EC)/ Sólidos Totais Dissolvidos (TDS)

O que é condutividade?

A condutividade elétrica (EC) mede quão bem uma substância pode transmitir uma corrente elétrica. Pequenas partículas carregadas, chamadas íons, ajudam a transportar a carga elétrica através de uma substância. Esses íons podem ser carregados positiva ou negativamente. Quanto mais íons disponíveis, maior a condutividade; menos íons resultariam em menor condutividade. A EC é tipicamente relatada em miliSiemans por centímetro (mS/cm).

Sólidos totais dissolvidos (TDS) é a quantidade de substâncias dissolvidas em solução. Esta medição lê todas as substâncias inorgânicas e orgânicas dissolvidas em um líquido. Os resultados desta leitura são exibidos em miligramas por litro (mg/L), partes por milhão (ppm), gramas por litro (g/L) ou partes por mil (ppt).

Por que é importante medir a condutividade?

A condutividade elétrica (EC) é outra maneira de avaliar a qualidade da água, uma vez que o aumento da presença de sólidos totais dissolvidos (TDS), conforme expresso pela EC, pode ser um indicador de poluentes. A EC pode ser impactada por carbonatos de calcário, poluentes artificiais de origem pontual, como estações de tratamento de esgoto, ou poluentes artificiais de origem não pontual, como sistemas sépticos ou escoamento agrícola.

Altas concentrações de TDS podem diminuir a qualidade da água e causar problemas de balanço hídrico para organismos individuais. Por outro lado, baixas concentrações podem limitar o crescimento da vida aquática. Alguns dos efeitos sobre os parâmetros de acidez e dióxido de carbono têm relevância para a EC, como seu impacto negativo na fotossíntese. Isso ocorre porque o aumento de sólidos torna a água mais escura, o que diminui a taxa de fotossíntese.

A EC fornece uma indicação de sólidos totais dissolvidos, dos quais o total de sais dissolvidos é um componente. Se o nível de sais no TDS for alto, isso também poderá contribuir para a acidez da água. No entanto, se o nível de carbonatos no TDS for alto, isso poderá contribuir para um aumento na alcalinidade, o que ajuda a proteger contra alterações de acidez. Este é um bom exemplo das inter-relações entre os parâmetros de qualidade da água.

Os níveis aceitáveis de EC nos rios e córregos variam de acordo com o tipo de sólidos dissolvidos presentes e isso determina o uso do curso d’água, como para pesca, natação ou como fonte de água potável.

Water Stream

É importante entender a combinação entre TDS e Sólidos Totais. Sólidos Totais refere-se a toda matéria sólida que é suspensa ou dissolvida em água. Os sólidos dissolvidos não são visíveis na água, pois, ao serem dissolvidos, eles se tornaram parte da solução. TDS é a medida das substâncias solúveis em água que estão em uma amostra de água. Em uma amostra de solução coletada de um rio, essas substâncias dissolvidas são chamadas solutos e a água é chamada solvente.

Como medir a condutividade?

A melhor maneira de medir a condutividade é utilizando um medidor de EC. Dois eletrodos com uma tensão AC aplicada são colocados na solução. Isso cria uma corrente dependente da natureza condutora da solução. O medidor lê essa corrente e é exibido em condutividade (EC) ou ppm (TDS).

Calibração de Condutividade em Campo

É importante calibrar o medidor de condutividade antes de coletar a amostra. Isso ocorre porque revestimentos oleosos e contaminantes biológicos podem realmente alterar a aparente geometria celular, resultando em uma mudança na constante celular. Antes de realizar uma calibração de condutividade, sempre verifique se há detritos ou bloqueios no sensor de EC.

A maioria dos medidores é calibrada com um único padrão, próximo à condutância específica da amostra. Um segundo padrão pode ser usado para verificar a linearidade do instrumento na faixa de medições. 

Procedimento de Calibração

  1. Encha um béquer com padrão suficiente para cobrir a junção do eletrodo (cerca de 75 ml em um béquer de 100 ml). Despeje padrão adicional em um segundo béquer para ser usado para lavar o sensor.
  2. Coloque o eletrodo no béquer de enxágüe e verifique se os canais do sensor de EC estão cheios de padrão, levantando e abaixando o béquer algumas vezes.
  3. Coloque a sonda no béquer de calibração e toque para remover quaisquer bolhas presas.
  4. Confirme o ponto de calibração quando a leitura estiver estável ou quando os dígitos não forem alterados por pelo menos 5 segundos. (Alguns medidores exigem que você insira o valor padrão da condutividade).
  5. A calibração está completa. Lave a sonda com água deionizada e armazene-a de acordo com as instruções.

