OS TRIHALOMETANOS NA ÁGUA DE CONSUMO HUMANO

Agenor Zarpelon

Eloize Motter Rodrigues

Resumo

 

O presente trabalho discute a ação do cloro como desinfetante e a presença de trihalometanos na água tratada. Os THMs constituem um grupo de compostos orgânicos que se consideram derivados do metano (CH4) em cuja molécula três de seus quatro átomos de hidrogênio foram substituídos por um igual número de átomos dos elementos halógenos (cloro, bromo e iodo). O trabalho também apresenta considerações sobre o uso de alternativas à cloração.

 

Palavras-chave: cloração, trihalometanos, precursores

 Abstract

 

In this study we analyzed the action of chlorine as a disinfectant and the presence of trihalomethanes in treated water. THMs are a group of organic compounds derived from methane (CH4), in which three of the atoms in a methane molecule are replaced by the same number of halogen elements (chlorine, bromine, and iodine). The study also addresses the use of alternative options to chlorination.

 

Key words: chlorination, trihalomethanes, precursors

  

Histórico

 

Obter água em quantidade suficiente e com qualidade adequada para o consumo sempre foi uma grande preocupação para o homem. Em princípio preocupava-se apenas com o aspecto estético, rejeitando as que apresentavam cor, odor, sabor e/ou turbidez. Posteriormente procuraram adequá-las utilizando uma simples decantação, ou associando uma filtração em leito de areia, de modo a promover a clarificação.

Como a contaminação da água da fonte não alterava suas característica estéticas, verificou-se que o odor, sabor, cor e turbidez não eram critérios suficientes para atestar a qualidade da água e que havia a necessidade de se aprimorar os recursos de tratamento da água de modo a garantir também a sua qualidade sanitária.

Com as contribuições de Schwam, Pasteur, Koch e outros cientistas, para o avanço dos conhecimentos da bacteriologia e das técnicas de detecção de organismos patogênicos, e a comprovação da eficiência do cloro não só na remoção de odor, mas também na eliminação ou inativação destes organismos, iniciou-se um grande progresso na tecnologia de tratamento de água.

  

O cloro como agente desinfetante

 Quando se adiciona cloro na água ocorre a formação de ácido hipocloroso (HOCl) e ácido clorídrico (HCl):

 

Para valores de pH acima de 4,0 o equilíbrio se desloca para a direita e a quantidade de Cl2 que existe em solução é pequena.

O ácido hipocloroso sofre ionização em uma reação praticamente instantânea, formando íon hidrogênio (H+) e íon hipoclorito (OCl-), sendo que o grau de ionização depende do pH e da temperatura.

Para valores de pH inferiores a 6,0 predomina o ácido hipocloroso, porém àmedida em que a temperatura e o pH se elevam aumenta o grau de ionização do ácido e conseqüentemente, a concentração do íon hipoclorito.

Para valores de pH maiores que 9,6 e a temperatura de 20º C, praticamente todo ácido hipocloroso sofreu ionização.

O ácido hipocloroso e o íon hipoclorito são denominados cloro livre.

O hipoclorito de sódio (NaOCl) e de cálcio Ca (OCl)2 também produzem íon hipoclorito, o qual estabelecerá um equilíbrio com o íon hidrogênio da mesma forma que a equação 2.

Portanto, independentemente de se utilizar o cloro gasoso ou hipocloritos oequilíbrio entre o ácido hipocloroso e o íon hidrogênio se estabelecerá (equação 2).

 

 Ação desinfetante do cloro

 Embora a desinfecção da água possa ser realizada por diversos meios (calor, luz ultravioleta, ozônio, dióxido de cloro), a utilização do cloro e seus derivados tem sido a mais difundida em função de sua facilidade de aplicação, menor custo econômico e alta eficiência.

A ação do cloro como desinfetante envolve uma série de fatores, de maneira que não foi possível até hoje se determinar com precisão sua atuação sobre as bactérias e outros microorganismos. Uma das teorias mais difundidas se refere à reação do ácido hipocloroso (HOCL), com um sistema enzimático (possivelmente sobre triosefosfato dihidrogenase) que éessencial na oxidação da glucose processo este muito importante para o metabolismo celular bacteriano.

