Implementação, validação e análise técnico-económico de alguns parâmetros analíticos no controlo de águas

Mestrado em Engenharia Química

Water quality issues in rivers, lakes and reservoirs in Asian countries: an approach to the problems and the methodologies

Water covers over 70% of the Earth's surface, and is vital for all known forms of life. But only 3% of the Earth's water is fresh water, and less than 0.3% of all freshwater is in rivers, lakes, reservoirs and the atmosphere. However, rivers and lakes are an important part of fresh surface water, amounting to about 89%. In this Master Thesis dissertation, the focus is on three types of water bodies – rivers, lakes and reservoirs, and their water quality issues in Asian countries. The surface water quality in a region is largely determined both by the natural processes such as climate or geographic conditions, and the anthropogenic influences such as industrial and agricultural activities or land use conversion. The quality of the water can be affected by pollutants discharge from a specific point through a sewer pipe and also by extensive drainage from agriculture/urban areas and within basin. Hence, water pollutant sources can be divided into two categories: Point source pollution and Non-point source (NPS) pollution. Seasonal variations in precipitation and surface run-off have a strong effect on river discharge and the concentration of pollutants in water bodies. For example, in the rainy season, heavy and persistent rain wash off the ground, the runoff flow increases and may contain various kinds of pollutants and, eventually, enters the water bodies. In some cases, especially in confined water bodies, the quality may be positive related with rainfall in the wet season, because this confined type of fresh water systems allows high dilution of pollutants, decreasing their possible impacts. During the dry season, the quality of water is largely related to industrialization and urbanization pollution. The aim of this study is to identify the most common water quality problems in Asian countries and to enumerate and analyze the methodologies used for assessment of water quality conditions of both rivers and confined water bodies (lakes and reservoirs). Based on the evaluation of a sample of 57 papers, dated between 2000 and 2012, it was found that over the past decade, the water quality of rivers, lakes, and reservoirs in developing countries is being degraded. Water pollution and destruction of aquatic ecosystems have caused massive damage to the functions and integrity of water resources. The most widespread NPS in Asian countries and those which have the greatest spatial impacts are urban runoff and agriculture. Locally, mine waste runoff and rice paddy are serious NPS problems. The most relevant point pollution sources are the effluents from factories, sewage treatment plant, and public or household facilities. It was found that the most used methodology was unquestionably the monitoring activity, used in 49 of analyzed studies, accounting for 86%. Sometimes, data from historical databases were used as well. It can be seen that taking samples from the water body and then carry on laboratory work (chemical analyses) is important because it can give an understanding of the water quality. 6 papers (11%) used a method that combined monitoring data and modeling. 6 papers (11%) just applied a model to estimate the quality of water. Modeling is a useful resource when there is limited budget since some models are of free download and use. In particular, several of used models come from the U.S.A, but they have their own purposes and features, meaning that a careful application of the models to other countries and a critical discussion of the results are crucial. 5 papers (9%) focus on a method combining monitoring data and statistical analysis. When there is a huge data matrix, the researchers need an efficient way of interpretation of the information which is provided by statistics. 3 papers (5%) used a method combining monitoring data, statistical analysis and modeling. These different methods are all valuable to evaluate the water quality. It was also found that the evaluation of water quality was made as well by using other types of sampling different than water itself, and they also provide useful information to understand the condition of the water body. These additional monitoring activities are: Air sampling, sediment sampling, phytoplankton sampling and aquatic animal tissues sampling. Despite considerable progress in developing and applying control regulations to point and NPS pollution, the pollution status of rivers, lakes, and reservoirs in Asian countries is not improving. In fact, this reflects the slow pace of investment in new infrastructure for pollution control and growing population pressures. Water laws or regulations and public involvement in enforcement can play a constructive and indispensable role in environmental protection. In the near future, in order to protect water from further contamination, rapid action is highly needed to control the various kinds of effluents in one region. Environmental remediation and treatment of industrial effluent and municipal wastewaters is essential. It is also important to prevent the direct input of agricultural and mine site runoff. Finally, stricter environmental regulation for water quality is required to support protection and management strategies. It would have been possible to get further information based in the 57 sample of papers. For instance, it would have been interesting to compare the level of concentrations of some pollutants in the diferente Asian countries. However the limit of three months duration for this study prevented further work to take place. In spite of this, the study objectives were achieved: the work provided an overview of the most relevant water quality problems in rivers, lakes and reservoirs in Asian countries, and also listed and analyzed the most common methodologies.