Oxigênio Dissolvido (OD) 

O que é oxigênio dissolvido?

A concentração de oxigênio dissolvido (OD) na água é extremamente importante na natureza. Nos oceanos, lagos, rios e outros corpos d’água de superfície, o oxigênio dissolvido é essencial para o crescimento e desenvolvimento da vida aquática. Sem oxigênio, a água pode se tornar tóxica devido à decomposição anaeróbica da matéria orgânica. Em um ambiente industrial, a água deve conter pelo menos 2 mg/L de oxigênio para proteger os canos de água da corrosão. No entanto, a água do sistema da caldeira, em muitos casos, não pode conter mais de 10 mg/L de oxigênio. 

Por que o oxigênio dissolvido é importante?

Os níveis de OD podem ajudar a indicar a saúde relativa de um corpo d’água. Se os níveis de OD forem normais ou altos, a água é um bom ambiente para a vida aquática florescer. Se os níveis de OD estiverem baixos, isso pode indicar a presença de poluentes na água. Algumas vidas aquáticas podem existir na água com uma ampla faixa de OD, mas outras não podem sobreviver em um ambiente com baixo OD.

Water Stream

É esperado que as medições de OD tenham grandes flutuações se a água tiver uma vida vegetal significativa. Isto é devido ao processo de fotossíntese. Como há menos atividade fotossintética à noite, quando a luz não está presente, plantas e animais na água consomem oxigênio através da respiração, mas não é produzido tanto oxigênio ao mesmo tempo. Como resultado, os níveis de OD no início da manhã são mais baixos em comparação com outros horários do dia. Uma vez iniciada a fotossíntese, os níveis de OD aumentam. Este é um bom exemplo dos benefícios de medir parâmetros em vários momentos ao longo do dia. Se apenas uma medição de OD antes do amanhecer for feita, uma conclusão imprecisa pode ser tirada em relação à salubridade da água.

Enquanto os níveis de OD são parcialmente influenciados pela atividade fotossintética, uma grande fonte de OD é proveniente da mistura de oxigênio atmosférico com água. Isso acontece em quantidades maiores se a água estiver turbulenta. A turbulência aumenta a área da superfície da água, para que o oxigênio atmosférico possa se misturar mais facilmente. O ar tem uma concentração de oxigênio que é 20 vezes maior que a concentração de oxigênio na água. Essa diferença de concentração resulta na dissolução do oxigênio atmosférico na água quando os dois se encontram. Se houver mais superfície de água nessa interface, mais oxigênio do ar será absorvido.

Outros fatores que influenciam os níveis de OD são a temperatura e a água de escoamento. O oxigênio se dissolve mais facilmente em água fria, e a água fria tem a capacidade de reter níveis maiores de gases do que a água quente; portanto, o nível de OD diminui à medida que a água fica mais quente. Água de escoamento pode incluir resíduos orgânicos naturais ou poluentes artificiais; em ambos os casos, os organismos na água devem usar oxigênio no processo de decomposição desses poluentes. Além disso, resíduos orgânicos podem levar ao crescimento da vegetação aquática. Quando as plantas morrem no final do período de crescimento, o consumo pesado de oxigênio ocorre quando são decompostos.

Como medir Oxigênio Dissolvido?

As concentrações de oxigênio dissolvido são mais frequentemente relatadas em unidades de miligramas de gás por litro de água, mg/L. (A unidade mg/L é equivalente a partes por milhão = ppm). As medições são geralmente realizadas na água usando um medidor e uma sonda de OD.

É importante medir os níveis de OD em vários momentos do dia e em várias profundidades da água. Essas medições fornecerão uma visão geral dos níveis de OD no corpo de água que está sendo analisado. Como em todos os parâmetros de qualidade da água, esses níveis devem ser monitorados ao longo do tempo, isso produzirá uma quantidade de pontos de dados para que as tendências possam ser identificadas e avaliadas.