Comprovadamente o ácido hipocloroso exerce maior ação desinfetante que o íon hipoclorito (OCL-), o que se explica pela maior facilidade de penetração do ácido através da parede celular, por ser uma molécula pequena e neutra. O íon hipoclorito por sua vez tem maior dificuldade em atravessar a parede celular e atingir o sistema enzimático em função da sua carga negativa. Portanto, é possível que a maior dificuldade na eliminação das formas esporuladas se deva à resistência a penetração do agente desinfetante oferecido pelo seu envoltório de proteção.

A necessidade de dosagens mais elevadas de cloro para a destruição de vírus favorece a teoria de que a ação bactericida se dê por ação enzimática, sendo os vírus desprovidos de enzimas a sua destruição só é possível por oxidação direta da matéria protéica, o que exige muito mais cloro.

Toda desinfecção deverá ser controlada por análises bacteriológicas e, para uma ação operacional mais rápida, também através da determinação do teor de cloro residual. Para garantia da desinfecção e uma prevenção a futuras contaminações a Portaria 36/90 do Ministério da Saúde recomenda concentração mínima de 0,2 mg/l de cloro livre em qualquer ponto da rede de distribuição.

 

 O cloro como agente oxidante

 Desde o primeiro registro do uso do cloro como agente desinfetante para água, em 1896 (Base naval Austro-Húngara de Pola, no mar Adriático); o uso do cloro se disseminou por todo o mundo e hoje 90% das estações de tratamento de água o utilizam. É um monopólio tradicional que nenhum outro produto jamais conseguiu ou igualou.

Nos últimos anos, tem-se testemunhado o crescimento vertiginosono consumo de cloro por parte das empresas de saneamento para fazer frente às diversas ameaças epidêmicas, desde a cólera à dengue.

O cloro não só é um grande desinfetante eficaz, como também possui uma ação oxidante comprovada. Assim sendo é empregado no tratamento da água também para outros fins como: oxidação de ferro e manganês, remoção de H2S, controle de odor, cor, sabor, remoção de algas etc.

  

Presença de THM em água clorada

  O aumento da poluição dos mananciais, principalmente por compostos orgânicos, provocou uma grande preocupação em se verificar os efeitos causados pela presença destas substâncias na água destinada ao abastecimento público.

Constatou-se que uma grande parte destes compostos orgânicos mesmo em pequenas concentrações, pode provocar problemas de ordem estética e, alguns podem gerar efeitos sérios e irreversíveis sobre o consumidor em função de seu potencial tóxico.

A Environmental Protection Agency (EPA) publicou em 1977 um relatório com o resultado de uma pesquisa efetuada em 113 sistemas de abastecimento, procurando detectar a concentração de 27 compostos orgânicos suspeitos de causar problemas a saúde da população. Dentre estes, 27 compostos verificaram a presença de quatro tipos de trihalometanos, os quais foram detectados em todas as águas que recebiam cloro como desinfetante e em concentrações superiores aos demais contaminantes organo-sintéticos.

Os THMs constituem um grupo de compostos orgânicos que, como indica seu nome, se consideram derivados do metano (CH4) em cuja molécula três de seus quatro átomos de hidrogênio foram substituídos por um igual número de átomos dos elementos halógenos (cloro, bromo e iodo). Estes três átomos dehidrogênio podem estar substituídos por uma só classe de halógenos como é o caso do triclorometano ou clorofórmio, ou por dois diferentes elementos formando o bromodiclorometano ou por cada um dos três como se observa no iodobromoclorometano. Alguns do grupo possuem nomes especiais: clorofórmio, bromofórmio e iodofórmio. Ainda que para ser denominados sejam vistos como precedentes do metano, este gás nada tem a ver com sua formação real nas águas que são desinfetadas com cloro; pois neste meio eles se originam a partir de produtos orgânicos muito mais complexos que o metanol, que são de ocorrência comum nas águas superficiais, os chamados ácidos húmicos e fúlvicos.

Estas substâncias são derivadas da decomposição da matéria orgânica vegetal, sendo constituídas de mistura de polímeros com estruturas aromáticas heterocíclicas, grupos carboxila e nitrogênio. São denominadas "precursores de trihalometanos" e em geral só tem significado sanitário devido à formação dos THMs.

