ads:
UNIVERSIDADE DE MOGI DAS CRUZES
HOSNEY DE OLIVEIRA SANTOS
CARACTERIZAÇÃO PRELIMINAR DAS SUBSTÂNCIAS
HÚMICAS AQUÁTICAS DOS RIOS BIRITIBA E PARAITINGA
Mogi das Cruzes, SP
2006
ads:
Livros Grátis
http://www.livrosgratis.com.br
Milhares de livros grátis para download.
UNIVERSIDADE DE MOGI DAS CRUZES
HOSNEY DE OLIVEIRA SANTOS
CARACTERIZAÇÃO PRELIMINAR DAS SUBSTÂNCIAS
HÚMICAS AQUÁTICAS DOS RIOS BIRITIBA E PARAITINGA
Dissertação apresentada à Universidade
de Mogi das Cruzes, como parte das
exigências do Programa de Pós-
Graduação para obtenção do grau de
mestre em Biotecnologia.
Orientador Prof. Dr. André Fernando Oliveira
Mogi das Cruzes, SP
2006
ads:
FINACIAMENTO:
Governo do Estado de São Paulo (Secretaria da
Educação e Cultura), Projeto Bolsa Mestrado.
DEDICATÓRIA
Aos meus pais, Altino José dos Santos (in memorian) e Maria de Oliveira
Ramos dos Santos (in memorian), pelo carinho e empenho dedicados ao longo de
suas vidas para realização do sonho de ver-me graduado.
Às minhas irmãs: Zenilda, Geni, Silvia e Yara, pelo amor incondicional e pelo
orgulho, que com certeza têm por mim.
Aos meus amigos: Olivério, Cida, Rubia, Régis, Edimilson, Rudnei e Rostein
pelo incentivo com palavras ternas nos momentos mais difíceis.
À minha amada esposa Alline, pela paciência, compreensão e por entender a
importância deste trabalho.
A todos vocês, com muito amor e carinho dedico este trabalho.
AGRADECIMENTOS
Ao meu professor orientador professor Dr. André Fernando de Oliveira, que
acreditando nas minhas potencialidades, apoiou-me e incentivou-me para que hoje
este trabalho se tornasse realidade.
Ao Governo do Estado de São Paulo pela concessão de bolsa de estudo
através do projeto Bolsa-Mestrado.
À Daniela, técnica do CIIB, que, sempre solícita, abria mão de suas atividades
para auxiliar-me na realização dos espectros de infravermelho.
À professora Dra. Elisa Espósito e ao professor Dr. Flávio Aparecido
Rodrigues, pelas dicas valiosas no exame de qualificação.
Ao professor Dr. Antonio Carlos F. Caíres, por disponibilizar o equipamento
de espectroscopia de infravermelho, indispensável neste trabalho.
À professora Dra. Astréa F. de Sousa Silva, por sempre se dispor a
esclarecer-me dúvidas.
Aos técnicos do LaPeQ, Débora, Jonas, Josimara e Mônica pelo auxílio
incondicional.
Aos colegas de Laboratório: Aline, Alexandre, Ana, Crispim e Leandro, pela
amizade e por proporcionarem, cada um à sua maneira, um agradável convívio.
Aos funcionários da secretaria, em especial à Denise, Renata, Fernanda e
Paulo, por sempre me atender com um grande sorriso.
Aos Amigos da E. E. Marlene Camargo Ribeiro, em especial à Zilá, Gilberto,
Simone Bertoldo, Andréa Nazuto e Adelaide, que sempre torceram pelo meu
sucesso.
Aos amigos do SESI-397, Valmir Meira e Edson Sallada, que sempre me
apoiaram com palavras de incentivo, motivação e carinho.
A todos que de forma direta ou indireta contribuíram para realização desse
trabalho.
Muito Obrigado!
RESUMO
Devido ao crescimento do consumo de água tratada, o Governo do Estado de São
Paulo, ampliou o sistema de abastecimento, construindo dois novos reservatórios
formados pelos rios Biritiba e Paraitinga, que juntos com os reservatórios de Jundiaí,
Taiaçupeba e Ponte Nova integram o sistema produtor Alto Tietê muito importante
para o abastecimento das cidades da Grande São Paulo, podendo beneficiar mais
de 4 milhões de pessoas. Os agentes químicos usados no tratamento de água são
grandes responsáveis pela concepção dos trihalometanos (THM), substâncias
cancerígenas formadas pela interação dos halogenados com compostos orgânicos
presentes na água, principalmente, substâncias húmicas aquáticas (SHA). Assim,
este trabalho teve como objetivo caracterizar preliminarmente as substâncias
húmicas aquáticas (SHA) de dois rios que formam os reservatórios de Biritiba e
Paraitinga. A caracterização foi realizada por espectroscopia na região da luz
ultravioleta e visível (UV-VIS), através do Log A, razões E
4
/E
6
e E
2
/E
4,
e por
espectroscopia no Infravermelho (IR) com método semiquantitativo. As análises
quimiométricas realizadas com os espectros de UV-VIS e de IR, permitiram sugerir
que as Substâncias Húmicas (SH) nos dois rios apresentam grupos funcionais,
massa molecular e grau de condensação distintos para os rios e também para os
diferentes pontos de coleta. Essas mudanças estão estritamente associadas à
sazonalidade e as ações antrópicas.
Palavra-chave: Substância Húmica, Quimiometria, Infravermelho, UV-VIS
ABSTRACT
Because of the growth in treated water consumption, the Government of the State of
São Paulo, extended the supply system. They built two new reservoirs on the rivers
Biritiba and Paraitinga, which will be integrated with the Jundiaí, Taiaçupeba and
Ponte Nova rivers to produce the Alto Tiete system. This system is very important to
supply cities the ouskirts of São Paulo, which benefits more than four million people.
The chemical agents used in the treatment process of water are the main responsible
for the formation of the trihalomethanes (THM), a cancerous substances formed by
the interaction of the halogenatos with compost organic that exust by the water,
mainly in the form of Aquatic Humic Substances (ASH).
This work had as objective preliminary characterizes the Aquatic Húmic Substances
(ASH), of the two rivers that form the reservoirs of Biritiba and Paraitinga. The
characterization was carried through the UV-VIS spectroscopy, through the Log A
(absorbance), the relatively high UV-VIS absorbance E
4
/E
6
and E
2
/E
4
, and by infrared
spectroscopy (FTIR), with semi quantitative method. The Chemometric analysis can
be found in the with the spectra of UV-VIS and of IR, allowed us to suggest that the
Húmic Substances (SH) in the two rivers, presented functional groups, molecular
mass and amout of distinct condensation for the rivers and also for the different
sample points. Those changes are strictly associated with seasonal variations and
human actions.
Keywords: humic substances, chemometric, Infrared UV-VIS.
