Medição da Turvação na Água

Medição da Turvação na Água
2023-04-05
Medição da Turvação na Água


Guia Completo para a Medição da Turvação na Água


A turvação é uma das características mais frequentemente analisada na água. Uma das primeiras coisas que reparamos na água, é o quão turva ela é. No entanto, a turvação da água tem implicações muito importantes, podendo afetar a forma como a água é desinfetada até à qualidade da água de lagos, rios e oceanos.

Neste guia, iremos mostrar-lhe o que é a turvação, as razões porque é medida, opções para análises e dicas para obter uma maior exatidão nos seus resultados.

O que é a Turvação?

De um modo simplista, a turvação ou turbidez é o grau de opacidade da água. Esta opacidade advém da presença de partículas suspensas na água que não podem ser observadas individualmente. Estas partículas podem ser algas, sujidade, minerais, proteínas, óleos ou até mesmo bactérias.

A turvação é uma medição ótica que indica a presença de partículas suspensas. É medida através de um feixe de luz que atravessa uma amostra, permitindo a quantificação de partículas suspensas. Quanto maior a quantidade de partículas em solução, maior será a sua turvação.

A turvação correlaciona-se com os sólidos suspensos, no entanto, existe diferença entre medir turvação e os Sólidos Suspensos Totais (SST). A medição dos SST é gravimétrica, ou seja, é quantificada a massa de sólidos suspensos na amostra, através de um processo que envolve uma filtração e posterior secagem em mufla.

A Importância da Turvação

A turvação é um parâmetro de referência indicador da qualidade da água em todos os ambientes, desde a estação de tratamento de água potável (ETA) até à monitorização ambiental.

O principal objetivo do tratamento de água potável é a remoção e redução da turvação. Através de processos de tratamento, é medida em diversos estágios para determinar a eficiência do tratamento e para adequar aos valores considerados por lei. A matéria suspensa (solos, algas, etc) na água reduz a eficácia de desinfetantes químicos e pode agir como portador de bactérias e parasitas. Estas partículas suspensas são evidenciadas na água quando esta aparenta estar turva e possui um valor elevado de turvação. 

Quando falamos de monitorização ambiental, a turbidez ou turvação é um parâmetro de máxima importância, sendo um indicador de poluição. Por exemplo, eventos como tempestades trazem sedimentos de locais próximos, como locais de construção, etc., o que pode influenciar negativamente a vida aquática que existe no fundo da água, exigindo a realização de dragagem.

 

Os impactos de construções próximas são tão significativos, que a USEPA (Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos) exige que muitos locais de construção com mais de 4000 m2, monitorizem a turbidez após grandes tempestades para garantir que cumprem a lei.

A turvação não só é um parâmetro importante para a qualidade da água potável, efluentes e na monitorização ambiental, como também é útil para os produtores de vinho, assim como outros setores ligados à indústria alimentar e bebidas.

Como medir a Turvação?

Há muitos métodos para medir a turvação. Podemos utilizar métodos visuais para quantificar o quão turva uma água está. Alguns métodos visuais são ideais para utilizar em campo, como por exemplo o disco de Secchi. Este método consiste num disco que é mergulhado na água até que não esteja mais visível. A profundidade à qual o disco deixa de estar visível é a profundidade Secchi. Este método é subjetivo e funciona apenas em águas mais lentas e em águas naturais de baixa turbidez.

A melhor forma de medir a turvação numa grande variedade de amostras, é através de um turbidímetro. Os medidores de turvação utilizam uma luz e um foto-detetor para medir a refração da luz, sendo a leitura dada em unidades de turvação, como Unidades Nefelométricas de Turvação (NTU) ou Unidades de Formazina de Turvação (FTU).

Como Reduzimos a Turvação?

Muitos esforços para reduzir a turvação estão relacionados com a prevenção de eventos de escoamento. As estações de água potável e efluentes tratam a água bruta para reduzir a sua turvação; existem valores limite que são impostos por lei, para garantir a segurança da água potável e a eficiência do processo. Um dos primeiros passos para o tratamento de água potável é a remoção de partículas suspensas na água.