Dados de laboratórios demonstram que algas verdes e algas verdes-azuis (biomassa de algas e seus produtos extracelulares) reagem também com cloro, produzindo THMs.

 

 Estruturas químicas dos THMs

Triclorometano ou clorofórmico

Bromodiclorometano

Iodobromoclorometano

Dibromoclorometano

Tribromometano ou bromofórmio

 

 

Principais características físicas e químicas dos THMs

Os trihalometanos são, em estado puro, substâncias líquidas (clorofórmio, bromofórmio) ou sólidas (iodofórmio) à temperatura ambiente (10 a 30ºC); de odor característico (uns agradáveis e outros repulsivos); pouco solúveis em água, mas muito solúveis em diluentes orgânicos.

Relativamente ao comportamento químico dos THMs, pode-se dizer que são compostos estáveis, não facilmente oxidáveis e não diretamente combustíveis, não-inflamáveis.

Estão ainda em estudos métodos de análise por reação colorimétrica que apresentem suficiente sensibilidade para detectá-los e medi-los.

As propriedades assinaladas dos THMs nos indicam que sua eliminação da água por uma aeração somente é eficaz nos casos dos mais voláteis e que, uma vez formados durante a cloração sua decomposição é difícil, apresentando resistência à oxidação mesmo por agentescomo o ozônio.

  

Mecanismo de formação na cloração das águas

 A formação dos THMs durante a desinfecção da água com cloro livre obedece a um complicado mecanismo pelo qual as espécies químicas que o halógeno (cloro, bromo e iodo) forma com a água, reagem com os derivados do húmus que este meio normalmente contém.

Tem-se trabalhado muito para tentar se estabelecer a complexidade e as características das substâncias húmicas e fúlvicas e assim elucidar os detalhes de sua combinação com o cloro.

Devido à complexidade dos precursores orgânicos e às diversas maneiras possíveis de reação, a química do aparecimento dos THMs nas águas não está bem esclarecida.

O que se pode assegurar é que para a formação dos THMs nas águas se requer, pelo menos, a presença do cloro livre e dos precursores orgânicos. Quando um destes fatores não existir a reação não ocorre. A equação química geral que representa a sua produção seria a seguinte:

 

 

Principais fatores que influem no seu aparecimento nas águas

 

Os fatores mais importantes que afetam a cinética da reação e, em alguns casos, o produto final podem ser:

 

- Efeito do tempo

A formação dos THMs em condições naturais não é instantânea. Em algumas circunstâncias a sua formação pode completar-se em menos de uma hora, em outra situação é possível que se exijam vários dias antes de que ocorra a máxima produção de THMs.

A reação se faz menos lenta quando aumenta a temperatura ou o pH, e em presença de brometos. Uma grande parte dos THMs que chega ao consumidor são produzidos no sistema de distribuição onde o contato do cloro livre com os precursores ocorre por um longo período de tempo.

 

- Efeito da temperatura

Existe uma dependência típica da temperatura que, a cada 10º C de incremento, eleva ao dobro a taxa de formação de THM. As variações sazonais, no que se refere a produção de THM, observada em estações de tratamento que utilizam a mesma fonte de água são, em grande parte, efeito da temperatura.

 

- Efeito do pH

Foi comprovado que a taxa de formação de THM depende do pH. Em geral a formação se eleva com o incremento do valor de pH para as reações entre o cloro livre e a maioria dos precursores apesar de se ter observado algumas exceções.

Os resultados de várias investigações têm mostrado uma forte dependência do pH; um incremento do triplo da formação, por cada unidade do aumento do pH. Esta elevação na taxa de produção dos THMs era de se esperar já que uma das maneiras de explicar a aparição dos mesmos, a reação clássica dos halofórmios, é acrescentada por bases.

Tem-se insinuado uma explicação para o efeito do pH. Uma macromolécula do precursor húmico, simplesmente se abrevia pela mútua repulsão das cargas negativas a níveis altos de pH; incrementando assim a disponibilidade de posições ativas adicionais na molécula do precursor.

 

- Efeito dos bromatos

É um fato comprovado que os bromatos têm uma ação acentuada na formação dos THMs, manifestou-se que o bromato afeta tanto a taxa de reação quanto a quantidade total de THM.