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Propriedades gerais das substâncias húmicas e efeitos causados
ao solo ...................................................................................................25
Tabela 2 - Principais subprodutos decorrentes da cloração da água ......................31
Tabela 3 - Valores da espessura e massa das pastilhas em mg para cálculo
de absortividade molar...........................................................................65
Tabela 4 - Valores de inclinação linear (y) e r
2
,para as correlações das
diversas bandas de absortividade Operacional dos pontos de
coleta P26 e P27 do rio Paraitinga........................................................68
Tabela 5 - Valores de inclinação linear (y) e r
2
,para as correlações das
diversas bandas de absortividade Operacional do ponto de coleta
P32 do rio Biritiba...................................................................................69
Tabela 6 - valores de variância acumulada para o tratamento realizado sem o
3435 cm
-1
. ..............................................................................................72
LISTAS DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1- Mapa dos Reservatórios da região de Mogi das Cruzes (Sistema
Produtor Alto Tietê)................................................................................18
Figura 2 - Mapa do Estado de São Paulo. Região A, micro região que engloba
o Sistema produtor Alto Tiete.................................................................18
Figura 3 - modelo estrutural do ácido fúlvico (STENVESON,1982). .........................26
Figura 4 - modelo estrutural do ácido húmico (STEVENSON,1982).........................28
Figura 5 - Curva dos graus de dissociação do ácido hipocloro (α
0
) e hipoclorito
(α
1
), com pKa =7,53 ..............................................................................30
Figura 6 - Modelos estruturais moleculares formadas a partir da cloração da
água em associação com as SHA. ........................................................32
Figura 7 - Estrutura molecular de um homopolímero (Celulose)..............................33
Figura 8 - Estrutura molecular de um heteropolímero (Rafinose)..............................33
Figura 9 - Os três percussores básicos formadores da lignina..................................34
Figura 10 - Unidades poliméricas da lignina..............................................................34
Figura 11 - Modelo de uma estrutura de lignina proposta por H. Nimz .....................35
Figura 12 - As quatro vias de degradação da lignina (STEVENSON 1982)..............39
Figura 13 - Decomposição da matriz X em outras menores de escores
(amostras),de pesos (peso das variáveis) e a matriz de resíduos.........45
Figura 14 – Diagrama Esquemático do Sistema de Extração das SHA. (A)
Reservatório depolipropileno; (B) torneira; (C) coluna com resina
XAD-7; (D) reservatório para coleta do percolado. ................................49
Figura 15 – Gráfico da quantidade de SHA produzida no rio Biritiba nos pontos
de coleta P32 e PEE em 20 litros de amostra........................................51
Figura 16 – Gráfico da quantidade de SHA produzida no rio Paraitinga nos
pontos de coleta P26 e P27 em 20 litros de amostra.............................52
Figura 17 - Produção de SHA dos rios Biritiba e Paraitinga em função da
precipitação pluviométrica......................................................................52
Figura 18 - Espectro de UV-VIS da solução diluída, ponto de coleta P27, rio
Paraitinga...............................................................................................53
Figura 19 - Espectro de UV-VIS da solução diluída, ponto de coleta P32, rio
Biritiba....................................................................................................53
Figura 20 - Razão E
4
/E
6
das amostras coletadas do rio Biritiba com variação
entre os pHs>8,0 e pH<4,0....................................................................54
Figura 21 – Gráfico de comparação entre as razões E
2
/E
4
, E
3
/E
5
e E
4
/E
6
para os
valores obtidos nos espectros de UV-VIS do ponto de coleta P26
do rio Paraitinga....................................................................................56
Figura 22 – Gráfico de comparação entre as razões E
2
/E
4
, E
3
/E
5
e E
4
/E
6
para os
valores obtidos nos espectros de UV-VIS do ponto de coleta P27
do rio Paraitinga.....................................................................................56
Figura 23 – Gráfico de comparação entre as razões E
2
/E
4
, E
3
/E
5
e E
4
/E
6
para os
valores obtidos nos espectros de UV-VIS do ponto de coleta P32
do rio Biritiba..........................................................................................57
Figura 24 – Gráfico de comparação entre as razões E
2
/E
4
, E
3
/E
5
e E
4
/E
6
para os
valores obtidos nos espectros de UV-VIS do ponto de coleta PEE
do rio Biritiba..........................................................................................57
Figura 25 – Gráficos de correlação entre as razões E3/E5 e E4/E6, (A) ponto
de coleta P26, (B) ponto de coleta P27 do rio Paraitinga. ....................58
Figura 26 – Gráficos de correlação entre as razões E3/E5 e E4/E6,(A) ponto de
coleta PEE, (B) ponto de coleta P32 do rio Biritiba................................58
Figura 27 - Espectros de UV-VIS com uso da relação matemática Log (A), para
os pontos de coleta (A) P26 e (B) P32 referentes aos meses de
setembro, outubro, dezembro de 2004 e Janeiro de 2005 ...................59
Figura 28 – Espectros de Infravermelhos sem tratamento matemático. A reta
tracejada representa a linha base subtraída..........................................60
Figura 29 – Espectros de Infravermelhos do rio Biritiba ponto de coleta P26. ..........61
Figura 30 – Espectros de Infravermelhos do rio Biritiba ponto de coleta P27. ..........62
Figura 31 – Espectros de Infravermelhos do rio Biritiba ponto de coleta P32. ..........63
Figura 32 – Espectros de Infravermelhos do rio Biritiba ponto de coleta PEE. .........63
Figura 33 - Gráfico de absortividade molar nas bandas de absorção 3435 cm
-1
,
3066 cm
-1
, 2142 cm
-1
,1612 cm
-1
,1384 cm
-1
, 1261cm
-1
,1054 cm
-1
e
550 m
-1
do ponto de coleta P26 do rio Paraitinga. .................................66
Figura 34 - Gráfico de absortividade molar nas bandas de absorção 3435 cm
-1
,
3066 cm
-1
, 2142 cm
-1
,1612 cm
-1
,1384 cm
-1
, 1261cm
-1
,1054 cm
-1
e
550 m
-1
do ponto de coleta P27 do rio Paraitinga. .................................66
Figura 35 - Gráfico de absortividade molar nas bandas de absorção 3435 cm
-1
,
3066 cm
-1
, 2142 cm
-1
,1612 cm
-1
,1384 cm
-1
, 1261cm
-1
,1054 cm
-1
e
550 m
-1
do ponto de coleta P32 do rio Biritiba........................................67
Figura 36 - Gráfico de absortividade molar nas bandas de absorção 3435 cm
-1
,
3066 cm
-1
, 2142 cm
-1
,1612 cm
-1
,1384 cm
-1
, 1261cm
-1
,1054 cm
-1
e
550 m
-1
do ponto de coleta PEE do rio Biritiba.......................................67
Figura 37 - Gráficos das correlações das absortividades operacionais do ponto
P27. (A) correlação entre a banda de 1612 cm
-1
com as bandas
de 3066 cm
-1
, 1261 cm
-1
e 1384 cm
-1
, (B) correlação entre a banda
de 3435 com as bandas 1384 cm
-1
, 1261 cm
-1
, 1054 cm
-1
e 550
cm
-1
........................................................................................................70
Figura 38 - Gráficos das correlações das absortividades operacionais do ponto
P26. (A) correlação entre a banda de 1612 cm
-1
com as bandas de
3066 cm
-1
, 1261 cm
-1
e 1384 cm
-1
, (B) correlação entre a banda de
3435 com as bandas 1384 cm
-1
, 1261 cm
-1
, 1054 cm
-1
e 550 cm
-1
. ......70
Figura 39 - Gráficos de correlações das absortividades operacionais do ponto
PEE. (A) correlação entre a banda de 1612 cm
-1
com as
bandas de 3066 cm
-1
, 1261 cm
-1
e 1384 cm
-1
, (B) correlação entre
a banda de 3435 cm
-1
com as bandas 1384 cm
-1
, 1261 cm
-1
, 1054
cm
-1
e 550 cm
-1
. .....................................................................................71
Figura 40 - Gráficos de correlação de absortividade operacional do ponto P32.
(A) correlação entre a banda de 1612 cm
-1
com as bandas de
3066 cm
-1
, 1261 cm
-1
e 1384 cm
-1
, (B) correlação entre a banda de
3435 com as bandas 1384 cm
-1
, 1261 cm
-1
, 1054 cm
-1
e 550 cm
-1
. .....71
Figura 41 - Gráfico de scores para PCA, sem 3435cm
-1
...........................................73
Figura 42 - Análise de Componentes Principais. Os principais agrupamentos
observados estão dentro das figuras adicionadas................................73
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
AF
Ácido Fúlvico;
AH
Ácido húmico;
ATR
Reflexão total atenuada;
DAEE
Departamento de Água e Energia Elétrica do Estado de
São Paulo;
FTIR
Espectroscopia no Infravermelho com Transformada
de Fourier;
p-h Hidroxilfenila;
HU Húmina;
G Guaiacila;
IR Região do Infravermelho Médio;
PCA Análise de Componentes Principais;
PEE Ponto de coleta estação elevatória (rio Biritiba);
P26 Ponto de coleta 26 (rio Paraitinga);
P27 Ponto de coleta 27 (rio Paraitinga);
P31
Ponto de coleta 31 (rio Biritiba);
P32 Ponto de coleta 32 (rio Biritiba);
P33 Ponto de coleta 33 (rio Biritiba);
SH Substâncias Húmicas;
SHA Substâncias Húmicas Aquáticas;
SVD Decomposição do valor singular;
THM Trihalometanos;
UV-VIS
Espectroscopia de Ultravioleta e Luz Visível;
SUMÁRIO
1 APRESENTAÇÃO ..............................................................15
2 INTRODUÇÃO....................................................................17
2.1 Contexto hídrico (Rio Biritiba e Paraitinga) ........................... 17
2.2 Histórico dos estudos da SHA .............................................. 19
2.3 O vermicomposto ................................................................. 20
2.4 Húmus.................................................................................. 21
2.5 Substâncias húmicas............................................................ 21
2.5.1 Interação das SH na formação de complexo............. 22
2.5.2 Importância das Substâncias Húmicas...................... 24
2.5.3 As principais frações das Substâncias Húmicas (SH) 25
2.6 Ácidos Fúlvicos..................................................................... 26
2.7 Húminas ............................................................................... 27
2.7.1 Ácidos húmicos......................................................... 27
2.8 O Tratamento de Água ......................................................... 28
2.9 A lignina................................................................................ 32
2.10 Biodegradação de resíduos orgânicos no solo ..................... 35
2.11 Microbiologia do solo e a formação das Substâncias
Húmicas ............................................................................... 37
2.12 As quatro vias da biodegradação da lignina ......................... 38
2.13 Métodos de extração das SHA ............................................. 39
2.13.1 Métodos utilizados na extração e concentração de
substâncias húmicas aquáticas................................. 40
2.13.2 Métodos de sorção utilizados na extração e
concentração de SHA ............................................... 40
2.13.3 Espectroscopia na região do UV-VIS ........................ 41
2.13.4 Espectroscopia na região do infravermelho com
transformada de Fourier (FTIR)................................. 42
2.13.5 Quimiometria............................................................. 44
2.13.6 Análises de Componentes Principais ........................ 44
3 OBJETIVO ..........................................................................46
4 METODOLOGIA .................................................................47
4.1 Coleta da amostra ................................................................ 47
4.2 A resina XAD-7..................................................................... 48
4.3 Extração das SHA e Diálise da Amostra............................... 48
4.4 Pré-concentração e preparação da amostra......................... 49
5 RESULTADOS E DISCUSSÃO..........................................51
5.1 Produção de SHA dos rios Biritiba e Paraitinga.................... 51
5.2 Espectros de UV-VIS............................................................ 52
5.3 Razão E
4
/E
6
(465/665), espectros de UV-VIS....................... 54
5.4 Correlação entre as Razões E3/E5 e E4/E6......................... 57
5.5 LOG (A)................................................................................ 58
5.6 Espectroscopia no Infravermelho ......................................... 60
5.7 Absortividade operacional .................................................... 64
5.8 Analise de Componentes Principais (PCA)........................... 72
6 CONCLUSÕES E SUGESTÕES........................................74
BIBLIOGRAFIA....................................................................76
15
1 APRESENTAÇÃO
A água é o elemento fundamental da vida. Seus múltiplos usos são
indispensáveis a um largo espectro das atividades humanas, onde se destacam,
entre outros, o abastecimento público e industrial, a irrigação agrícola, a produção
de energia elétrica e as atividades de lazer e recreação. As crescentes expansões
demográficas e industriais observadas nas últimas décadas trouxeram como
conseqüência o comprometimento das águas dos rios, lagos e reservatórios,
causando assim, dificuldade no tratamento destas águas. A falta de recursos
financeiros nos países em desenvolvimento tem agravado esse problema, devido à
impossibilidade da aplicação de medidas corretivas para reverter à situação.