COMPOSIÇÃO QUÍMICA E PERCENTUAL DE ADEQUAÇÃO DA DIETA REGIONAL DE MANAUS - AM.

A dieta regional de Manaus foi avaliada nutricionalmente por meio da análise química e percentual de adequação, tomando-se como referencial os padrões da National Academy of Science (19Ô9). A dieta foi elaborada utilizando-se os dados de Shrimpton & Giugliano (1979), para famílias com rendimentos de até dois salários mínimos mensais e preparadae de acordo com as técnicas culinárias habitualmente utilizadas pela população. Doe resultados obtidos, observou-se um déficit calorico de 54,3% para o homem adulto e 13,4% para a mulher adulta. Pas 1906 Kcal totale, os glicídios contribuíram com 60%, lipídios 20% e proteínas 20%. Quantitativamente, as proteínas estavam em níveis adequados, embora parte delas pudessem estar eendo utilizadas com finalidade energética. Dos minerais, o cálcio estava mais deficiente com um percentual de adequação da ordem de 50%. 0 ferro mostrou-se deficiente para a mulher adulta quando comparado com as necessidades recomendadae. Em relação ao teor de retino! proveniente do B-caroteno da dieta, o percentual foi de 12,6% e 15,0% respectivamente para homem e mulher. De acordo com os dados obtidos, concluiu-se que a dieta não atende às recomendações preconizadas para a maioria dos nutrientes estudados.

Implementação de métodos para análise de produtos acabados e matérias-primas no laboratório da empresa TMG Automotive

Dissertação de mestrado em Técnicas de Caraterização e Análise Química

Diagnose foliar em batatinha : estudo da amostragem

O presente trabalho foi idealizado com o objetivo de estudar alguns problemas, relacionados com amostras de folhas para fins de diagnose foliar em batatinha (Solanum tuberosum, L) em condições de campo. Algumas inferências desses estudos, seguem abaixo. O limbo da quarta fôlha traduziu melhor a situação do nitrogênio no solo aos 40 dias e aos 60 dias após o plantio. Tanto o limbo como pecíolo da quarta fôlha apresentaram bons resultados para análise do estado de fósforo no solo e os dados sugerem que o diagnóstico dêsse elemento na batatinha, através, da análise química das fôlhas, não deve ser feito muito além dos 40 dias após o plantio. Os valôres fornecidos para potássio e cálcio, embora discutíveis sob diversos aspectos, não foram suficientes para inferir a respeito de qual ou quais das partes da fôlha e qual dos pecíolos estudados se destinam melhor para amostra.

Extração de diversos íons do solo com solução normal de KCl

O presente trabalho tem por objetivo extrair e determinar diversos íons, como o alumínio, hidrogênio, cálcio e magnésio que se acham ligados aos colóides do solo por eletrovalência, em alguns solos do Município de Piracicaba. Além disso, constitui também finalidade dêste trabalho relacionar as diversas características dos solos estudados a fim de esclarecer vários aspectos considerados importantes na química do solo. Trinta e seis amostras de solos, correspondentes aos horizontes superficiais e subsuperficiais de dez séries do citado Município, foram submetidas à extração com solução 1 N de KCl e no extrato foram determinados os cátions já mencionados, além de determinar o pH em suspensão da solução 1 N em KCl. Nas mesmas amostras foram determinados: pH em suspensão aquosa, carbono total, cálcio, magnésio e potássio extraídos com solução 0,05 N de HNO3 e hidrogênio extraído com solução 1 N de acetato de cálcio com pH = 7,0. Os dados obtidos permitem concluir que a carga negativa permanente dos colóides dos solos estudados é muito baixa e que uma fração elevada da mesma é neutralizada pelo alumínio, em muitas das amostras analisadas. Verificou-se, também, que o teor de alumínio trocável correlaciona-se tanto com o pH determinado em suspensão aquosa, como com o determinado em suspensão de solução 1 N de CKl e com o hidrogênio, extraído com solução de acetato de cálcio 1 N com pH = 7,0. A porcentagem de saturação de bases, calculada em função da carga permanente e a calculada em função da extração das bases com solução de HNO3 0,05 N e da extração do hidrogênio com solução de acetato de cálcio 1N, pH = 7,0, correlacionam-se com o pH do solo. Finalmente, constatou-se que o teor de cálcio mais magnésio extraído com solução 1 N de KCl é equivalente ao extraído com solução 0,05 N de HNO3, indicando que, provàvelmente, os solos estudados não apresentam minerais silicatados ou carbonatados dos mencionados cátions.