Calibração de Oxigênio Dissolvido em Campo

O teor de oxigênio dissolvido (OD) na água é medido usando um eletrodo com uma membrana. Infelizmente, escovas ou outros objetos de limpeza podem danificar a membrana, portanto, substituir a tampa da membrana e o eletrólito é a melhor maneira de realizar a manutenção periódica. Embora possa ser mais fácil calibrar o OD antes de sair para campo, é melhor calibrar no local de amostragem, pois as diferenças de altitude e pressão barométrica entre o local de calibração e medição podem resultar em erros. Certifique-se de verificar se as leituras barométricas de pressão, condutividade e temperatura estão corretas. 

Procedimento de Calibração (100%)

  1. Encha um béquer de calibração com água (como alternativa, uma esponja molhada ou uma toalha de papel molhada podem ser colocadas na parte inferior do recipiente de calibração de OD).
  2. Encaixe a sonda frouxamente no béquer de calibração para evitar a fuga de umidade. Certifique-se de não molhar o sensor de OD, pois a evaporação da umidade no sensor de temperatura ou na sonda de OD pode influenciar as leituras durante a calibração.
  3. Deixe o recipiente ficar saturado com vapor de água (aproximadamente 10 a 15 minutos). Durante esse período, ligue o instrumento para permitir o aquecimento da sonda de OD.
  4. Confirme o ponto de calibração quando a leitura estiver estável ou quando os dígitos não forem alterados por pelo menos 5 segundos.
  5. A calibração estará completa. Lave a sonda com água deionizada e armazene a sonda de acordo com as instruções.

Procedimento de Calibração (0%)

  1. Encha um béquer de calibração com solução de 0% de OD suficiente para cobrir a junção do eletrodo (cerca de 75 ml em um béquer de 100 ml).
  2. Mergulhe o sensor de OD na solução.
  3. Confirme o ponto de calibração quando a leitura estiver estável ou quando os dígitos não forem alterados por pelo menos 5 segundos.
  4. A calibração estará completa. Lave a sonda com água deionizada e armazene a sonda de acordo com as instruções. Certifique-se de lavar toda a solução de 0% de OD para não afetar a medição de amostras.

Turbidez 

O que é turbidez?

Na sua forma mais simples, a turbidez é redução da transparência da água. Isso geralmente ocorre devido a partículas suspensas na água que não podemos ver individualmente. Essas partículas podem ser algas, sujeira, minerais, proteínas, óleos ou até bactérias.

A turbidez é uma medida óptica que indica a presença de partículas em suspensão. É medido através do brilho da luz através de uma amostra e quantificação da concentração de partículas em suspensão. Quanto mais partículas estiverem em uma solução, maior a turbidez.

É importante observar que, embora a turbidez se correlacione com os sólidos em suspensão, medir a turbidez não é o mesmo que medir o total de sólidos em suspensão (TSS). As medidas de TSS são gravimétricas, que quantificam a massa dos sólidos suspensos em uma amostra, realizadas pela pesagem dos sólidos separados.

Yellow seaweed attack the forest lake

Por que medir a turbidez é importante?

A turbidez pode contribuir para a saúde e a qualidade geral de um corpo d’água. Se a água for relativamente clara, os organismos aquáticos podem se beneficiar do aumento da luz em suas atividades fotossintéticas. Esse aumento da fotossíntese ajuda a aumentar o suprimento de oxigênio na água.

A turbidez é um indicador fácil de possíveis problemas na água, pois pode ser medida visualmente e também por meios quantitativos. Se a turbidez for alta, isso pode indicar vários fatores potencialmente contribuintes, como aumento de nutrientes como nitrato ou fosfato, aumento da temperatura da água ou aumento dos níveis de dióxido de carbono. Também pode indicar que poluentes artificiais, como escoamento agrícola ou descargas industriais, estão tendo um impacto negativo na clareza da água.

A diversidade da vida biológica é diminuída em águas turvas. Com o tempo, as espécies morrerão e a água será ocupada apenas pelos organismos que possuem sistemas robustos o suficiente para sobreviver neste ambiente. A qualidade geral da água continuará a diminuir nas águas turvas, uma vez que a taxa de fotossíntese permanecerá baixa. O aumento da turbidez também pode fornecer hospedeiros particulados para metais pesados ​​e outras toxinas.

