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Água - Parte II
Biól. Helcias B de Pádua Dando continuidade a esta Série - ÁGUA -, descrevo neste artigo alguns comentários sobre o significado e a dinâmica das variáveis KH, alcalinidade, DH e CO2.
- Dureza de carbonatos-KH (Karbonathärte Hardness) A dureza de carbonatos também é conhecida como dureza em carbonatos, dureza carbonatada, alcalinidade/KH, potencial alcalino, capacidade de tamponamento, dureza temporária ou fração instável da dureza total. A dureza de carbonatos/carbonatada se refere apenas aos carbonatos e bicarbonatos dissolvidos na água, pois existem outros compostos, inclusive alguns fosfatos, silicatos e outros que também possuem o efeito tampão. Cuidado: os testes/kites para determinação de KH, na maioria das vezes, para esta variável medem e/ou nos dão idéia, portanto da alcalinidade total, e não apenas os carbonatos e bicarbonatos dissolvidos na água. Esses testes não deixam de ser corretos, pois em ambientes fechados (tanques de criação, aquários), os principais compostos alcalinos são os bicarbonatos e os carbonatos. A dureza de carbonatos-KH é a responsável pelo "efeito tampão", que é a capacidade de manter o pH estável, mesmo com a adição de ácidos ou bases (compostos alcalinos). Deste modo o pH está intimamente relacionado com a KH. Águas tamponadas apresentam estabilidade e formação proporcionalmente maior para bicarbonatos; - a presença dos bicarbonatos começa a ocorrer com pH acima de 4,4 e a sua transformação para carbonatos inicia-se em pH acima de 7,8; - lembrar que são formados primeiro os carbonatos ácidos/bicarbonatos e depois os carbonatos neutros. Se um sistema aquático está com a dureza de carbonatos-KH alto, será muito difícil alterar o seu pH, enquanto que se estiver com a KH baixo é muito difícil manter o pH estável, estando a água sujeita a grandes variações de pH. Alguns acham que, tendo uma dureza de carbonatos-KH elevada, o pH também será elevado, mas isto não é verdade, pois se tivermos uma quantidade de compostos ácidos, superior à capacidade de absorção da KH, o pH pode ser extremamente baixo. Pode-se ter uma dureza em carbonatos-KH elevada, p. ex. 120 – 125,0 mg/l, ou seja, cerca de 7 graus/KH, , mas com pH na faixa de 6.5 ou até menos, portanto tendendo a ácido. O contrário também é possível, pois podemos ter compostos alcalinos com poucos carbonatos, ou seja, pH alto e a concentração em carbonatos-KH baixa. Todo problema com o pH deve-se também verificar a dureza em carbonatos/KH. Não existe um valor ideal de KH para manter o pH estável, pois isto depende de quais outros compostos existem dissolvidos no sistema aquático e em qual quantidade. Geralmente um KH de 4°, (ou seja, 4 graus x 17,8 ppm = 71,2 mg/l) é suficiente para manter o pH estável, portanto em torno de 70,0 a 80,0 mg/l de dureza carbonatada/KH. Atenção: entenda-se, geralmente, mas não sempre. Obs.: Encontramos diferentes unidades de medida, tanto para a dureza de carbonatos-KH como para a dureza total-DH/GH; assim as mais utilizadas são, o grau hidrotimétrico, (º) na escala alemã; ppm (partes por milhão) ou mg/l (miligramas por litro), assim:1 grau = 17.8 ppm CaCO3; 1 mol/l de alcalinidade = 2.8 graus; 1 ppm = 1 mg/L - Alcalinidade A alcalinidade total da água representa à concentração total de bases, dependendo da presença de sais de ácidos fracos, carbonatos, em especial dos bicarbonatos em solução e hidróxidos, ocasionalmente dos silicatos e fosfatos, indicando na verdade a presença maior ou menor de sais dissolvidos ou não. Como vamos perceber no decorrer desse artigo, pode-se dizer, simplisticamente que a alcalinidade indica a presença de sais minerais dissolvidos na água, em miligramas por litro, (mg/l). Ela indica a capacidade da água em aceitar prótons, sendo usualmente determinadas