Oxigénio na água: oxigénio dissolvido, efeitos e tratamento

Oxigénio dissolvido na água

O oxigénio dissolvido (DO) é oxigénio molecular, O₂, presente na água. Não é o mesmo que o oxigénio quimicamente ligado nas moléculas de água (H₂O). O DO é geralmente expresso em miligramas por litro (mg/L) ou como percentagem de saturação.

Bolhas finas de um difusor de arejamento acrescentam oxigénio à água num tanque de tratamento; uma sonda mede o oxigénio dissolvido. — O arejamento transfere oxigénio do ar para a água; uma sonda permite medir a concentração de oxigénio dissolvido.

O que determina a solubilidade do oxigénio?

A concentração de saturação é a quantidade de oxigénio que a água pode conter em equilíbrio com o ar circundante. Depende principalmente da temperatura da água, da salinidade e da pressão atmosférica. A água fria contém mais oxigénio do que a água quente, e a água salgada contém menos do que a água doce à mesma temperatura. Em altitudes mais elevadas, a menor pressão atmosférica reduz a concentração de saturação.

Como referência, a água doce em equilíbrio com o ar a 25°C e à pressão de uma atmosfera contém cerca de 8,3 mg/L de oxigénio. Trata-se de um valor de saturação, não de uma previsão aplicável a todos os rios, lagos ou processos de tratamento. As concentrações reais também refletem a mistura, a atividade biológica e as reações que consomem oxigénio. A ferramenta USGS DOTABLES calcula a saturação para condições específicas de temperatura, pressão e salinidade.

As medições também podem ser expressas em percentagem de saturação:

Saturação de DO (%) = DO medido (mg/L) ÷ DO de saturação (mg/L nas mesmas condições) × 100

O oxigénio reage com a água?

Em condições ambientais normais, o oxigénio gasoso dissolve-se na água, mas não reage com a própria água. O O₂ dissolvido pode atuar como aceitador de eletrões em reações de oxidação. No tratamento de água e nas águas naturais, pode oxidar ferro ferroso e manganês dissolvidos, compostos de enxofre reduzidos e alguma matéria orgânica. A velocidade da reação e os produtos dependem de condições como o pH, a temperatura e as substâncias presentes; o ferro ou o manganês precipitados podem ter de ser removidos por filtração ou sedimentação.

Por que é importante o oxigénio dissolvido nos rios e lagos

A maioria dos animais aquáticos e muitos microrganismos precisam de oxigénio dissolvido para respirar. O oxigénio entra nas águas superficiais por transferência da atmosfera e através da fotossíntese. O vento, as ondas e a turbulência favorecem as trocas entre o ar e a água. As plantas e as algas podem aumentar o DO durante o dia através da fotossíntese, enquanto a respiração e a decomposição consomem oxigénio, reduzindo frequentemente as concentrações durante a noite.

Quando o excesso de nutrientes estimula o crescimento das algas, a decomposição da biomassa resultante pode consumir grandes quantidades de oxigénio. A estratificação também pode limitar a reposição de oxigénio nas águas mais profundas. Estes processos podem causar hipoxia (DO muito baixo) ou anoxia (DO escasso ou inexistente), afetando os organismos aquáticos. Para mais informações, consulte a eutrofização das massas de água.

Os limiares de DO não são universais: a tolerância varia conforme a espécie, a fase de vida, a temperatura e a duração da exposição. Como valores indicativos gerais, a Agência de Proteção Ambiental dos EUA (EPA) assinala que concentrações inferiores a 5 mg/L podem causar stress aos peixes e que concentrações inferiores a 3 mg/L podem ser demasiado baixas para sustentar a vida dos peixes. A interpretação deve orientar-se pelas normas locais e pelas condições específicas do local.

Oxigénio no tratamento de água

O arejamento acrescenta oxigénio. O arejamento transfere oxigénio do ar para a água. É utilizado para apoiar o tratamento biológico aeróbio e pode ajudar a oxidar ferro, manganês ou compostos reduzidos. O desempenho depende da composição química da água e do equipamento; a oxidação, por si só, não remove as partículas resultantes. Saiba mais sobre o arejamento no tratamento de água.

O desarejamento remove gases dissolvidos. Em caldeiras e em alguns sistemas industriais, o oxigénio dissolvido pode contribuir para a corrosão. Os desaeradores utilizam habitualmente vapor e calor para remover gases dissolvidos; outros sistemas podem utilizar vácuo ou sequestrantes químicos de oxigénio selecionados para o processo. O objetivo depende da conceção do equipamento e das condições de funcionamento. Consulte o guia do Departamento de Energia dos EUA sobre desaeradores em sistemas industriais de vapor.

Medição do oxigénio dissolvido e da carência de oxigénio

O DO é medido com uma sonda calibrada ou por um método de titulação laboratorial. Registe a temperatura juntamente com o resultado de DO e, quando relevante, a salinidade e a pressão barométrica; estes dados são necessários para interpretar a percentagem de saturação. As medições podem variar com a profundidade e a hora do dia, pelo que as condições de amostragem são importantes.

A carência bioquímica de oxigénio (BOD) é diferente de uma medição direta de DO: estima o oxigénio consumido durante um ensaio especificado à medida que os microrganismos decompõem a matéria presente numa amostra. Num ensaio comum de BOD₅, a amostra é incubada durante cinco dias a 20°C. A BOD indica a carência de oxigénio; não mede diretamente a massa nem a toxicidade dos poluentes.