Portanto, deve-se dar maior prioridade à preservação, ao controle e à utilização
racional das águas doces superficiais. A boa gestão da água deve ser objeto de um
plano que contemple os múltiplos usos desse recurso, desenvolvendo e
aperfeiçoando as técnicas de utilização, tratamento e recuperação dos mananciais.
Estes fatores acontecem na Região da Grande São Paulo, devido ao
crescimento desordenado, trazendo, assim, conseqüências para o meio ambiente e,
direta ou indiretamente, atingindo os contingentes humanos que habitam as cidades
da região. Este crescimento populacional resulta na necessidade de maior demanda
de água para abastecimento. O Governo do Estado de São Paulo recentemente
construiu dois novos reservatórios que integram o Sistema Produtor Alto Tietê,
formados pelos rios Biritiba (localizado entre as cidades de Mogi das Cruzes e
Biritiba-Mirim) e Paraitinga (localizado na região de Salesópolis). Os dois novos
lagos deverão suprir a demanda não atendida pelos reservatórios ativos (Jundiaí,
Ponte Nova e Taiaçupepa).
A água para abastecimento humano requer tratamento e este, por sua vez,
depende de fatores bióticos e abióticos, que regem o funcionamento dos
ecossistemas dos lagos e influenciam diretamente a qualidade da água, sendo um
destes influenciadores, um composto oriundo da degradação biológica do material
orgânico, tanto de origem vegetal como animal, depositado no solo ou na água.
Estas substâncias de estruturas poliméricas com massa molar variável são
denominadas Substâncias Húmicas Aquáticas (SHA), que podem formar os
16
trihalometanos (substância cancerígena) ao interagirem com compostos
halogenados oriundos da pré-cloração da água.
A Universidade de Mogi das Cruzes, através do Laboratório de Química
Analítica (LaPeQ), que integra o Núcleo de Ciências Ambientais (NCA), realiza
pesquisas nos mananciais da região, e neste âmbito foi inserida esta pesquisa com
o objetivo principal de caracterizar preliminarmente as substâncias húmicas dos rios
Biritiba e Paraitinga, através de análises semiquantitativas, com a utilização de
espectroscopia na região do Ultravioleta e da luz Visível (UV-VIS) (e ainda na região
do Infravermelho IR). Os dados obtidos no UV-VIS foram compilados e tratados
matematicamente através do Log de (A), das razões E
4
/E
6
, E
3
/E
5
e E
2
/E
3
.
Os resultados obtidos no IR também foram tratados matematicamente com
correção da linha base, normalização, compensação do caminho óptico e ainda
através destes dados foi possível obter a absortividade operacional. Com os
resultados obtidos pode-se entender que as substâncias húmicas sofrem alterações
influenciadas principalmente pela sazonalidade da região e outras ações antrópicas.
Pode-se, ainda, concluir que os métodos semiquantitativos empregados neste
trabalho mostram eficiência e baixo custo.
17
2 INTRODUÇÃO
2.1 Contexto hídrico (Rio Biritiba e Paraitinga)
A Bacia Hidrográfica do Alto Tietê (figura-1), localizada na região de Mogi das
Cruzes é um importante sistema de sustento de diversas atividades antrópicas, além
de suprir parte do abastecimento de água da Grande São Paulo (figura-2). Devido
ao crescimento no consumo de água tratada, o Governo do Estado de São Paulo,
está ampliando o sistema de abastecimento, formando dois novos reservatórios que
serão formados principalmente pelos rios Biritiba e Paraitinga. A barragem do
primeiro está localizada no município de Biritiba-Mirim, que formará reservatório de
Biritiba que ocupará uma área de 11,4 quilômetros quadrados, com capacidade de
acumular 35 milhões de metros cúbicos de água, drenando uma área de 75
quilômetros quadrados. A barragem do reservatório de Paraitinga está localizada no
município de Salesópolis, possuindo uma área de 6,6 quilômetros quadrados,
acumulando 35 milhões de metros cúbicos de água que drena uma área de 184
quilômetros quadrados gerenciados pelo DAEE (Departamento de Água e Energia
Elétrica do Estado de São Paulo). Os novos lagos integrarão o Sistema Produtor Alto
Tiete, formados pelos reservatórios de Ponte Nova em Salesópolis, de Jundiaí em
Mogi das Cruzes e de Taiaçupeba na divisa de Mogi das Cruzes com Suzano.
18
Figura 1- Mapa dos Reservatórios da região de Mogi das Cruzes (Sistema Produtor Alto Tietê).
Fonte: DAEE.
Figura 2 - Mapa do Estado de São Paulo. Região A, micro região que engloba o Sistema
produtor Alto Tiete.
Região
19
2.2 Histórico dos estudos da SHA
A primeira tentativa para isolar substâncias húmicas (SH) de solo foi realizada
por Achard, em 1776(STEVESON, 1992), quando submeteu uma turfa a solventes
alcalinos e obteve uma solução escura que, por acidificação, se precipitava,
denominada ácido húmico (AH). Achard observou ainda que grande quantidade
desse material poderia ser extraída da turfa em razão de seu alto estágio de
decomposição. Saussure, em 1804 (apud STEVESON), introduziu o termo húmus
para descrever o material orgânico de cor escura proveniente do Solo. Sprengel, em
1826 e em 1837 (STEVESON), fez os primeiros estudos com objetivo da
compreensão da origem e da natureza das Substâncias Húmicas, e concluiu que
solos alcalinos apresentavam maior teor de AH, o que elevava a fertilidade deles.
Mas a maior contribuição de Sprengel para a química dos húmus foi seu
extenso estudo sobre a natureza dos ácidos. Segundo STEVENSON, BERZELIUS
em 1939, desenvolveu trabalhos a respeito das propriedades das substâncias
húmicas como conteúdo elementar e composição de complexos; Mülder em 1862
propôs a seguinte classificação baseada na solubilidade e na cor das SH: húmina,
insolúvel em álcali; ácidos húmicos (castanho e preto), solúveis em álcali; ácidos
crênico e apocrênico, solúveis em água. Berzelius e alguns contemporâneos
acreditavam que as diferentes frações húmicas eram substâncias quimicamente
individuais, e que não continham nitrogênio. Embora equivocado tal conceito
perdurou até o final do século XIX.
Maillard, 1916, segundo STEVENSON, propôs a formação das substâncias
húmicas durante o processo de decomposição de resíduos vegetais. A seguir,
baseado em Maillard, surge o conceito de humificação, também considerando a
formação das substâncias húmicas em razão da atividade de microorganismos.
Shmook (apud STEVENSON, 1982), e outros, propuseram duas teorias para a
explicação da formação do húmus: na primeira, o húmus seria formado de ligninas
modificadas dos resíduos de plantas, e segunda, a partir da reação de celulose com
açúcares. Ainda em 1930, Page, sugeriu o termo “material húmico” para descrever o
material orgânico coloidal de alta massa molecular de coloração escura e “material
não húmico” para substâncias orgânicas sem cor, resultantes da decomposição
20
biológica de resíduos de vegetais e animais, tais como cera e celulose. Fuchs (1930
apud STEVENSON, 1982), e outros propuseram a formação de ácido húmico a partir
de ligninas. Waskman (apud 1936 STEVENSON, 1982), deu importante colaboração
em relação a esquemas de classificação e separação de novos produtos resultantes
da decomposição de resíduos de plantas, solos e misturas geradas em laboratório.
Springer em 1932 conseguiu fracionar o AH em gray humic acid e Brown humic acid
utilizando eletrólitos. Konova, também contribuiu com novos esquemas de
classificação e separação de novos produtos resultantes da decomposição.
2.3 O vermicomposto
O vermicomposto é um adubo orgânico rico em microorganismos,
humificantes alcalinos, fixadores de nitrogênio atmosférico e bactérias
mineralizadoras de potássio, fósforo, ferro e outros minerais que atuam como
nutrientes aos vegetais.