Nutrição mineral de hortaliças LXX: acumulação de matéria seca e recrutamento de macronutrientes pelo melão (Cucimis Melo L. cv. Valenciano Amarelo CAC) cultivado em latossolo vermelho amarelo em presidente Venceslau, SP

Com o objetivo de determinar: - a curva de crescimento do melão (Cucumis melo L.), através da acumulação de matéria seca; - os teores e consequentes acúmulos de nutrientes nos órgãos aéreos da planta, em diferentes estádios de crescimento; - a exportação de nutrientes na colheita de frutos, no ponto de consumo. Foi conduzido um ensaio em condições de campo o qual consistiu da amostragem em cinco estádios de crescimento - 15, 30, 45, 60 e 75 dias após a emergência - de plantas competitivas, as quais eram cortadas rente ao solo, divididas em caule e ramos, folhas, flores e frutos, para determinação de quantidade de matéria seca e análise química para macronutrientes minerais. Os tratamentos, então representados por épocas de amostragem, constaram de um delineamento em blocos casualizados com quatro repetições. Concluiu-se que: - o crescimento das plantas é inicialmente lento, intensificando-se posteriormente, com maiores incrementos entre 30 e 45 dias; - no final do ciclo, a planta acumulou 905,88 g de matéria seca, assim distribuída; caule e ramos 19,38%, folhas 30,32% e flores e frutos 50,30%; - a concentração dos nutrientes na parte aérea variou com a idade e o órgão considerado; - verifica-se nos frutos uma tendência de redução nos teores dos macronutrientes (com exceção do enxofre); - a parte aérea acumulou, aos 75 dias, em miligramas por planta: 23,08 de N; 3,46 de P; 28,90 de K; 12,74 de Ca; 5,55 de Mg; 1,59 de S. - são exportados numa colheita de uma tonelada de frutos, cerca de 1,78 kg de N; 0,33 kg de P; 2,65 kg de K; 0,14 kg de Ca; 0,21 kg de Mg; 0,09 kg de S.

Estudo do valor nutritivo do farelo de coco de prensagem - composição química bromatológica e digestibilidade

Estudou-se o valor nutritivo do farelo de coco de prensagem através da análise química bromatológica convencional e da digestibilidade dos nutrientes. 0 teste de digestibilidade foi conduzido com três pares de carneiros, machos, castrados, adultos, com peso vivo médio de 37,97kg, sob delineamento em quadrado latino equilibrado, rotacionado. 0 farelo foi testado em associação com feno de capim de Rhodes, constituindo três rações testes: 1-) com 100 porcento do feno; 2ª) com 85 porcento do feno e 15 porcento do farelo e 3ª) com 70 porcento do feno e 30 porcento do farelo, ou seja, respectivamente tratamento A, B e C. Expresso em Nutrientes Digestíveis Totais (NDT), o valor nutritivo do farelo foi de 70,48%. Destacou-se o teor relativamente elevado de extrato-etéreo (EE), igual a 11%, e sua digestibilidade, de 83,5%, enquanto que o teor de proteína foi de apenas 23,9%, com digestibilidade de 73,4%. Como suplemento proteico, o produto foi considerado de valor médio quanto à proteína, de valor alto quanto à energia, e sem restrições de uso até ao nível de 30 porcento da ração total, conforme os resultados obtidos pelo experimento com carneiros.