O efeito do bromato na cinética da reação dos trihalometanos não está bem esclarecido. O mecanismo aceito, pelo qual o bromato participa na reação incluia oxidação do bromato a bromo e ácido hipobromoso, os quais por sua vez reagem com os precursores orgânicos. O bromo competiria mais efetivamente que o cloro pelas posições ativas das moléculas húmicas precursoras.

Pelo que se observou, se conclui que o bromo supera o cloro na formação dos THMs.

 

 

- Efeito da dosagem e tipo de cloro

Tem se sustentado que os THMs se originam mediante a conhecida "reação do halofórmio" que teria lugar entre o cloro livre e os compostos orgânicos precursores. Este ponto de vista está muito controvertido atualmente. Tem-se demonstrado que a reação pode ocorrer por mecanismos distintos aos da reação do halofórmio.

Pode-se ter em conta que qualquer oxidante usado para desinfecção da água atuará reciprocamente com os produtos químicos já presentes na água bruta para formar outros produtos indesejáveis que podem aparecer na água tratada. Por conseqüente, algo fundamental na potabilização das águas é eliminar ao máximo os precursores antes da adição do oxidante para reduzir ao mínimo a demanda do desinfetante e a possível formação de subprodutos nocivos.

 

O controle dos THMs nas águas dos sistemas públicos de abastecimento

 

Com relação ao controle da concentração dos precursores na água bruta (potencial de clorofórmio), investigou-se as técnicas de coagulação, sedimentação e uso de pó absorvente e carvão ativado granular. Para a remoção do clorofórmio depois de formado, as pesquisas dirigiram-se principalmente para o emprego do carvão ativado granular, pó absorvente e aeração.

O emprego do carvão ativado granular é a melhor técnica entre todas asopções para controlar eficazmente tanto a remoção das substâncias orgânicas como os trihalometanos.

Compete aos responsável pelo serviço de água avaliar a capacidade operacional do processo de tratamento e apurar quais as medidas a serem tomadas na coagulação/decantação para obter melhores resultados na remoção dos THMs. Isto pode incluir a necessidade de aprimorar a coagulação/floculação executando com maior freqüência o ensaio de jar-test e assim variar a dose ou o tipo de coagulante para uma determinada qualidade de água, modificando ainda o ponto de aplicação do cloro para locais com baixo conteúdo de matéria orgânica. As experiências demonstram que a adoção desta prática diminui consideravelmente a concentração dos THMs na água de consumo humano. Portanto, o responsável pela unidade de tratamento de água deve avaliar a possibilidade de alterar o ponto de aplicação de cloro, mas sem prejuízo da segurança bacteriológica da água a ser consumida.

 

Formas de análise dos THMs

 

Atualmente dispõe-se de várias técnicas para a identificação e medição dos THMs dentro dos limites baixos de microgramas por litro.

A mais popular das técnicas de quantificação é a da purga e seqüestro, que foi aperfeiçoada pela Agência de Proteção Ambiental (EPA). Outra técnica é a extração por solvente. A última é consideravelmente mais simples e facilmente adaptável à amostragem automática. Devido justamente ao seu baixo custo, a técnica de extração por solvente é a escolhida para análises de rotina de THMs. Foi demonstrado que as duas técnicas são de exatidão comparáveis.

Ambas as técnicas requerem a cromatografia a gás como etapa final da análise, a técnica de purga e seqüestro inclui a remoção dos THMs da amostra de água mediante o uso de gás inertecomo o hélio e a absorção dos mesmos numa resina. Esta é aquecida e o gás faz fluir dentro do cromatógrafo para a separação e quantificação dos THMs. A extração com solvente inclui simplesmente o tratamento da amostra com um solvente de baixo ponto de ebulição, como o tolueno ou o hexano para que os THMs passem ao solvente. Em seguida se injeta o extrato no cromatógrafo de gás para a separação e quantificação dos trihalometanos individuais.