O processo de clarificação consiste na mistura da água com um coagulante, normalmente um sal, sendo o sulfato de alumínio frequentemente utilizado. O solo e outras partículas possuem cargas negativas que se repelem, provocando a dispersão de pequenas partículas. A adição de sal neutraliza o material suspenso, permitindo a agregação das partículas e consequentemente, formação de partículas cada vez maiores conhecidas como flocos. Este processo é conhecido por floculação. Após a etapa da floculação, a água passa através de uma bacia de sedimentação, onde ocorre a remoção dos flocos nos meios filtrantes.

Se a água bruta possui naturalmente um baixo nível de turbidez (caso da água subterrânea), o processo de sedimentação pode ser dispensado, com economia de tempo e dinheiro. Após a remoção da maioria das partículas dissolvidas, a água passa através de um filtro final que remove até 99.5% dos sólidos suspensos restantes.

A USEPA exige que 95% da água potável apresente uma leitura de turvação menor do que 0.5 NTU, e que não exceda 5 NTU a qualquer momento, num período mensal.

Escolha do Medidor de Turvação

Os medidores de turvação são dispositivos que possuem uma fonte de luz, lentes e um detetor localizado a 90º a partir da fonte de luz, que funcionam em conjunto para medir a turvação de uma amostra. Quando uma amostra é colocada na frente de uma fonte de luz, algumas das partículas na amostra dispersam a luz de forma a atingir o detetor a 90º. O detetor determina a quantidade de luz dispersa e compara a leitura com referência a um padrão numa curva de calibração.

Alguns medidores incorporam outro detetor a 180º para contar a luz transmitida. Isto pode ajudar com amostras que possuam alto nível de turbidez, para corrigir a luz perdida devido a atenuações e reflexões. Medições de turbidez em 90º e 180º são chamadas de método ratio.

A medição da turvação é simples e envolve apenas alguns passos:

- Calibre o medidor com os respetivos padrões.
- Encha a cuvete com a amostra.
- Limpe o exterior da cuvete; no caso de estar a trabalhar com amostras com níveis baixos de turvação, use óleo de silicone no exterior da cuvete.
- Coloque a cuvete dentro do medidor e faça a leitura.

Padrões de Turvação

Os padrões de turvação são uma parte igualmente importante da medição. A maioria dos padrões de turvação são feitos de formazina, um polímero sintético com um tamanho de partícula uniforme. O polímero é feito de hidrazina e hexametiletilenotetramina. As organizações que regulamentam as normas ISO, EPA e ASBS, adotaram este composto como padrão devido à sua consistência. Uma suspensão de 1.25 mg/L de sulfato de hidrazina e 12.5 mg/L de hexametiletilenotetramina em água possui a turvação de uma Unidade Turbidimétrica de Formazina (FTU).

No entanto estas substâncias são potencialmente carcinogénicas e mutagénicas. Por isso a HANNA Instruments adotou padrões modernos AMCO-AEPA-1, os quais não contêm substâncias classificadas como perigosas para a saúde e para o ambiente, sem propriedades de persistência, bioacumulação e toxicidade (PBT) e não é muito persistente e muito bioacumulável (mPmB).

Outras unidades turbidimétricas são baseadas em FTUs, mas a sua base varia de acordo com o método usado. Há muitas unidades diferentes, como os exemplos seguintes:


- Unidade Turbidimétrica Nefelométrica (NTU): Unidade igual a FTU, mas medida usando um turbidímetro concebido para atender aos padrões da EPA.
- Unidade de Taxa de Turbidez Nefelométrica (NTRU): unidade baseada na EPA que usa o método de razão para determinar a turbidez.
- Unidades Nefelométricas de Formazina (FNU), igual a FTU, mas mede usando padrões ISO 7027 para o tipo do medidor.
- Sociedade Americana de Químicos Fabricantes de Cerveja (ASBC-FTU): Utiliza padrões ASBC para o tipo de turbidímetro.

É importante decidir qual método deseja adotar na escolha do seu turbidímetro. Existem muitos tipos de medidores de turvação, mas dois destes são os mais comuns: os que adotam a norma EPA 180.1 e os que adotam a ISO 7027. É importante referir que os medidores não são aprovados individualmente por estes organismos, simplesmente obedecem aos requisitos estabelecidos para os padrões estabelecidos.