No processo de vermicompostagem, o produto final pode ser definido como
adubo orgânico, obtido por meio do uso do substrato de origem animal ou vegetal,
pré-compostados e posteriormente, processados por minhocas. A partir daí é
produzido o húmus composto coloidal rico em nutrientes formados pelos elementos
nitrogênio, cálcio, magnésio e potássio, oriundos das defecções das minhocas
(Knapper, 1987). As minhocas produzem o vermicomposto que é riquíssimo em
matéria orgânica que reconstitui a estrutura física e biológica do solo. Atuando como
fertilizante natural, o vermicomposto neutraliza o pH e eleva a concentração de
nutrientes, aumentando a resistência das plantas contra pragas e doenças. Em
decorrência, pode haver a diminuição da necessidade da adubação química e uso
de agrotóxicos. Os vermicompostos por sua vez são fontes formadoras de
substâncias húmicas (JORDÃO, 2000).
21
2.4 Húmus.
Derivado do latim, a palavra húmus significa solo e é uma matéria orgânica
resultante da decomposição bioquímicas de animais e vegetais, principalmente da
ação enzimáticas dos vermicompostos presentes no solo.
A matéria orgânica dos solos (MOS), as turfas e os sedimentos consistem em
uma mistura de produtos em vários estágios de decomposição resultante da
degradação química e biológica de resíduos vegetais e animais e da atividade da
síntese de microorganismo que utilizam os resíduos orgânicos como fonte de
energia, sendo processo de decomposição acompanhado de liberação de CO
2
e de
nutrientes contidos nos resíduos orgânicos (MELÉNDEZ, 2003). Por volta de 75 a
90% dos restos orgânicos são constituídos por água. Outras partes das MOS são
constituída por carboidratos, aminoácidos, ácidos alifáticos, proteínas, graxas e
outras, que são denominadas substâncias húmicas (SH), uma série de compostos
de alto peso molecular (MELÉNDEZ, 2003).
2.5 Substâncias húmicas
A base de diferenciação entre substâncias húmicas (SH) das não-húmicas, é
que as últimas são de natureza definida, como aminoácidos, carboidratos, proteínas
e ácidos orgânicos ao passo que as SH são de estrutura química complexa e
polimérica, formada por diferentes classes químicas (STEVENSON,1982).
THURMAN & MALCOLM (1981), definiram substâncias húmicas (SH) como a
porção não-específica, amorfa, constituída de carbono orgânico dissolvido em
solução com pH 2,0 que são adsorvidas em coluna de resina XAD7 ou XAD8 com
altos valores de coeficiente de distribuição. Entretanto, esta definição se contrapõe
às definições de HAYES (1982) e CANELLAS (2001), que em seus trabalhos
afirmam que as SH extraídas do solo sofrem precipitação com pH 2,0 (ácido
húmico). No entanto para THURMAN & MALCOLM (1981) a SH solúvel com pH 2,0
é a fração húmica denominada ácido fúlvico (AF).
22
As SHA podem ser de origem alóctone levada por lixiviação e/ou erosão dos
solos e transportadas aos lagos, rios e oceanos pelas águas das chuvas, por
pequenos cursos de água e pela água subterrânea ou autóctones derivados dos
constituintes celulares da degradação de organismos aquáticos nativos (CHENG,
1977). Embora as substâncias húmicas presentes no solo e na água possuam
similaridade, a diversidade no ambiente de formação e nos compostos de origem faz
com que apresentem diferenças peculiares (CHENG, 1977). A natureza da água dos
rios, dos lagos ou dos mares, e as estações do ano também são fatores
determinantes nos processos de formação e humificação das SHA (THURMAN,
1985).
As SHA possuem composição variada dependendo de sua origem e do
método de extração. Entretanto, as similaridades entre diferentes SHA são mais
significativas que suas diferenças. Geralmente, 90% das SHA dissolvidas em água
são constituídas de ácidos fúlvicos aquáticos (AFA) e o restante 10%, corresponde
aos ácidos húmicos aquáticos (AHA) (MALCOLM,1985).
O AHA difere do AFA em composição elementar, teor de grupos funcionais,
intervalo de massa molecular e outras características. As características do AHA e
do AFA também diferem dessas respectivas frações presentes no solo.
2.5.1 Interação das SH na formação de complexo
A complexação é uma reação do tipo ácido-base de Lewis, dada pela
combinação de um centro coordenante, usualmente metal (ácido de Lewis) e um
ligante (base de Lewis). Os ligantes inorgânicos incluem muitas espécies
comumente encontradas em sistemas de águas naturais (OH
-
, Cl
-
, SO
4
2-
etc.). Os
ligantes orgânicos podem ser moléculas orgânicas (NH
3
,
COOH
-
, OCH
3
-
entre
outras), de origem natural ou introduzida por ações antrópicas. Em geral os
complexos formados por ligantes inorgânicos são mais fracos que os complexos
formados com ligantes orgânicos (FETTER, 1993: DOMENICO e SCHWARTS,
1990).
23
Segundo YONG et al. (1992) o componente orgânico dos constituintes do solo
tem uma alta afinidade por cátions de metais de transição por causa da presença de
ligantes ou grupos que podem formar complexos com esses metais. Aumentando o
pH resultará na ionização de grupos mais ácidos na molécula, que podem complexar
íons metálicos, uma vez que os materiais húmicos sejam polieletrólitos da estrutura
complexa (BLOM et al.1976); por exemplo, Cu
2+
manterá os complexos estáveis
acima de uma faixa de pH (JONES e JARVIS, 1981). De acordo com estes autores a
ordem para estabilidade de complexos metálicos é a seguinte:
De acordo com GRIM (1968) a matéria orgânica pode estar nos solos como
partículas discretas de qualquer tamanho, desde pedaços visíveis a olho nu até
partículas de dimensão coloidal e também como moléculas orgânicas adsorvidas na
superfície das partículas de argila ou intercaladas entre camadas lamelares dos
aluminatos. A maior parte das substâncias húmicas nos solos e sedimentos ocorre
como partículas sólidas que podem ser (STEVENSON, 1995):
1. Como macromoleculares insolúveis;
2. Como complexos macromoleculares associados a cátions di e trivalentes, tais
como Ca
2+
, Fe
3+
e Al
3+
;
3. Em combinação com os minerais formam compostos argila-metal-húmus através
de ligações químicas diversas, tais como, ligações de hidrogênio, força de Van der
Waals, etc. apud Yont et al. (1982).
Os complexos fazem parte de muitos processos biológicos, tal como na
fisiologia das plantas, com o transporte de oxigênio e na fotossíntese. Muitas
enzimas catalisadoras de reações químicas são quelatos, como exemplo a clorofila.
O quelato protege o cátion de outras ligações químicas como as de oxi-
redução, precipitação dentre outras. O processo de complexação de um cátion pode
neutralizar a carga positiva dos metais permitindo que o complexo formado fique
neutro ou mesmo aniônico.
Os quelatos orgânicos naturais apresentam diferentes capacidades de
complexação. Esses agentes incluem poliflavanóides, ligninossulfatos, aminoácidos,
Cu
2+
> Fe
2+
> Pb
2+
> Ni
2+
> Co
2+
> Mn
2+
, Zn
2+
24
ácidos húmicos, ácidos fúlvicos, polissacarídeos, entre outros. Os principais agentes
quelantes orgânicos utilizados na agricultura são os aminoácidos e proteínas
hidrolisados, ácidos húmicos e ácidos fúlvicos, nos ácidos húmicos ou fúlvicos, a
complexação ocorre devido principalmente às interações realizadas com os grupos
funcionais carboxílicos (COOH) e hidroxilas (OH), (Apud, MELENDEZ e SOTO,
2003).
2.5.2 Importância das Substâncias Húmicas
As substâncias húmicas representam a principal forma de matéria orgânica
disponível distribuída no planeta Terra. Elas não são apenas encontradas em solos,
mas também em águas naturais, turfas, pântanos, sedimentos aquáticos e
marinhos. As substâncias húmicas são ambientalmente importantes pelos seguintes
fatores: influenciam a biodisponibilidade de metais do solo para plantas e
organismos de micro e da macrofauna
(ROCHA e ROSA, 2003); influenciam na
toxidade de alguns metais, formando complexos com diferentes labilidades relativas,
reduzindo a toxidade de certos metais como Cu
2+
e Al
3+
para organismos aquáticos e
solos (BLOOM, MCBRIDGE & WEAVER, 1979); exercem função no transporte, no
acúmulo e na concentração de espécies metálicas no ambiente; atuam na redução
de espécies metálicas para atmosfera (como exemplo o CO
2
); facilitam o mecanismo
de sorção no solo de gases orgânicos e inorgânicos presentes na atmosfera; em
altas concentrações durante o processo de tratamento de água podem reagir com o
cloro (pré-cloração), produzindo composto orgânicos halogenados (trihalometanos,
THM) os quais possuem características cancerígenas; interagem com compostos
orgânicos antrópicos (pesticidas e herbicidas), por efeito de adsorção, solubilização,
hidrólise, processos microbiológicos e fotossensibilizante; contribui na dispersão, na
mobilidade e no transporte dos compostos orgânicos, cooperam na dispersão, na
mobilidade e no transporte de produtos orgânicos nos ambientes aquáticos e
terrestres (LACORTE & BARCELO, 1995.); controla as propriedades físico-químicas
do solo e de sedimentos (vide Tabela 1).