Caracterização dos solos da ilha de Santiago (Cabo Verde) numa perspectiva de sustentabilidade ambiental

As respostas geoquímicas do ambiente são controladas, em primeiro lugar, pelos processos naturais, geológicos, pedológicos, climáticos e biológicos. Sobrepondo-se a essa herança, a presença do homem adquire papel importante pelas possibilidades de alteração que promove no ambiente geoquímico a partir das concentrações urbanas, actividades industriais e agrícolas. Nos últimos anos a cartografia geoquímica tem assumido uma importância relevante já que tem sido largamente reconhecido que para se identificar e quantificar a poluição antropogénica é fundamental a existência de mapas que apresentem os valores de fundo geoquímico natural. O principal objectivo deste estudo é o estabelecimento de uma base de dados geoquímicos da ilha de Santiago (Cabo Verde) utilizando os solos como meio amostral. Esta base de dados geoquímicos permitiu caracterizar o estado actual dos solos da ilha de Santiago e estabelecer os valores de fundo geoquímico. A ilha de Santiago, com uma área de 991km2, é a maior ilha do arquipélago representando cerca de 25% da área total. Tem forma adelgaçada na direcção Norte-Sul, apresentando um comprimento máximo de 54,9km entre a ponta Moreia, a Norte, e a ponta Mulher Branca, a Sul, e uma largura máxima de 29km entre a ponta Janela, a Oeste, e a ponta Praia Baixo, a Leste. Apresenta uma altitude máxima de 1392m. No presente trabalho foram seguidas as recomendações do projecto “IGCP 259 – International Geochemical Mapping” no que se refere aos procedimentos de amostragem, preparação física das amostras, análise química e controlo de qualidade dos resultados. Na ilha de Santiago foram colhidas 278 amostras de solos correspondendo a uma densidade de amostragem de 0.28 amostras por km2. As amostras foram decompostas com uma solução modoficada de áqua régia e analisadas para 37 elementos (Ag, Al, As, Au, B, Ba, Bi, Ca, Cd, Co, Cr, Cu,Fe, Hg, K, La, Mg, Mn, Mo, Na, Ni, P, Pb, S, Sb, Sc, Se, Sr, Te, Th, Ti, Tl, U, V, W and Zn) por ICP-ES. Foram ainda determinados 5 parâmetros característicos do solo (pH, condutividade, matéria orgânica, cor e textura). Os padrões geoquímicos obtidos através dos mapas de distribuição espacial foram correlacionados com vários factores designadamente a natureza da rocha mãe, o tipo de solo e ainda com algumas fontes de contaminação. A utilização da Análise em Componentes Principais permitiu distinguir diferentes tipos de associações de variáveis realçando a importância das associações do tipo geogénico relativamente às associações to tipo antropogénico. A associação Na-CE assinala as áreas onde o impacto das actividades humanas influência os valores de fundo geoquímico

Estimativa da acidez potencial pelo método do pH SMP em solos do estado do Rio de Janeiro

A extração da acidez potencial com acetato de cálcio 0,5 mol L-1 é um método amplamente utilizado nos laboratórios de análises de solo no Brasil. Neste trabalho, foram analisadas cento e duas amostras de solos do Estado do Rio de Janeiro, em 1996, visando obter a curva de calibração entre a acidez potencial e o pH de equilíbrio da suspensão de solo com solução-tampão (pH SMP). Os resultados demonstraram que a acidez potencial pode ser estimada por meio da curva de regressão da solução-tampão SMP (R² = 0,90**). Também foi observada correlação significativa entre o pH de equilíbrio da suspensão de acetato de cálcio 0,5 mol L-1 e o pH SMP.

Acúmulo e distribuição de nutrientes em Eucalyptus grandis sob diferentes densidades populacionais

Em experimento realizado na região de Santa Bárbara (MG), avaliou-se o efeito da densidade populacional de plantas (DP) sobre as relações nutricionais de Eucalyptus grandis. Os tratamentos consistiram de sete DP, variando de 500 a 5.000 plantas por ha-1. As avaliações, realizadas em julho de 1994, quando as plantas tinham 31 meses de idade, consistiram da coleta e análise química de amostras de tecidos vegetais dos componentes da parte aérea de uma árvore média de cada parcela e da serrapilheira. Determinaram-se as concentrações e calcularam-se os conteúdos e a eficiência de utilização de N, P, K, Ca, e Mg. As relações entre os conteúdos de P, N, K e Mg na biomassa da parte aérea, os coeficiente de utilização (CUB) de P, Ca e Mg pelo tronco e a DP foram mais bem descritas por equações quadráticas. O conteúdo de Ca relacionou-se de modo linear, e os CUB de K e N não foram alterados com a DP. Analisando o balanço de nutrientes, observou-se que as quantidades de P disponível, K e Ca trocáveis existentes no solo (camada de 0 a 195 cm) não seriam suficientes para suprir a demanda nutricional das plantas em um novo ciclo de crescimento, até a idade de 31 meses, em DP superiores a 833 árvores por ha-1.