Medidores de Turvação – Conformidade EPA

A norma EPA 180.1 é utilizada para determinar a turvação em amostras de água potável, terra, superfície, resíduos e água do mar.

 HI98703-02  Medidor de turvação (EPA)

A opção HANNA sugerida, o medidor HI98703-02, foi concebido para a medição de valores entre 0 e 40 NTUs, sendo ideal para amostras de turvação de gama baixa.

O HI98703-02 é fornecido com o kit te teste completo: com cuvetes de amostra com tampas, cuvetes de calibração, óleo de silicone, pano para limpeza de cuvetes, pilhas, adaptador de energia, manual de instruções e mala rígida para transporte.

Adicionalmente, estes medidores precisam seguir os seguintes parâmetros (Resumo de Métodos para a Determinação de Substâncias Inorgânicas em Amostras Ambientais):

  • Fonte de luz a partir de uma lâmpada de tungstênio que opera numa temperatura de cor entre 2200-3000ºK.
  • A distância percorrida pela luz incidente e a luz dispersa na amostra não pode exceder um total de 10 cm.
  • Detetor: Centralizado em 90º da luz incidente e não pode exceder ±30° dos 90º. O detetor, e sistemas de filtro, se usados, devem ter um pico espectral entre 400 nm e 600 nm.
  • A área sensitiva do instrumento deve permitir a deteção de uma diferença de turbidez de 0.02 NTU ou menos, em águas que possuam um nível de turbidez menor que uma unidade.

Com base nos parâmetros anteriores podemos dizer que os medidores em conformidade com a EPA são:

 (+) Ideais para medições em gama baixa, como em amostras de água potável.
 (+) Conforme os padrões EPA para relatórios.
 (–) Menos eficaz com amostras coloridas, devido à absorbância de luz branca.

Medidores de Turvação - Conformidade ISSO (adotado em Portugal)

 

Os medidores em conformidade com a norma ISO são outro tipo de medidores de turvação comuns. Estes medidores possuem parâmetros semelhantes aos da EPA, com algumas diferenças importantes:

  • O comprimento de onda da fonte de luz tem de ser um LED infravermelho de 860 nm. Note que esta é tecnicamente uma luz não visível, mas sim uma radiação infravermelha (IR).
  • A banda espectral da radiação incidente deve ser menor ou igual a 60 nm.

Os medidores em conformidade com a ISO também possuem detetores de luz em aproximadamente 90º a partir da fonte de radiação, apesar do método também suportar o uso de detetores em outros ângulos para determinar a quantidade de luz que é atenuada pela amostra (ex: em 0º).

 HI98713-02  Medidor portátil de turvação ISO 7027

O medidor HANNA HI98713-02 apresentado, funcionada em conformidade com o método ISO 7027, com um avançado sistema ótico LED permitindo medições da turvação de elevada precisão.

Fornecido com tudo o que necessita para iniciar, desde logo, os seus testes! O turbidímetro apresenta cuvetes de amostra com tampas, cuvetes de calibração, óleo de silicone, pano para limpeza de cuvetes, pilhas, adaptador de energia, manual de instruções e mala rígida para transporte.

Em resumo, os medidores ISO:

(+) Utilizam um LED infravermelho que elimina a interferência por cores da amostra.
(+) Suporta o método Ratio, permitindo maior precisão em amostras com altos níveis de turbidez.
(–) Não aceite para relatórios de conformidade com a EPA-US.

Para uma seleção acertada é necessário consultar uma agência de regulamentação e confirmar se os valores de turvação são adequados para os relatórios. Ambos os medidores podem utilizar padrões AMCO-AEPA-1.

Dicas para uma maior exatidão nas medições

1.   Cuvetes de qualidade

Como referido anteriormente, ao medir a turvação estamos a medir a opacidade de uma amostra causada por sólidos suspensos. Para tal é necessário um frasco que contenha a amostra. Assim, à semelhança do que acontece nos testes colorimétricos para cloro ou CQO, utilizam-se células ou cuvetes para a amostra.