25
Tabela 1 - Propriedades gerais das substâncias húmicas e efeitos causados ao solo
2.5.3 As principais frações das Substâncias Húmicas (SH)
No solo, as SH podem ser divididas em três principais frações: os ácidos
húmicos, definidos operacionalmente como a fração da SH solúvel em meio alcalino
diluído, mas que precipita pela acidificação do extrato diluído; os ácidos fúlvicos,
fração que permanece na solução quando o extrato alcalino é acidificado; e a
húmina, que é a fração não extraída por ácido ou álcali diluída.
Propriedades
Observações
Efeito no solo
Cor
A coloração escura do solo Retenção de calor, auxiliando
é causada pelas SH
na germinação de sementes
Retenção de água Podem reter água até 20 Evita a erosão e mantém a umidade
vezes sua massa
do solo
Combinação com Cimentam partículas do solo Permitem troca de gases e aumentam
argilominerais formandos
agregados
a permeabilidade do solo
Quelação
Formam complexos estáveis Melhoram a disponibilidade de nutrientes
com o Cu
2+
, Mn
2+
, Zn
2+
e
outros cátions polivalentes
para as plantas maiores
Insolubilidade em Devido a sua associação com Pouca matéria orgânica é lixiviada
água
Argila e sais de cátions di e tri
valentes
Ação tampão Têm função tamponante em
amplos intervalos de pH
Ajudam a
manter as condições
reacionais do solo
Mineralização A decomposição da MO Fornecimento de nutrientes para o
fornece CO
2
, NH
4
+
, NO
3
-
crescimento das plantas
PO
4
3-
e SO
4
2-
26
2.6 Ácidos Fúlvicos
Os ácidos fúlvicos se distinguem dos ácidos húmicos por sua coloração mais
clara, por possuir menor massa molecular e menor quantidade de carbono (menos
de 55%) e por ter boa solubilidade em água, álcool, álcalis e ácidos minerais. Os
ácidos fúlvicos, porção colorida remanescente da separação dos ácidos húmicos por
precipitação em meio ácido, tem composição definida; são solúveis em água e em
soluções alcalinas, apresentam alto teor de grupos funcionais contendo oxigênio
(figura-3), tais como carboxilas, hidroxilas fenólicas e carbonilas de vários tipos
(STEVENSON, 1982). Geralmente a massa molar do AF situa-se no intervalo de
800-1000 DA, (SWIFT, 1985; WERSHAW & AIKEN,1985). Na figura 3 é apresentado
um modelo da estrutura do ácido fúlvico.
Os ácidos fúlvicos pertencem ao grupo dos ácidos hidroxicarboxilicos e com a
hidrólise ácida formam substâncias redutoras e furfural. Os AF se caracterizam pela
presença de uma fração nuclear pouco pronunciada com predomínio de cadeias
laterais (alifáticas), por isso consideram-se os AF como representantes menos
maduros (degradação incompleta) dos grupos das substâncias húmicas
(MELÉNDEZ, 2003). Portanto, não há duvidas sobre os ácidos fúlvicos serem
grupos independentes de materiais húmicos com propriedades distintas dos ácidos
húmicos (MELÉNDEZ, 2003). As propriedades comuns entre ácidos húmicos e
ácidos fúlvicos são essencialmente a presença de alguns grupos estruturais
semelhantes; a falta de homogeneidade estrutural; e a possibilidade de
fracionamento por procedimentos distintos (precipitação fracionada, utrafiltração,
eletroforese, cromatografia e outros).
HOOC
COOH
COOH
OH
OH CH
3
COOH
OH
COOH
HOOC
O
OH
O
Figura 3 - modelo estrutural do ácido fúlvico
(STENVESON, 1982).
27
2.7 Húminas
A húmina é um material orgânico presente no solo de coloração escura,
insolúvel em álcalis, e ácidos, sendo mais solidamente unida com a parte mineral do
solo, principalmente material argiloso. Engloba os grupos de substâncias que são
extraídas com soluções alcalinas de solos descalcificados.
Diversas investigações sobre as huminas nos solos demonstram que seus
resíduos, depois da extração dos ácidos húmicos solúveis em álcali, são tratados
com H
2
SO
4
, HNO
3
ou HF, para romper as interações das substâncias húmicas com
os silicatos; depois estes resíduos que contêm huminas são tratados com soluções
alcalinas da qual se extraem novamente os ácidos húmicos (MELÉNDEZ, 2003).
As huminas dos solos representam em si ácidos húmicos extraídos do solo
que perdeu sua capacidade de dissolução em solução alcalina, por esta estar
associada fortemente com a parte mineral do solo. Portanto os grupos de
substâncias orgânicas denominadas huminas são representados pelos ácidos
húmicos (Apud, MELÉNDEZ e SOTO, 2003).
2.7.1 Ácidos húmicos
Os ácidos húmicos estão englobados nos materiais que são extraídos dos
solos por diferentes solventes (NaOH, KOH, NH
4
OH, Na
2
HCO
3
, Na
4
P
2
O
4
, NaF e
outros), e quando acidificado com ácidos minerais precipitam (pH <2,0). Apesar da
diversidade dos ácidos húmicos nos diferentes tipos de solo, estes conservam suas
estruturas muito semelhantes. Os grupos característicos dos ácidos húmicos são os
carboxílicos e as hidroxilas fenólicas. Os ácidos húmicos diferem dos ácidos fúlvicos
aquáticos em composição elementar, no teor de grupos funcionais, no intervalo de
massa molecular e em outras características. Geralmente a massa molar do AH
situa-se no intervalo de 2000-3000Da, (SWIFT, 1985; WERSHAW & AIKEN, 1985).
Na figura 4 é apresentado um modelo da estrutura dos ácidos húmicos.
28
Os ácidos húmicos são ácidos polibásicos de fraca dissociação que têm um
ponto de equivalência entre o pH 8,0-9,0. À parte dos grupos carboxílicos, fenólicos
e alcoólicos estão os ácidos húmicos, grupos metoxílicos OCH
3
, cuja quantidade dos
diversos tipos de AH é variável. Foi constatado que o conteúdo dos grupos
metoxílicos são maiores nos AF, 6-8% e menores nos AH já formados 1-2%,
(MELÉNDEZ, 2003).
Figura 4 - modelo estrutural do ácido húmico (STEVENSON,1982).
2.8 O Tratamento de Água
O tratamento de água tem como objetivo a destruição ou inativação de
organismos patogênicos, capazes de produzir doenças, entretanto, implicam na
utilização de substâncias químicas que podem, por sua vez, afetar a saúde daqueles
que a utilizam. O cloro é o agente mais usado, pois em qualquer dos seus diversos
compostos, destrói ou inativa os organismos causadores de enfermidades, sendo
que esta ação se dá à temperatura ambiente e em tempo relativamente curto
(TOMINAGA e MIDIO, 1999).
O
N
O
O
OH
OH
OH
OH
O
O
OH
COOH
COOH
O
N
OH
O
COOH
COOH
O
O
OH
OH
OH
O
OH
OH
OH
O
H
NH
R
NH
2
O
R
COOH
OH
29
Os riscos relacionados ao processo de cloração da água estão associados
muito mais aos seus subprodutos do que aos os agentes utilizados. Existe
normalmente, um grande número de compostos orgânicos na águas brutas, que
podem reagir com o cloro livre levando à formação de diversos subprodutos, entre
eles os denominados trialometanos (THM), que são as principais substâncias
halogenadas que têm sido identificadas nas águas potáveis (Tabela 1), previamente
cloradas, pois o uso do cloro e seus compostos são aplicados logo após a captação
da água (pré-cloração). O processo de pré-cloração da água tem como objetivo a
desinfecção da água, destruição ou inatividade de organismos patogênicos, capazes
de causar doenças ou outros organismos indesejáveis, além da diminuição de
odores logo após sua captação (MEYER, 1994).
Quando o gás cloro é adicionado a uma água quimicamente pura ocorre a
seguinte reação de desproporcionamento (DEGRÉMONT, 1979):
Em solução de pH menor que 2, a forma predominante é o Cl
2
.
O ácido hipocloroso (HOCl), formado pela adição de cloro à água, se dissocia
rapidamente conforme o equilíbrio (DEGRÉMONT, 1979):
A ação desinfetante e oxidante do cloro é devida, principalmente, ao ácido
hipocloroso. Em solução aquosa e valores de pH inferiores a 6,0 a dissociação do
ácido hipocloso é baixa, sendo predominante a forma não dissociada (HClO, 97%);
para o pH 9,0 tendo como forma predominante ClO
-
,
97%, vide Figura 5, (BAZZOLI,
1993; DEGRÉMONT, 1979).
O cloro existente na água sob as formas de ácido hipocloroso e de íon
hipocloroso, ou seja, sua concentração analítica é definida como cloro residual livre
(OPAS, 1987; ROSSINI, 1987). O cloro também pode ser aplicado no tratamento de
água sob as formas de hipoclorito de cálcio e de hipoclorito de sódio, ao que em
contato com água se ionizam (MEYER, 1994).