como: as alcalinidades de hidróxidos (teor de hidróxidos em solução), de carbonatos (teor de carbonatos em solução) e de bicarbonatos (teor de bicarbonatos em solução expressas em carbonato de cálcio). São os bicarbonatos que representam a maior parte da alcalinidade na água, pois os mesmos são formados em quantidade consideráveis pela ação do dióxido de carbono (CO2) com materiais básicos presentes no solo. Em outras palavras, esta variável, alcalinidade, caracteriza a capacidade de neutralização de ácidos na água, ou seja, mede as bases na água. A “alcalinidade” da água caracteriza a capacidade maior/menor de neutralização dos ácidos, podendo se assemelhar à “dureza temporária-KH”, por representar também a “fração instável”, ou seja, o total de sais de baixa solubilidade (bicarbonatos/carbonatos/hidróxidos) presentes, dependentes de certos aspectos físicos da água, como o e o volume. Por isso é que, às vezes, é chamada como “alcalinidade dos carbonatos”, mesmo com valores diferentes, ou próximos, encontrados numa mesma amostra, para as duas variáveis, visto a “alcalinidade” apontar a presença de sais, não estáveis, pouco solúveis e insolúveis. Então, pode-se ter uma idéia da alcalinidade da água, conhecendo-se a dureza de carbonatos/KH, como se viu, por estar indicando a fração instável e, portanto os sais como os carbonatos e bicarbonatos de cálcio e magnésio. Então, a variável alcalinidade indica também a presença desses sais minerais e/ou outros minerais dissolvidos, sendo medidos em mg/l. Em águas naturais brutas, normalmente a alcalinidade é identificada sob a forma de alcalinidade de bicarbonatos (pH de 4,4 a 8,3) e/ou de carbonatos, (pH até 9,4). No laboratório, pode-se obter, separadamente, as alcalinidades, (total, em carbonatos e em bicarbonatos). O encontro da forma de alcalinidade de hidróxidos ou hidroxida, (pH maior que 9,4), não é desejável por ser vinculada à alcalinidade cáustica. A presença dos bicarbonatos começa a ocorrer com pH acima de 4, 4, e a sua transformação para carbonatos inicia-se em pH acima de 7,8; lembrar que são formados primeiro os carbonatos ácidos/bicarbonatos e depois os carbonatos neutros. - Dureza total-DH (Deütsch Hardness) / GH(Gesamthärte Hardness) Muitas vezes a dureza geral ou total-DH/GH é confundida com a dureza carbonatada-KH. A DH/GH, genericamente, refere-se à concentração total de sais, em especial de magnésio e cálcio dissolvidos na água. A relação da dureza total ou DH/GH com o pH é muito pequena, mas é importante para algumas espécies de organismos, (peixes e plantas), mais exigentes. Uma das dicas para se saber ou avaliar o conhecimento técnico do profissional é acompanhar suas preocupações referentes a essas duas variáveis. Se não houver, aconselha-se mudar de profissional. Também se deve ter o cuidado para não confundir dureza total-DH/GH, com dureza de carbonatos-KH. A “dureza total-DH/GH” da água, como o nome mesmo sugere, é composta por frações, (duas), a “fração instável” e a “fração estável”. A “fração instável ou temporária” é quanto à “dureza da água” esta relacionada com a “baixa solubilidade” dos sais carbonatos (Ca, Mg, Na) na formação e presença dos bicarbonatos solúveis, esses últimos dependentes dos aspectos físicos da água, (volume, calor) ou da ação de substâncias alcalinas para formarem carbonatos insolúveis que se precipitam e decantam. Esta fração apresenta, portanto valores temporais, apontando momentaneamente a capacidade de se formar e encontrar teores maiores ou menores dos bicarbonatos e dos possíveis teores presentes e a serem novamente formados de carbonatos e hidróxidos. Tal quadro indica também o potencial de estabilidade do pH na amostra d’água, relacionado à concentração de bicarbonatos presentes, portanto da capacidade de tamponamento do meio aquático. Já a “fração