Relação solo-paisagem-material de origem e gênese de alguns solos no domínio do "Mar de Morros", Minas Gerais

Pouco se conhece sobre os solos desenvolvidos ou influenciados por materiais máficos na Zona da Mata de Minas Gerais, embora muitos estudos tenham sido efetuados nos domínios cristalinos gnáissicos, notadamente com Latossolos e Podzólicos de terraço. Para preencher esta lacuna, foram amostrados os horizontes A e B ou A e C de solos em duas topolitosseqüências. A primeira, localizada na Serra de Guiricema, com drenagem orientada para a bacia do Rio Paraíba do Sul, compreendeu um Latossolo Vermelho-Amarelo (LVA) no topo da serra, um Chernossolo Argilúvico (MT), um Vertissolo (V) e um Nitossolo Vermelho (NV) no terço médio. Da segunda topolitosseqüência, localizada na Depressão de Ponte Nova, com drenagem para a bacia do Rio Doce, fizeram parte um Latossolo Vermelho-Amarelo, dois Nitossolos Vermelhos, um Chernossolo Argilúvico, um Argissolo Vermelho-Amarelo (PVA), um Gleissolo (GX) e um Neossolo Flúvico (RU). Adicionalmente, foi coletado, no Planalto de Viçosa, o horizonte B de um Latossolo Vermelho-Amarelo sobre intrusão de anfibolito, fora das duas topolitosseqüências já citadas, para efeito de comparação. Os solos desenvolvidos a partir dos anfibolitos/diabásio (NV, MT e V) tenderam a ser eutróficos e cauliníticos, com a participação de argilominerais 2:1 (ilita e esmectita, possivelmente como interestratificados), quando menos intemperizados. A baixa relação Feo/Fed nos Latossolos estudados indica o predomínio de formas de ferro de maior grau de cristalinidade, sendo mais elevada no caso dos Nitossolos, em consonância com o menor grau de evolução destes. O Latossolo coletado sobre dique de material máfico apresentou características químicas similares às dos Latossolos desenvolvidos de gnaisse da região, indicando tratar-se de solo proveniente desta rocha, cobrindo o dique como material retrabalhado. A biotita e o anfibólio presentes no gnaisse são os minerais que contribuem para os teores de Fe2O3 acima de 11 dag kg-1, nos Latossolos da região estudada. Os solos com argila de atividade alta (V e MT) têm a gênese e a estabilidade da esmectita e, possivelmente, do interestratificado ilita-esmectita, explicadas pela riqueza do material de origem em minerais ferromagnesianos, pelo relevo que propicia ambiente concentrador e, em certos casos, pela exposição norte do perfil, favorecendo maior evapotranspiração. No caso do Gleissolo, tanto o ambiente concentrador como a drenagem deficiente parecem ser as causas principais da ocorrência de argilominerais 2:1 expansivos. O Argissolo Vermelho-Amarelo, ainda que também ocorra em ambiente concentrador de terraço, não apresentou argilominerais 2:1, destacando-se, entretanto, os altos teores de Fe2O3 destes solos, o que confirma os resultados obtidos por outros autores para solos semelhantes na região de Viçosa.

Relações entre a substituição isomórfica de Fe por Al e as características químicas e mineralógicas de hematitas sintéticas

Foram sintetizadas hematitas com diferentes graus de substituição isomórfica (SI) de Fe por Al até um máximo de 16Almol%. Os minerais foram caracterizados por difratometria de raios-X, análise química total, extração de ferro e alumínio solúveis em oxalato ácido de amônio (Fe o+Al o), determinação da capacidade de troca aniônica (CTA) e área superficial específica (ASE). Os resultados das análises mostraram que os métodos de síntese resultaram em uma quantidade mínima de impurezas e que, de maneira geral, os valores de substituição isomórfica previstos foram alcançados. Os valores de ASE foram relativamente baixos para as hematitas com até 10% de Al e elevados para as hematitas com 13 e 16% de Al de substituição isomórfica. Foi observada estreita correlação entre a ASE e a CTA com os teores de Fe e Al solúveis em oxalato ácido de amônio (Fe o+Al o).