Cl
2
+ H
2
O
HOCl + H
+
+ Cl
-
HOCl H
+
+ OCl
-
pKa= 7,53, 25
o
C
30
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
0 2 4 6 8 10 12
α0 α1
α
αα
α
Figura 5 - Curva dos graus de dissociação do ácido hipocloro (α
0
) e hipoclorito (α
1
), com pKa
=7,53 .
Os ácidos húmicos e fúlvicos, também denominados de precursores dos
THM, são resultantes da decomposição da vegetação. A maioria destes ácidos
contém radicais cetonas, que podem produzir halofórmios após a reação com o
cloro. Deste modo as THM resultam de uma reação esquematizada da seguinte
forma: (CARSWELL et al., 1997; PERRY, 1982).
Espécie halogenadas + Percussores (SH) Trihalometanos + Sub
produtos:
pH
31
A presença dos THM no meio ambiente aquático em concentrações elevadas
causa a mortalidade de peixes e seres fotossintetizantes podendo atingir o homem
via cadeia alimentar, influindo, também, no transporte, no acúmulo e na
concentração de metais no ambiente, além da labilidade relativa, reduzindo a
toxidade de alguns metais. Assim, é importante caracterizar a concentração, a
distribuição e a especificação de metais em mananciais, principalmente aqueles
utilizados para captação de água destinada ao abastecimento público, visando a
economia, a preservação do ecossistema e a saúde pública (ROCHA, 2003).
A Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos (Enviromental
Protection Agency-EPA) aconselhou que o limite máximo para a soma das
concentrações dos THM deveria ser de 100µ/L na água para o consumo humano
(SINGER & RICHARDSON). No Brasil, a partir da promulgação da Portaria n
o
36 de
19/01/90, do Ministério da Saúde, estabeleceu-se novos padrões de potabilidade da
água, os quais passaram a vigorar em 23/01/92. Conforme essa legislação, o teor
máximo de trihalometanos em água potável foi fixado em 100µ/L (MEYER, 1994),
padrões confirmados pela resolução da portaria N
o
1469, de 29/12/2000, do
Ministério da Saúde, que foi substituída pela portaria 518, do Ministério da Saúde de
25/03/04. Na Tabela 2, pode-se ver alguns exemplos de trihalometanos formados
por halogênios.
Tabela 2 - Principais subprodutos decorrentes da cloração da água
Trialometanos Ácidos haloacéticos
Clororofórmio Áciodo monocloroacético
Bromodiclometano Ácido dicloacético
Dibromoclorometano Ácido ticloacético
Bromofórmio Ácido bromoacético
Haletos de cianogênio Ácido bromocloroacético
Cloreto de cainogênio
Brometo de cianogênio Haloacetonitrila
Dicloroacetonitrila
Halopricinas Tricloroacetonitrila
Cloropicrina Dibromoacetonitrila
Bromopicrina Tribromoacetonitrila
Bromocaloroacetontrila
Hidratos de cloral Halocetonas,haloaldeídos,
Halofenóis
Fonte: SINGER, 1993.
32
Figura 6 - Modelos estruturais moleculares formadas a partir da cloração da água em
associação com as SHA.
2.9 A lignina
A matéria orgânica presente nos solos, turfas e sedimentos consiste em uma
mistura de produtos em vários estágios de decomposição resultante da degradação
química e biológica de resíduos vegetais, principalmente dos lignocelulósicos que
são constituídos por celulose, poliose, lignina e pequenas quantidades de extratos
de sais minerais.
A celulose é o componente mais abundante nos lignocelulósicos (cerca de
50%), sendo um polímero linear (parte amorfo e parte cristalino) formado
exclusivamente por moléculas de anidro-glicose unidas por meio de ligações β-(1-4)-
C
C l
C l
C l
H
C
C l
C l
B r
H
C
B r
C l
B r
H
C
B r
B r
B r
H
triclorometano (clorofórmio)
bromodiclorometano
dibromomonoclorometano
tribromometano
C
C l
C l
I
H
C
B r
C l
I
H
C
C l
C l
I
H
C
B r
B r
I
H
C
I
B r
I
H
C
I
I
I
H
dicloroiodometano
bromocloroiodometano
clorodiiodometano
dibromoiodometano
bromodiiodometano
triiodometano
33
glicosídicas. Estritamente, a celulose é composta por unidades monoméricas de
celobiose que se repetem sempre apresentando o oxigênio que liga aos anéis
glicosídicos.
As polioses (ou hemiceluloses), são compostos que apresentam baixas
massas molares, formadas pelos anidros-açúcares da glicose, manose e galactose
(hexoses), xilose e arabinose (pentoses), podendo apresentar quantidade variáveis
de ácidos urônicos e desoxi-hexoses em alguns tipos de madeira. Esses açúcares
apresentam-se na forma de polímeros ramificados, de menor massa molecular que a
celulose e podem ser homopolímeros, formados pela repetição de somente um
monômero, representado na figura 7, como por exemplo: xilana formada por xilose,
heteropolímeros formados por dois ou mais monômeros diferentes (figura 8) e a
glicomanana, formada por glicose e manose. O teor de polioses em diferentes tipos
de lignocelulósicos é bastante variável, mas pode-se admitir um valor de cerca de
20% (AZEVEDO & ESPÓSITO, 2004).
O
OH
OH
O
OH
OH
O
O H
O
OH
OH
O
OH
OH
O
O
O H
O H
O H
O H
n
Figura 7 - Estrutura molecular de um homopolímero (Celulose).
O
O H
O H
O
OH
OH
OH
O
OH
OH
OH
O
O
OH
O H
OH
n
Figura 8 - Estrutura molecular de um heteropolímero (Rafinose).
A lignina é um polímero derivado de grupos fenilpropanóides com fórmula
mínima C
6
C
3
ou, simplesmente, unidades C
9
repetidas de forma irregular, que têm
sua origem na polimerização desidrogenativa do álcool coniferílico. As ligninas são
formadas a partir de três precursores básicos, que são os álcoois p-cumarílico,
coniferílico e sinapílico (figura 9). Algumas ligninas consistem de polímeros
34
fenilpropanóides, de parede celulares, altamente condensadas e muito resistentes à
degradação. Elas são compostas de unidades p-hidroxifenila (H), guaiacila (G) e
siringila (S), (figura 10), em proporções diferentes, de acordo com sua origem.
O H
O C H
3
O H
O
CH
3
O
C H
3
O H
O O
CH
3
C H
3
O
C H
3
Á l c o o l s i n a p i l i c o Á l c o o l c o n i f e r i l i c o Á l c o o l p - c u m á r i l i c o
Figura 9 - Os três percussores básicos formadores da lignina
Figura 10 - Unidades poliméricas da lignina
Diversas fontes contribuem para a matéria orgânica sujeita à decomposição
microbiana no solo, tais como: restos de cultura na superfície do solo, restos de
animais, renovação do sistema radicular das plantas, células de microrganismos, etc.
Essa matéria orgânica apresenta enorme diversidade química e física. Os
constituintes orgânicos das plantas podem ser agrupados em: celulose,
hemiceluloses, lignina, açúcares, aminoacidos, ácidos alifáticos, graxas, óleos,
gorduras, resinas, corantes e proteínas. A lignina é uma das principais formadoras das
SH no solo. As angiospermas contêm ligninas formadas principalmente de madeiras
duras, de unidades G e S. As madeiras moles ou gimnospermas possuem ligninas
formadas fundamentalmente de unidades G. Ligninas de gramíneas compreendem
unidades G-S-H. Existem, no entanto, ligninas de certas espécies de gimnospermas e
de gramíneas que apresentam abundância de unidades G e S. O grupo metoxílico é
O H
OH
O
CH
3
O H
O
CH
3
O
C H
3
p -h id ro f e n ila G u a ia c ila S irin g ila
35
considerado um grupo funcional característico de ligninas e seus derivados. Na figura
11, pode-se observar um modelo estrutural da lignina.
Figura 11 - Modelo de uma estrutura de lignina proposta por H. Nimz
Fonte: (FENGEL E WEGENER, 1989)
2.10 Biodegradação de resíduos orgânicos no solo
No solo ocorre rápida decomposição inicial de material lábil e, posteriormente,
num processo mais lento, de materiais mais resistentes. Essa lentidão pode ocorrer
devido ao mecanismo de adsorção (que pode aumentar à degradação térmica), à
estabilização do metabolismo e à queda da taxa de biomassa no solo. Enfim, a
biodegradação é um processo complexo e multifacetado, envolvendo grande
número e variedade de microrganismos do solo.
36
A degradação de diferentes resíduos depende das condições locais e
regionais como: clima de solo, vegetação, fauna e microrganismos decompositores.
A diversidade bioquímica de substratos macromoleculares indica que os organismos
devem possuir espectro de enzimas extracelulares para convertê-los em compostos
assimiláveis. As propriedades do solo, tais como argila, pH, matéria orgânica, tensão
de água e aeração, atuam como fatores ambientais do processo de decomposição.
Assim, a complexidade física e química dos resíduos orgânicos desfavorece a
ocorrência de um processo degradativo biologicamente simples. As paredes das
células vegetais, por exemplo, são compostos formados por uma intricada rede de
fibras de celulose juntamente com pectina heteropolimérica, hemicelulose e em
tecidos maduros de lignina. Além disso, os tecidos vegetais freqüentemente
possuem uma cutícula protetora de gomas e ceras, podendo conter ainda
compostos antimicrobianos que podem inibir a ação de certas enzimas degradativas
(TAUK, 1990).