 

Efeitos sobre a saúde

 Tem-se demonstrado que o clorofórmio é absorvido rapidamente pela mucosa intestinal quando, contido na água e esta é consumida. Distribui-se através dos tecidos corporais, concentrando-se nas membranas lipídicas e se acumula nos tecidos adiposos com uma longa vida de resistência média. Seu metabolismo tem lugar no fígado e, principalmente, em menor proporção nos rins e outros tecidos. Esta biotransformação, se ocorre, pode convertê-lo em dióxido de carbono, íon cloreto e outros metabólicos não identificados.

Dados toxicológicos demonstram que o clorofórmio, em dose elevada, é um carcinógeno nos roedores (ratos e ratazanas). Como o metabolismo destes animais é qualitativamente semelhante ao do homem, se suspeita que seja também um carcinógeno humano. Estudos epidemiológicos sugerem igualmente este risco.

Investigações recentes assinalaram uma correlação positiva entre os níveis de clorofórmio na água e os carcinomas da bexiga e do intestino baixo.

Vistos em conjunto aos estudos epidemiológicos, proporcionam evidência suficiente para manter a hipótese de que a presença do THM nas águas potáveis representa um risco para a saúde já que podem estar incrementando a mortalidade por câncer. Em conseqüência, devido à existência de perigo potencial para o homem, os níveis de clorofórmio naágua devem reduzir-se tanto quanto permitam as possibilidades tecnológicas e econômicas, tendo em conta a utilização de métodos que não comprometam a proteção quanto enfermidades infecciosas transmitidas pela água.

Pelas circunstâncias observadas a Agência de Proteção Ambiental (EPA) fixou um limite máximo de 0,1 mg/l (100 ug/l) de THM nas águas de abastecimento e no Brasil, somente com a portaria 36/90 aprovada pelo Ministério da Saúde, é que se determinou o valor máximo permissível, portanto o nível de segurança assumido pela Organização Mundial da Saúde é de 100 microgramas por litro para concentração de THM totais (sendo este valor a soma das concentrações de clorofórmio, dicloroetano, dibromocloroetano e bromofórmio).

Quando a Agência de Proteção Ambiental (EPA) dos EUA fixou este limite, do clorofórmio e outros trihalometanos na água para consumo humano, agiu dentro de uma filosofia que levou em conta a possibilidade potencial da substância estar ocasionando danos à saúde das pessoas submetidas a uma exposição crônica por toda uma vida gerada pela ingestão de clorofórmio, mesmo à baixa concentração.

De concreto, sabe-se que até agora não se identificou nenhum efeito tóxico observável à exposição com certa duração proveniente do clorofórmio existente comumente em pequenas concentrações no ar, alimentos ou na água dos sistemas públicos de abastecimento.

Fatos mais recentes, com relação a problemas decorrentes de um suposto aparecimento de THMs acima dos níveis recomendados pela Portaria 36/90 do MS levaram a Fundação Nacional de Saúde (Funasa) a avaliar a qualidade de água fornecida pela Sanepar à população de Curitiba e Região Metropolitana. A Funasa realizou visitas técnicas aos sistemas da Sanepar e coletas de amostras no sistema distribuidor em parceria com a equipe da Vigilância Sanitária da Secretaria de Saúde do Estado do Paraná, e outras entidades.

Após a avaliação dos resultadosdas amostras coletadas, o relatório emitido pela Funasa conclui que foram detectados baixos níveis de THMs.

O maior problema da água de Curitiba está associado à vulnerabilidade ambiental de seus mananciais.

Em busca de melhoria na qualidade da água bruta foi definida a criação de um grupo interdisciplinar que deverá elaborar e implementar um plano de trabalho com metas de curto, médio e longo prazo para a recuperação ambiental da bacia hidrográfica. Fazem parte deste grupo representantes da sociedade, dos setores de saúde e meio ambiente entre eles Instituto Ambiental do Paraná (IAP), Ordem dos Advogados do Brasil (OAB/PR), Conselho Regional de Engenharia (Crea), Associação Brasileira de Engenharia Sanitária (Abes), Empresa Paranaense de Assistência Técnica e Extensão Rural (Emater), Sanepar, secretarias estaduais e municipais de Saúde, de Meio Ambiente, comitês de bacia.