estável”, chamada de “dureza de não carbonatos” ou “dureza permanente”, representa à concentração de outros sais numa mesma amostra, estes altamente solúveis como os sais de sulfato de cálcio e de magnésio, os nitratos e cloro, componentes relativamente estáveis na água. Numa mesma amostra, o valor da concentração para a “dureza de não carbonatos ou permanente” será dada pela diferença entre a “dureza total-DH/GH” e a dureza de carbonatos/temporária-KH “. Também, em uma mesma amostra, quando a alcalinidade total for menor que dureza total-DH/GH, significa conter dureza com os bicarbonatos (solúveis) em concentração menor, portanto a KH mais baixa, mais com maior concentração dos carbonatos insolúveis, como dureza permanente; - mas quando a alcalinidade total for igual à dureza total, significa conter somente dureza com os carbonatos-KH (insolúveis); e quando a alcalinidade total for maior que a dureza total, significa conter além da dureza com carbonatos-KH de Ca/Mg, também um excesso de alcalinidade com a presença de bicarbonatos e carbonato de sódio e potássio. Obs: alguns metais como o ferro, o manganês, (em excesso) e o cobre, (raro em águas naturais), podem interferir nas determinações quanto à dureza total; nesses casos, cuidados próprios na aplicação das metodologias de análises devem ser observados. Em sistemas que atinjam, por razões várias, altas alcalinidades, com valores próximos ou teimosos nas faixas de alcalinidade de hidróxidos, o método mais simples de diminuir a dureza de carbonatos-KH e a dureza total-GH são realizar trocas parciais com água nova de dureza carbonatada e total/geral mais baixas, portanto pouco mais orgânicas ou de baixa ou média faixa bicarbonatada. Porém, qualquer alteração deve ser feita lentamente, pois mudanças bruscas estressam os organismos aquáticos, podendo causar, nos peixes, diversas doenças e até mesmo a morte. Outra ação é lançar-se turfa orgânica, (não confundir com a tufa calcária), ou usar o xaxim na água. O xaxim é mais barato, mas menos eficiente. Se for utilizar xaxim cuide para que ele seja "puro", pois como são comercializados para o plantio de flores e folhagens, muitos contém fertilizantes e outros compostos (fungicidas, bactericidas, inseticidas, etc.) que podem causar um grande estrago. Para se aumentar a KH, adiciona-se, p. ex., o bicarbonato de sódio, encontrado em casas de produtos agrícolas. Mas quando se pretende elevar a DH/GH e a KH, ao mesmo tempo, utiliza-se carbonato de cálcio/calcita ou de magnésio/dolomita (Ca/MgCO3). Toda adição deve ser feita lentamente e sempre devemos medir os valores algumas horas depois da adição, para verificar o quanto foi alterado. Outros produtos, por enquanto apenas importados e por conseqüência caros, podem ser usados quando de ajustamento do pH. Estes produtos são conhecidos como tamponadores. Tais produtos são muito úteis, pois além de ajustar o pH automaticamente, ajustam também a dureza em carbonatos-KH, evitando variações de pH. Outra maneira de controlar o pH é através da injeção artificial de gás carbônico-CO2, este método é muito utilizado em sistemas fechados alcalino ou em tanques ou aquário densamente plantado, no caso para atender a demanda de gás carbônico dos vegetais, pois os mesmos utilizam o gás carbônico-CO2 no processo de realização da fotossíntese. Lembrar, porém, que em sistemas bicarbonatados, tem-se os processos conhecidos como gás carbônico de reserva ou mesmo de equilíbrio, advindo de ações de liberação química desse gás. - Gás carbônico-CO2 Águas naturais contêm quantidades variáveis de gás carbônico geralmente em equilíbrio com os carbonatos e bicarbonatos que elas possuem, dependendo de fatores como temperatura, pressão atmosférica, sólidos dissolvidos e pressão parcial do próprio CO2 na atmosfera. Por ser um gás, quanto maior