De modo geral, a matéria orgânica vegetal é constituída de: celulose, mais
abundante polímero, compreendendo 40% a 60% do lenho maduro, 10% das folhas,
30% a 40% do caule e 90% das fibras de algodão; hemicelulose, grupo diverso de
polissacarídeos solúveis em álcalis, intimamente à celulose; substâncias pécticas,
polissacarídeos estruturais e lignina, importante composto de carbono constituinte de
plantas vasculares, participando com 15% a 34% da madeira.
Os tecidos animais geralmente contêm menor proporção de carboidratos em
relação aos vegetais e microrganismos. A quitina, contudo, é um importante
componente orgânico dos artrópodes. O glicogênio tem estrutura e função similares
às do amido e um grande número de carboidratos animais ocorrem como
glicoproteínas.
Os ácidos húmicos, que constituem reservas de matéria orgânica do solo
(MOS), são constituídos de polímeros complexos de hidroxi-fenóis, ácidos
hidroxibenzóicos e outras substâncias aromáticas, ligadas a peptídeos, compostos
aminoaçúcares, ácidos graxos, parede celular e fragmento protoplasmático
microbiano, e possivelmente outros constituintes. A capacidade de vários compostos
fenólicos sofrerem reações enzimáticas e polimerização auto-oxidativas, é
provavelmente de grande importância na formação de moléculas de ácidos húmicos.
E ainda, estruturas condensadas de anéis aromáticos e partes de lignina e
moléculas de melanina podem integrar as moléculas do polímero húmico. Hidrólises
37
ácidas simples podem liberar aminoácidos peptídeos e açúcares de unidades
polissacarídeos, associadas com ácidos húmicos (TAUK, 1990).
A quantidade e o tipo de argila podem afetar, entretanto, grandemente a
degradação de carbono orgânico, assim, para a celulose, as argilas podem, com
freqüência, aumentar a taxa de crescimento microbiano, especialmente durante a
degradação inicial de substratos prontamente disponíveis, mas poderão reduzir a
perda de carbono na forma de CO
2
por aumentar a eficiência da utilização desse
elemento pelos microrganismos e formar complexos com produtos de decomposição
e com substâncias húmicas (TAUK, 1990).
2.11 Microbiologia do solo e a formação das Substâncias
Húmicas
A importância da fauna do solo é de suma importância na degradação dos
compostos orgânicos e formação dos compostos humificados, principalmente os
nematóides, a nélidas e artropodas, nos estágios iniciais da decomposição. A ação
desses animais dá-se pela formação de galerias no solo, aumentando a área de
exposição, aeração, difusão de inoculo ou pela redução do tamanho dos resíduos e
pela digestão, facilitando a incorporação dos mesmos no solo.
A decomposição de material vegetal exógeno envolve pelo menos quatro
grupos distintos de microrganismos: celulolíticos, hemicelolíticos, pectinolíticos e
ligninolítiocos. Geralmente a degradação de um substrato complexo, folhas, tecidos
microbianos mortos ou exoesqueletos de insetos processa-se mais rapidamente que
um substrato simples.
Muitos microrganismos do solo, fungos, bactérias e actinomicetos, sintetizam
melaninas e podem secretá-las ou retê-las em suas células ou esporos. As
melaninas de Epicocown nigrum, Aspergülus sydowi, Hendersoruda tondoidea e
Eurotiwn echinulatum são similares aos ácidos húmicos quanto à composição
elementar, elevada acidez, liberação de aminoácidos via hidrolise ácida, liberação
de fenóis via degradação redutiva de amálgama de sódio, resistência à degradação
38
microbiana, tipos de estruturas liberadas por degradação oxidativa e pirólise, e baixo
conteúdo de polissacarídeos (TAUK,1990).
Os microrganismos decompositores precisam de muita energia e, exceto em
casos dos anaeróbios e quimiotróficos, as reações requerem consumo de O
2
e a
liberação de CO
2
. As taxas do primeiro aumentam e a evolução do segundo tem sido
mais ou menos igualada com taxas de decomposição da matéria orgânica e pode,
muitas vezes, ser utilizado estudo deste processo.(TAUK, 1990).
2.12 As quatro vias da biodegradação da lignina
O mecanismo 1, propõe a formação do húmus a partir da polimerização não
enzimática por condensação entre aminoácidos e açúcares formados como
subproduto da atividade microbiana, comum a solo com uma baixa atividade
biológica.
As vias de biodegradação 2 e 3 são mecanismos que envolvem a participação
de quinonas e, representando a teoria clássica, geralmente em solos sob florestas,
mais aceitas pela Sociedade Internacional das Substâncias Húmicas,
(STENVENSON,1994).
Na via 4, as SH seriam derivadas de ligninas modificadas, comuns em solos
mal drenados e em área hidromórfica. As quatro vias de degradação podem ser
vistas na figura 12, (Cardoso, Tsai & Neves, 1992).
A via da lignina pode se processar predominantemente em solos mal
drenados e em áreas hidromórficas, enquanto a síntese a partir de polifenóis pode
ser de considerável importância para certos solos sob florestas. Em razão da rápida
assimilação biológica dos açúcares, a teoria de condensação de aminoaçúcares é o
principal precursor de substâncias húmicas de solo. Além disso, mostra que há
grandes diferenças estruturais entre substâncias húmicas de diferentes origens,
como de solo, rios e mar.
Os mecanismos baseados na condensação polimérica de polifenóis e
quinonas têm sido os mais aceitos por pesquisadores.
39
Lignina
modificada
Açúcares produtos da
Polifenóis decomposição
da lignina
Quinonas Quinonas
2 3
1 4
Figura 12 - As quatro vias de degradação da lignina (STEVENSON 1982).
2.13 Métodos de extração das SHA
De um modo geral, a concentração de substâncias húmicas em água é baixa,
entre 7
a 30mg L
-1
em águas superficiais (ROCHA,1998, ÁSTER, BURBA &
BROEKAERT, 1996, SUFFET & MACCARTHY, 1989). Por isso são necessários
grandes volumes de amostras para se obter quantidade satisfatória de material
húmico (THURMAN & MALCOLM, 1981). Devido a esta baixa concentração em
águas naturais, a extração e concentração das SHA são as primeiras etapas de
estudos relacionadas às suas características e propriedades. Por esta razão as SHA
são extraídas do corpo de águas naturais por diversos procedimentos, tais como
precipitação (HOOD, STEVENSON & JEFFREY, 1958), ultrafiltração (GJESSING,
1970), extração por solvente (ERBELE & SHEWEER, 1973), liofilização
(AIKEN,1985) e adsorção (HOOD, STEVENSON & JEFFREY, 1958).
RESÍDUOS VEGETAIS E ANIMAIS
AÇÃO DE MICRIOORGANISMOS
COMPOSTOS
NITROGENADOS
SUBSTÂNCIAS HÚMICAS
40
2.13.1 Métodos utilizados na extração e concentração de substâncias
húmicas aquáticas.
Os principais métodos de extração e concentração das SHA apresentam
vantagens e desvantagens procedimentais que poderão ser analisadas a seguir.
O uso da destilação a vácuo para extração das SHA apresenta a vantagem
de ser um método brando com uso de baixa temperatura, já como desvantagens: é
um método lento, os solutos orgânicos e inorgânicos são concentrados, utiliza-se de
pré-tratamento para remoção de sais inorgânicos e não é adequado para grandes
volumes de amostra.
A liofilização também é um método brando que apresenta altos valores de
concentração e as SHA são obtidas no estado sólido, já as desvantagens deste
método são: ser um processo lento, inconveniente para um grande volume de
amostra e todos os solutos usados serem concentrados.
A co-precipitação apresenta como vantagem ser um método brando
conveniente para grandes volumes de amostra. Entretanto a co-precipitação possui
como desvantagem o fato de que sua eficiência depende da concentração de SHA
na amostra, além de não ser quantitativo ocorrendo uma grande incidência de
contaminação metais.
2.13.2 Métodos de sorção utilizados na extração e concentração de
SHA
A utilização da alumina para sorção de SHA é empregada e apresenta as
seguintes vantagens: é um método brando; a sorção não requer solvente orgânico;
não utiliza eluente fortemente ácido ou básico; e é apropriada para grandes volumes
de amostra. As desvantagens deste método é que possui sorção ineficiente e
possibilidade de mudança na estrutura de material orgânico.
41
O uso do nylon e poliamida na sorção das SHA apresenta como vantagens os
seguintes aspectos: é um método brando; não requer solvente orgânico; não utiliza
eluente fortemente ácido ou básico e é apropriado para grandes volumes de
amostra. As desvantagens apresentadas por este método são a de adsorção
irreversível, taxa de eluição lenta e possibilidade de alteração química do soluto
orgânico.
As vantagens do uso do carbono na sorção das SHA são: é um método
brando; a sorção não requer solvente orgânico; não utiliza eluente fortemente ácido
ou básico; apropriada para grandes volumes de amostra; e possibilidade de sorção
quantitativa de ácidos fúlvicos. As desvantagens são: sorção ineficiente; diminuição
da capacidade de sorção com o aumento da massa molecular; possibilidade de
mudança na estrutura de material orgânico; e taxa de eluição lenta.