O relatório emitido pela Funasa é enfático ainda em assegurar que "segundo a Organização Mundial da Saúde (OMS) os estudos epidemológicos existentes ainda não permitem concluir que os THMs sejam cancerígenos para o homem. A National Academy of Sciences, ao avaliar uma revisão de 13 estudos epidemiológicos chegou à conclusão que não existem informações suficientes para admitir uma associação entre a presença de THMs em água e o desenvolvimento de câncer em seres humanos. O índice encontrado em Curitiba foi menor que 10 miligramas por litro", controle este que vem sendo periodicamente realizado pela Secretaria de Estado de Saúde em amostras coletadas nos sistemas da Sanepar.

Para a Sanepar as recomendações da Funasa contidas no relatório são extremamente positivas. A empresa concorda ainda que cabe a cada órgão atuar dentro de suas competências permitindo avaliar as pressões antrópicas exercidas sobre os mananciais de abastecimento. A degradação ambiental dos mananciais de Curitiba não é provocada pela Sanepar, ao contrário, a Empresa como usuária dos recursos hídricos sofre diretamente as conseqüências do comprometimento da qualidade da água dos rios. Prova disto, é a geração de pequenas quantidades de THMs.

 

Outras alternativas de desinfecção

 Uma das grandes preocupações das autoridades sanitárias é que, na tentativa de diminuir a concentração dos THMs atribuída à prática de cloração, venham a ser adotadas técnicas de desinfecção que ofereçam menor segurança a uma eventual contaminação da água. Nos estudos sobre o emprego de outros desinfetantes foram utilizadas as aplicações com ozônio, dióxido de cloro e cloraminas, estes três desinfetantes não produzem trihalometanos, embora eles possam provocar o aparecimento de outros subprodutos ainda não identificados e cuja toxicidade é desconhecida.

 

Variação do desinfetante

 Apresenta-se aqui algumas das características e ações destes produtos usados como alternativas de desinfecção da água nos processos de tratamento.

 

Ozônio

O ozônio é uma forma alotrópica do oxigênio com odor peculiar, muito volátil, pouco solúvel na água, decompondo-se facilmente a temperaturas elevadas. Devido à sua baixa estabilidade, a produção do ozônio tem que ser efetuada no próprio local da aplicação, exigindo investimentos elevados nas instalações, além de um consumo de energia elétrica variando entre 25 KWH até 35 KWH por grama de ozônio.

A utilização do ozônio apresenta vantagens e desvantagens tais como:

 

Vantagens:

 

• Ele é um poderoso oxidante que atua rapidamente sobre a matériaorgânica.

• A sua ação desinfetante é efetiva numa grande faixa de variação de temperatura.

• A sua ação bactericida esporicida é rápida e maior que todos os outros agentes conhecidos. Dizem ser de 300 a 3.000 vezes maior e mais rápida do que a do cloro e só necessita de pequenos períodos de contato.

• Não são gerados nem intensificados odores porque não há formação de complexos de adição e substituição.

• Pode ser usado para remoção de pesticidas ou outras substâncias orgânicas, tais como: detergentes sintéticos, herbicidas, etc.

• Na sua decomposição na água, produz unicamente oxigênio.

• Seu poder oxidante não é afetado pelo pH da água.

 

Desvantagens:

 

• O ozônio é um gás muito venenoso; sendo a sua concentração máxima permissível na atmosfera de 0,1 mg/m3.

• Não apresenta odor e nem cor perceptível, tornando-se assim, muito perigoso.

• Não deixa resíduo para uma ação desinfetante posterior.

• Requisitos de energia elétrica, custo, instalação e operação são altos, cerca de 10 a 15 vezes maiores que para o cloro.

• A mistura ozona-ar produzida pela necessária geração própria ao ponto de aplicação é apenas pouco solúvel na água e a produção se torna complicada quando a temperatura e a umidade são elevados.

• O processo é menos flexível do que o cloro para um ajuste de dosagem no caso de variação de vazão e qualidade da água.

• Não existem técnicas analíticas suficientemente específicas ou sensíveis para o controle imediato e eficiente do processo.

• As águas com alto teor de matéria orgânica (principalmente algas) exigem um pré-tratamento para satisfazer a demanda de ozona.