Influência de diferentes manejos agrícolas na distribuição de metais pesados no solo e em plantas de tomate

Paty do Alferes (RJ) é um município com tradição agrícola, sendo a olericultura a sua principal atividade econômica. A região apresenta uma topografia e regime de chuvas que favorecem a erosão. A falta de um manejo adequado do solo e o uso excessivo de agroquímicos favorecem os processos de degradação física e química do solo, acarretando sérios impactos ao ambiente. Com o objetivo de avaliar o acúmulo de metais pesados no solo e em plantas de tomate (Lycopersicon esculentum Mill), cultivadas sob diferentes sistemas de preparo do solo, foi realizado um trabalho no município de Paty do Alferes (RJ), entre os meses de agosto e dezembro de 1999. Foram instaladas parcelas do tipo Wischmeier (com coletores de enxurrada e sedimentos), com dimensões de 22,0 x 4,0 m, em um Latossolo Vermelho-Amarelo com 30 % de declividade. Cada tratamento consistiu de um tipo de sistema de preparo do solo: (a) preparo convencional: aração no sentido morro abaixo e queima dos restos vegetais (PC); (b) preparo em curvas de nível: aração com tração animal em nível com faixas de capim-colonião a cada 7,0 m (PN); (c) cultivo mínimo: apenas abertura de covas para plantio e conservação dos restos vegetais (CM). Foram coletadas amostras de solo e plantas de tomate, sendo analisados os teores de metais pesados nas amostras coletadas, a produtividade das plantas e a fertilidade do solo. A produtividade no cultivo mínimo foi significativamente inferior à de outros manejos, apesar de tal sistema favorecer a maior fertilidade do solo. Esse manejo também proporcionou maior acúmulo de metais pesados no solo, principalmente quando comparado ao plantio convencional. Com relação às plantas, a aplicação foliar de defensivos agrícolas favoreceu o maior acúmulo de metais pesados na parte aérea das plantas, e os teores de Cu e Zn estiveram acima dos limites permitidos para metais pesados em plantas. Os frutos produzidos nos três sistemas de preparo do solo apresentaram concentrações de Pb próximas ao limites permitidos para alimentos frescos.

Aplicação de calcário e fósforo e estabilidade da estrutura de um solo ácido

O presente estudo objetivou avaliar o efeito da aplicação de calcário e fósforo sobre o comportamento estrutural de um solo ácido com altos teores de argila e matéria orgânica, típico do planalto sul brasileiro. O experimento foi realizado no campo, num Latossolo Bruno, em Lages (SC), no delineamento de blocos ao acaso, disposto em parcelas subdivididas. Os tratamentos consistiram da aplicação, no início do experimento, de 0, 4,5 e 9,0 Mg ha-1 de calcário, combinada com adições anuais médias de fósforo correspondentes a 42, 84, 126 e 168 kg ha-1 de P2O5. Determinaram-se o grau de floculação da argila, a estabilidade de agregados, a condutividade elétrica, o ponto de efeito salino nulo (PESN) e a composição química do solo. A dispersão da argila aumentou linearmente com a dose de calcário aplicada, o que foi relacionado com a elevação do PESN e do potencial elétrico superficial negativo. Essas alterações nos atributos fisico-químicos dos colóides de solo não interferiram, entretanto, sobre a estabilidade estrutural avaliada pelo diâmetro médio ponderado dos agregados, o que pode estar relacionado com o efeito indireto da calagem sobre a agregação graças ao maior aporte de resíduos vegetais ao solo e do estímulo à atividade biológica do solo, além da própria adição de Ca. A adição de P não alterou nenhum atributo físico analisado. A adição de calcário, apesar de aumentar a dispersão da argila, não comprometeu a qualidade física desse solo argiloso com alto tamponamento.