Como medir a turbidez?

Uma maneira de medir a turbidez é usar um disco Secchi. Um disco Secchi fornece uma indicação da profundidade máxima em que cada planta aquática pode crescer, identificando a profundidade em que a luz não penetra mais na água. A fotossíntese não pode ocorrer sem luz; portanto, as plantas não crescem a profundidades abaixo do nível em que o disco Secchi é visível quando imerso. Como as medidas do disco Secchi são baseadas na imersão do disco até que desapareça, ele não pode ser usado em rios pouco profundos ou com baixa turbidez.

As leituras de disco de Secchi variam sazonalmente com as alterações na fotossíntese e, portanto, no crescimento de algas. Na maioria dos lagos, as leituras de disco Secchi começam a diminuir na primavera, com temperatura mais alta e aumento do crescimento, e continuam diminuindo até o crescimento de algas atingir o pico no verão. À medida que o clima fica mais frio e o crescimento diminui, as leituras de disco Secchi aumentam novamente. Tempestades também podem afetar as leituras. A erosão da chuva, o escoamento superficial e as altas velocidades do fluxo podem resultar em maiores concentrações de partículas suspensas nos fluxos de entrada e, portanto, ocorrem reduções nas leituras do disco Secchi. Por outro lado, a temperatura e o volume da água recebida podem ser suficientes para diluir o lago com água mais fria e clara e reduzir as taxas de crescimento de algas. Água mais limpa e taxas de crescimento mais baixas resultariam em aumento das leituras de disco Secchi.

Uma maneira mais precisa de medir a turbidez é através do uso de um medidor de turbidez. O turbidímetro opera passando um feixe de luz infravermelha através de um frasco que contém a amostra a ser testada. Um sensor detecta a quantidade de luz dispersa pelas partículas não dissolvidas presentes na amostra. Um microprocessador converte as leituras em unidades nefelométricas de turbidez (NTUs).

Calibração de Turbidez em Campo

A calibração é simples com o uso de padrões primários de polímeros comercialmente disponíveis (AMCO-AEPA-1). Esses padrões pré-fabricados são preferíveis, mas os padrões podem ser preparados usando Formazin, de acordo com o Método analítico EPA 180.1. As cubetas devem estar livres de arranhões ou rachaduras e devem ser sempre manuseadas com cuidado, tocando apenas na tampa ou na parte superior para não sujá-la. Qualquer cubeta com riscos visíveis deve ser descartada.

Procedimento de Calibração

*Se forem utilizados padrões de Formazin, misture delicadamente as cubetas por cerca de 1 minuto e, em seguida, deixe o padrão assentar por mais um minuto antes da calibração.

  1. Insira e calibre o medidor usando um padrão <0.1 NTU.
  2. Selecione o próximo padrão e calibre ou verifique a calibração se o instrumento não aceitar um segundo padrão.
  3. Repita conforme necessário até que o medidor esteja totalmente calibrado. 

Como a Hanna pode te ajudar a testar a qualidade da água?

HI98194 é um medidor portátil multiparâmetro resistente, que mede pH, ORP, condutividade, oxigênio dissolvido e temperatura que possui as mesmas funções e desempenho de um instrumento de bancanda.

O multiparâmetro HI98194 da Hanna oferece:

  • Medições de até 12 parâmetros diferentes para a qualidade da água
  • Calibração rápida para pH, condutividade e oxigênio dissolvido, em uma única solução
  • Dados GLP – O HI98194 possui uma função GLP que permite que o usuário visualize os dados de calibração com o pressionar de um botão. Os dados de calibração incluem data, hora, buffers/padrões utilizados e características de slope.

O HI98194 torna a medição profissional mais fácil em campo, fornecendo todo o material necessário em uma maleta de transporte. Disponíveis também em modelos para pH/EC HI98195 ou para pH/OD HI98196.

Precisa de mais poder? O HI9829 é um medidor multiparâmetro com GPS (opcional) para profissionais da qualidade de água. O HI9829 monitora até 14 parâmetros de qualidade da água usando uma sonda multi-sensor. Os parâmetros inclusos são pH, ORP, EC, oxigênio dissolvido (OD), turbidez, amônio, cloreto, nitrato e temperatura.

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