Em resumo, o ozônio é um bom método de desinfecção e de controle de odor e sabor da água. Infelizmente, o custo do equipamento é muito mais elevado do que os cloradores convencionais e a despesa com a eletricidade necessária para a sua produção é maior do que a empregada na aquisição de doses equivalentes de cloro liquefeito.

Entre as dificuldades aqui colocadas quanto à ozonização das águas de abastecimento público destaca-se como grande inconveniente do ozônio a sua impossibilidade de produzir um residual que previna eventual contaminação do sistema, além dos subprodutos que ocasionalmente podem vir a ser identificados. Isso é muito importante, principalmente para os nossos sistemas distribuidores que possuem regiões operando com baixa pressão e sujeitos às conseqüências da pressão negativa. Contudo, numa hipótese de que este problema fosse sanado, a presença de um residual é sempre uma exigência de lei para garantir a saúde do consumidor. Portanto, se a utilização do ozônio exige a adição do cloro para se ter um residual, este reagirá com os precursores orgânicos dos trihalometanos e então pouco progresso é obtido.

 

Dióxido de cloro

 

O dióxido de cloro é um gás muito oxidante e que não pode ser transportado como cloro no estado líquido, necessitando que sua fabricação se faça no local do emprego (figura 1).

Os investimentos da instalação produtora de dióxido de cloro são elevados e somente justificáveis para uma produção superior a 1 tonelada por dia. A fórmula química do dióxido de cloro é ClO2, constituindo-se num oxidante energético que possui propriedades bactericidas, esporicida e viruslicidas, podendo também, em alguns casos destruir os compostos orgânicos nocivos e oxidar os compostos redutores tais como: sulfatos ou óxidos metálicos. A ação bactericida do dióxido de cloro tem sido objeto de numerosos estudos, demonstrando-se que permite uma rápida eliminação das bactérias numa gama de pH superior ao do cloro. Para o caso de águas ligeiramente alcalinas, a velocidade de esterilização do dióxido de cloro é superior àquela do cloro.

Enfim, o dióxido de cloro tem uma estabilidade muito maior que o cloro e sobretudo maior que o ozônio. Assim, uma água tratada com 0,35 ppm de ClO2 e conservada na obscuridade a 20º C contém ainda, após 48 horas de 0,20 a 0,25 ppm do agente desinfectante. O cloro, nas mesmas condições praticamente desaparece, ao fim de algumas horas e o ozônio por seu lado, tem uma estabilidade de 20 minutos no máximo.

O ClO2 se mostra particularmente vantajoso quando a água deva ficar durante um tempo mais ou menos longo nas redes de distribuição para manter uma qualidade bacteriológica.

As primeiras aplicações do dióxido de cloro no tratamento das águas tiveram por objetivo a destruição de sabor resultante da presença de traços de fenóis ou de seus compostos clorados. Mellen, F. N. citou que seu custo em relação ao cloro é elevado, atingindo proporções, como no caso da Holanda, 17 vezes superior ao cloro.

 

O interesse da ação do dióxido de cloro sobre os microorganismos foi colocado em evidência pelas estações de tratamento de água potável na região de Paris, onde o pré-tratamento com dióxido de cloro é aplicado desde 1953. Este pré-tratamento elimina não somente odor e sabor ofensivos aos sentidos, como melhora o estado e a duração da vida dos filtros impedindo a proliferação dos microorganismos.

Por outro lado, além de não estar ainda comprovada a sua eficiência na redução dos trihalometanos, o dióxido de cloro tem, como vantagem, propiciar um residual ao longo do sistema distribuidor.

Não obstante, como na ozonização da água, além dos elevados investimentos requeridos, também se desconhece a eventual formação de subprodutos e sua toxicidade.

 

Cloraminas  

O cloro, sob a forma de ácido hipocloroso, reage com a amônia presente na água formando as monocloraminas, dicloraminas e tricloreto de nitrogênio. As reações ocorrem mais rapidamente em valores de pH mais baixo, onde a concentração do ácido hipocloroso não dissociado é mais elevada, conforme as equações:

 

A ação bactericida das cloraminas é muito menor do que o cloro livre, dissociado ou não. Para um pH de 8,5 onde mais de 85% do ácido hipocloroso seapresenta dissociado, o efeito bactericida deste último é pelo menos 25 vezes maior do que o cloro combinado ou cloramina.