a temperatura atmosférica, menor é a capacidade de sua permanência nas águas. O gás carbônico-CO2 dissolvido está diretamente ligado ao pH e a KH, pois as reações químicas que ocorrem na água entre os carbonatos e bicarbonatos e o CO2 geram ácido carbônico, que faz o pH diminuir, então através dos valores da dureza em carbonatos-KH e do potencial de Hidrogênio-pH de uma mesma amostra, é possível inferir a quantidade de gás carbônico-CO2 dissolvido na água. Além disso, existem kites e metologia de laboratório para se determinar à concentração desse gás, na água. Quanto maior o CO2, menor será a concentração do gás oxigênio-O2, influindo, portanto na presença de seres produtores (autótrofo-vegetais) e na formação do ácido carbônico, responsável pela redução do pH. Se na água estiverem carbonatos, em especial o cálcio, formar-se os bicarbonatos, esses mais solúveis, , portanto, o teor de CO2 define a proporção entre as quantidades de carbonatos e bicarbonatos, substâncias fundamentais ao sistema de “tamponamento” do meio aquático. Os vegetais, na fotossíntese, convertem o gás carbônico em oxigênio, mas na decomposição do material orgânico ou na falta de luz, utilizam esse gás oxigênio, liberando o gás carbônico. Índice muito alto de CO2 podem ser prejudiciais aos organismos aquáticos, (p.ex. peixes), mas também são difíceis de serem atingidos. Mesmo assim é bom evitar índices acima de 30 mg/. Alta concentração de CO2 não significa necessariamente a alta redução do pH da água, que para ocorrer deve receber a contribuição de ácidos como sulfídrico, clorídrico e nítrico. Para que isso não ocorra à solubilização dos carbonatos (Ca e Mg) precipitados, se faz presente, funcionando como um sistema tampão. Em pH mais elevado, por exemplo, superior a 6.5, a metade do carbono total se encontra na forma de bicarbonatos e o resto na forma de gás carbônico; já em pH 8 a 8, 5, a maioria é carbonato e em pH 10, 5, a metade é bicarbonato e outra metade o carbonato e gás carbônico. Portanto deve ter em mente que esta variável encontrada na água é na realidade a somatória dessas formas dos carbonatos e do próprio gás, (bicarbonatos + carbonatos + gás carbônico), podendo-se então denominá-la de concentração total de CO2. Os maiores introdutores do gás carbônico nas águas são: a própria matéria orgânica consumida metabolicamente, as chuvas e o húmus presente. Os vegetais, em meios naturais, em situações normais, praticamente retiram da água pela fotossíntese, quase a mesma quantidade de gás carbônico, que introduzem na respiração. # No próximo artigo da Série ÁGUAS (parte III), comentaremos as variáveis do erroneamente temido, mas tão necessário “Ciclo do nitrogênio e dos microrganismos genericamente chamados de Coliformes”. Referências: CETESB, -Características químicas de interesse ambiental; CETESB/SP-SP, www.setorpesqueiro.com.br/cetesb PÁDUA, H. B. de - ÁGUAS – Curso: ÁGUAS - Apostila. Bonito/MS-Br; Curso I. COMTUR/Bonito março/04. 2004. www.portalbonito.com.br SERA, - Manuais Sera; Como manter e cuidar do meu lago de jardim & A manutenção natural de um aquário e a filtragem da água. Série de 7 livros; SERA GmbH – Postfach 1488. D 52518 Heinsberg. Germany. http://www.sera.de. http://www.aquanet. de/sera ; e.mail; sera.weke@t-online.de ; info@sera.de The Krib: http://www.thekrib.com/ - Aquaria FAQ: http://faq.thekrib.com/ TOMAZ, P. – Aproveitamento de água de chuva. Aproveitamento de água de chuva para áreas urbanas e fins não potáveis. SP/SP.Navegas Editora, Série Tecnologia.; 180 pgs. s/d – pliniotomaz@uol.com.br
Professor Helcias
Bernardo de Pádua,
Dados para citação bibliográfica(ABNT): PÁDUA, H.B de Água - Parte II. 2010. Artigo em Hypertexto. Disponível em: <http://www.infobibos.com/Artigos/2010_2/agua2/index.htm>. Acesso em:Publicado no Infobibos em 05/05/2010 |