As cuvetes são uma parte crítica da equação, pois a luz passa através dela, como pela amostra. As cuvetes devem estar limpas e sem riscos ou impressões digitais. Estes fatores interferem com a luz, levando a resultados errados. Para evitar essa situação, aconselhamos a substituição de qualquer cuvete que apresente imperfeições.

2. Lubrifique as suas cuvetes

Riscos visíveis e imperfeições no vidro podem afetar as leituras de turvação. Estes riscos mesmo que microscópicos são extremamente relevantes se efetuar medições em amostras de gama baixa, como a água potável.

Para disfarçar pequenas imperfeições no vidro pode ser utilizado o óleo de silicone. Pois, uma vez que este óleo possui o mesmo índice de refração do vidro não interfere nas leituras. Para tal basta colocar algumas gotas de óleo sob a cuvete e em seguida passar um pano que não largue pelos. Uma vez feito corretamente, deverá ter uma cuvete virtualmente seca, sem que o óleo esteja visível.

NOTA: É importante referir que a técnica sugerida apenas faz sentido no caso de pequenas imperfeições no vidro, pelo que, para os riscos maiores deverá ser substituída a cuvete.

3. Utilização de padrões de turvação novos

Uma boa calibração é fundamental para obter resultados exatos e precisos, pelo que, apresentamos algumas considerações relativamente aos padrões a utilizar.

Os padrões baseados em formazina são de carácter perecível, o que significa que terá de substituí-los ao fim de um determinado período de tempo. Os métodos da EPA determinam que os padrões de formazina (a 40 NTU) feitos internamente devem ser preparados com periodicidade mensal e que quaisquer diluições, devem ter preparação diária. Posteriormente, os padrões de formazina tendem a coagular e a depositar no fundo do recipiente.

Os padrões AMCO-AEPA-1 HANNA que fornecemos com os nossos equipamentos, e que se encontram disponíveis comercialmente, vêm numa cuvete. Os padrões AMCO têm um período de validade superior comparativamente com os padrões caseiros de formazina, permitindo alguns anos de uso (cerca de 3 anos).

Considere sempre os padrões com certificado de análise (COA) e data de validade.

4. Limpeza de cuvetes

Na determinação do parâmetro turvação é muito importante a limpeza das cuvetes após a sua utilização. As manchas presentes nas cuvetes podem absorver a luz ou dispersá-la, originando medições de turvação em cuvetes de vidro sujo, o que interfere nos resultados. É crucial que as cuvetes estejam perfeitamente limpas para realizar uma medição precisa.

Se ocorrer formação de manchas no vidro, use um ácido diluído ou outro agente de limpeza na sua remoção. Uma vez limpas, proceda a um enxaguamento final com água livre de turbidez, como por exemplo água desionizada de alta pureza filtrada com membrana de ≤ 0.2 µm.

 HI93703-50   Solução de limpeza para cuvetes

5. Método Ratio

À medida que a quantidade de partículas suspensas numa amostra aumenta, a amostra tende a dispersar, absorver ou refletir a luz. Esta “perda” de luz pode causar medições de turbidez com desvios do valor real.

A resolução deste problema passa por efetuar uma diluição com água desionizada. Uma vez diluída, a amostra é medida como padrão e corrigida pelo fator de diluição. Por requerimento da EPA 180.1, qualquer amostra com valor acima de 40 NTU deve ser diluída para realizar a medição.

Outra forma de compensar a luz perdida ou atenuada é o uso do método ratio. Muitos medidores são equipados com outros detetores em ângulos diferentes para determinar e compensar a luz perdida. Medidores que utilizam este método estão de acordo com o Standard Method 2130B e USEPA.

6. Evitar a formação de condensação nas cuvetes

A formação de condensação dentro das cuvetes afeta a medição da turvação, o que ocorre no caso de amostras a baixas temperaturas. A condensação no exterior do vidro obscurece as amostras, originando leituras erradas.

Para evitar que isto aconteça, passe um pano (limpo e sem pelos) na parte de fora da cuvete. A lubrificação da cuvete também ajuda a reduzir a condensação.

 HI731318  Pano para limpeza de cuvetes


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