Estudos mais recentes confirmam que é necessário um tempo de contato das cloraminas de aproximadamente 100 vezes superior, para inativar as bactérias do grupo coliforme para uma mesma concentração de cloro livre. Por esta razão as cloraminas não são recomendadas para serem utilizadas como um único desinfetante da água dos sistemas públicos de abastecimento, apesar de não produzir trihalometanos. Devido ao seu baixo poder bactericida, a cloramina não deve ser então usada exclusivamente, sendo necessária a adição de cloro para produzir um residual livre, podendo haver a formação dos trihalometanos.

Em resumo, as pesquisas parecem indicar que a substituição do desinfetante talvez não seja a solução mais recomendada ou mesmo prudente para eliminar os THMs, ou seja, não se pode incorrer no risco de substituir um problema por outro.

A substituição do cloro por outro desinfetante da água pode trazer muito mais riscos do que benefícios, pois, deve-se ter em conta que a queda das doenças transmissíveis pela água somente foi alcançada com o emprego da técnica da cloração.

O uso do ozônio, dióxido de cloro e cloraminas reduz grandemente a formação dos THMs. Não obstante seus custos elevados, a impossibilidade técnica do ozônio manter um residual, ao longo do sistema distribuidor, as dificuldades do emprego do dióxido de cloro e cloraminas sem excesso do cloro residual, o desconhecimento de eventuais subprodutos formados e a sua toxicidade, comprometem a decisão pela troca do desinfetante.

 

 

Conclusões

 

A formação de trihalometanos em função da cloração da água é conhecida desde 1974 e por isso controlada. A Portaria n.º 36 de 19.01.90, do Ministérioda Saúde, que regulamenta a qualidade de água destinada ao consumo humano, limita o teor de trihalometanos em 100 microgramas/litro.

A Portaria n.º 1469, de 29 de dezembro de 2000 do Ministério da Saúde, mantém este valor. Para que haja formação de trihalometanos, o manancial de água bruta deve ter a presença dos chamados agentes precursores, sendo estes compostos orgânicos naturais que compõem o húmus da Terra.

Sabe-se que a exposição ao clorofórmio, um dos principais THMs, nas concentrações encontradas, parece não ocasionar efeitos agudos à saúde humana. Todavia, as evidências toxicológicas e epidemiológicas, à luz das informações científicas disponíveis, induzem a admitir que estas substâncias constituem num risco à saúde humana em períodos de exposição com longa duração.

A tarefa dos profissionais encarregados de regulamentar este controle é de maximizar a proteção à saúde pública através do gerenciamento entre os riscos microbiológicos e os riscos dos contaminantes químicos na água potável. Para isso torna-se imprescindível a adoção de amplos programas de apoio tecnológico, que induzam a ações racionais em sintonia com a capacidade de resposta da estrutura de saneamento existente, para que se aprofundem as pesquisas sobre os THMs e as melhores alternativas de desinfecção para as águas de abastecimento público.

 

 

Referências

 

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HESPANHOL, I. Remoção de compostos orgânicos em águas de consumo humano. Revista DAE, São Paulo, v. 40, p.34-44, nov. 1980.

 

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PEREIRA, A. M. S.; LUCA, S. J. Análise de trihalometanos em água de abastecimento público. CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA SANITÁRIA AMBIENTAL, 15., 1989, Belém. Anais... Rio de Janeiro: ABES, 1989.

 

SANTOS, Carlos Lopes. Trihalometanos: resumo atual. Engenharia Sanitária, v. 26, p. 190-194, jun. 1987.

 

 

 

Autores

 

Agenor Zarpelon,

administrador de empresas e químico industrial, especialista em Gestão Empresarial pela FGV, e em Gestão Ambiental pela UFPR, gerente de produção da Unidade de Serviço de Produção de Água de Curitiba e Região Metropolitana

da Sanepar

 

Eloize Motter Rodrigues,

engenheira química, especialista em Gestão Técnica do Meio Urbano pela PUC-PR e M.B.A. em Gestão Empresarial pela FGV, engenheira de planejamento e desenvolvimento da Unidade de Serviço de Produção de Água de Curitiba e Região Metropolitana da Sanepar.