Quando usado o método de sorção com resinas macroporosas do tipo
Amberlite XAD 2 e XAD 8 as vantagens apresentadas são: alta capacidade de
sorção; eluição eficiente; alta área superficial, eluição com solução diluída de NaOH,
método brando e simples; resina facilmente regenerada, adequada para grandes
volumes de amostra; e dessorção eficiente. A desvantagem apresentada pelo
método é possibilidade de sorção irreversível.
2.13.3 Espectroscopia na região do UV-VIS
A espectroscopia na região UV-VIS do espectro eletromagnético é uma das
técnicas analíticas mais empregadas em função de robustez, custo relativamente
baixo e grande número de aplicações desenvolvidas. Consultando-se o banco de
dados do “Analytical Abstracts”, verificaram-se mais de 40000 ocorrências
relacionadas a espectrofotometrias. Os procedimentos envolvendo medidas diretas
de espécies que absorvem radiação, medidas após derivação química e
acoplamento a diversas técnicas ou processos, como cromatrogafia, eletroforese e
análises em fluxo, constituem-se em uma importante ferramenta para determinação
de parâmetros físico-químicos, tais como: constates de equilíbrio e de velocidade de
reações (Rocha e Teixeira, 2004). A espectroscopia UV-VIS é uma técnica valiosa
42
na identificação de grupos funcionais (cromóforos), pois alguns compostos presentes
nas SH absorvem fortemente abaixo de 280nm. Esse comprimento de onda não
representa a absorbância máxima das SH, mas é onde ocorrem as transições
eletrônicas do π- π, características de compostos com o ácido benzóico, derivados
da anilina e outros correlatados que são subunidades de estrutura das substâncias
húmicas (ROCHA e Rosa, 2003). Entretanto, considerando a natureza complexa das
substâncias húmicas essa técnica não possibilita medir ou caracterizar um
cromóforo em particular, mas a sobreposição de absorbâncias de vários grupos
funcionais (STEVENSON, 1982).
2.13.4 Espectroscopia na região do infravermelho com transformada
de Fourier (FTIR)
A extração de substância húmicas e sua caracterização por meio de técnicas
espectroscópica tem gerado importantes resultados na avaliação da qualidade do
solo e também das águas, uma vez que fornecem informações sobre os grupos
funcionais que constituem a matéria orgânica. MANGRICH (2001) ressalta que o
conhecimento das estruturas químicas das substâncias húmicas é essencial para
entender a sustentabilidade dos diferentes sistemas agrícolas, o ciclo global do
carbono e a lixiviação de espécies químicas, que causam poluição das águas e
empobrecimento do solo.
Entre os métodos usados à caracterização de macromoléculas (estrutura
poliméricas) aplicada ao estudo das substâncias húmicas, encontra-se a
espectroscópia de infravermelho (IR). A absorção na região de IR está baseada no
aumento dos movimentos vibracionais e rotacionais dos grupos moleculares e das
ligações químicas da molécula. Existem dois tipos de vibrações moleculares: as
deformações axiais e as deformações angulares (SILVERSTEIN,1998). Quando a
radiação do IR de mesma freqüência incide na amostra, a energia é absorvida e a
amplitude da vibração é aumentada. Essa energia é absorvida na freqüência de
ressonância e registrada como pico de absorção para aquele comprimento de onda.
43
A região do espectro eletromagnético mais utilizada na região do
infravermelho para estudo de substâncias húmicas é a compreendida entre 4000 a
400cm
-1
. Uma das limitações sérias da aplicação do IR para análise de substâncias
húmicas é a interferência nos espectros devido à umidade absorvida pelo brometo
de potássio (KBr) utilizado no preparado das amostras, já que esse sal por quando
associado à umidade produz bandas nas regiões de 3300-3000cm
-1
e de 1720-
1500cm
-1
. No entanto, este problema pode ser sanado reduzindo-se a quantidade de
água da amostra e mantendo-se a amostra de substâncias húmicas em dessecador
sob vácuo. Em geral os espectros de infravermelho fornecem informações
qualitativas, mas é possível obter determinações semiquantitativas de grupos
funcionais, principalmente os que possuem em sua estrutura o elemento oxigênio.
Os espectros com transformada de Fourier foram introduzidos por volta de
1970. Estes instrumentos superaram algumas limitações dos sistemas de
infravermelho dispersivos. As mudanças mais importantes foram a drástica redução
de tempo necessário de calibração externa e a interface com sistema de computador.
Grande parte dos espectros na região do médio infravermelha, com o uso de
instrumentos com transformada de Fourier, é utilizada com a razão sinal-ruído melhor
do que os outros instrumentos dispersivos, obtendo assim, espectros melhores.
Instrumentos interferométricos são também caracterizados pela alta resolução
(<0,1cm
-
) e determinação de freqüência de alta reprodutibilidade e exatidão,
adicionando-se, também, a propriedade dos espectros serem subtraídos pela
correção do espectro de referência (SKOOG, 1992).
Na área da química, onde o alto desempenho dos instrumentos
interferométricos aparece, estão: trabalhos que precisam de alta resolução, como
espectros de misturas gasosas, que possuem sobreposições; estudo de amostras
com alta absorbância; estudo de substância com baixa absorbância; e investigações
que requerem uma corrida de espectro rápida, como estudos cinéticos entre
outros.(SKOOG, 1992).
A espectroscopia no IR com transformada de Fourier (FTIR) permite ao
pesquisador analisar a natureza química, reatividade e arranjo estrutural de grupos
funcionais contendo oxigênio, a presença de proteínas e carboidratos e a eficiência do
processo de purificação da amostra quanto a contaminantes com argila, sais e metais
(STENVENSON,1982).
44
A introdução da técnica de transformada de Fourier na determinação dos
espectros de infravermelho proporcionou avanços com maior velocidade na leitura dos
espectros adequando uma melhoria na definição dos sinais exatidão na análise;
redução de custo do equipamento, se tornado um método simples e barato
comparado a outras técnicas espectroscópicas, além da pequena quantidade de
amostra requerida na análise (BENITES, 1999).
2.13.5 Quimiometria
Há mais de 30 anos, a quimiometria vem aplicando conhecimentos estatísticos,
matemáticos e computacionais na Química, com o objetivo de planejar e otimizar
experimentos e procedimentos, bem como, extrair o maior número de informações
possíveis a partir dos dados químicos. Dentro da quimiometria algumas áreas muito
aplicadas atualmente são: 1) Calibração Multivariada; 2) Modelagem Estrutura-
atividade (QSAR); 3) Reconhecimento de Padrões, classificação e análise
discriminantes; e 4) Monitoramento e modelagem de processos multivariados.
(WOLD, 1998 E OTTO, 1999).
2.13.6 Análises de Componentes Principais
Este método baseado em fatores diversos tem por objetivo a projeção dos
dados originais de grande dimensão espacial para dimensões menores. Esta projeção
pode ser realizada principalmente pela Análise de Componentes Principais (PCA),
Análises Fatoriais (FA), Decomposições de Valores Singulares (SVD), projeções,
entre outros. (OTTO, 1999).
A Análise de Componentes Principais (PCA) foi introduzida por Mallinwoski no
final dos anos 60, com o nome de Análise de Fatores, e a partir da década seguinte
um grande número de aplicações foram desenvolvidas, o que a tornou muito
conhecida e explorada. (POPPI, 1993).
45
O objetivo do PCA é decompor dados complexos para que as informações mais
importantes e relevantes se tornem mais fáceis de visualizar. Para isso, a matriz
original X, que é uma tabela onde os dados químicos multivariados, chamados objetos
(por exemplo, compostos químicos), são dispostos em linhas e as variáveis
(concentração, pH e outros) em colunas. A matriz original é aproximada para 2
matrizes menores – as matrizes de scores (T) e de leadings (P), mais uma matriz de
resíduos, que indica a parte não modelada, como ilustrada na figura 13.
n d
n
= +
m d
m m
Figura 13 - Decomposição da matriz X em outras menores de escores (amostras),de pesos
(peso das variáveis) e a matriz de resíduos.
Neste caso, X é a matriz original constituída de m linhas (objetos) e n colunas
(variáveis); T é a matriz de escores com m linhas e d colunas (número de
componentes principais); P é a matriz de Pesos com n colunas e d linhas e E é a
matriz de resíduos com m linhas e n colunas (OTTO, 1999).
Os componentes principais são determinados pelo critério de variância máxima.
Cada componente principal subseqüente descreve um máximo de variância, que não
é modelado pelos componentes anteriores. De acordo com isso o máximo de
variância dos dados é contido no primeiro componente principal. No segundo
componente, há mais informações que o terceiro e assim, sucessivamente.
Por causa da grande fração de variância usualmente descrita pelo primeiro,
segundo e terceiro componentes, os dados podem ser visualizados plotando-se os
escores de um componente contra o outro. O método mais simples usado para PCA
em química analítica é o algarismo iterativo NIPALS (mínimo quadrado parciais) não
linear interativo (OTTO, 1999). A análise de componentes principais (PCA) é muito
aplicada no controle de qualidade de matérias-primas, produtos acabados, bem
como monitoramento do produto e produção (SEASHOLTZ,1999).
X
T
P
E
46
3 OBJETIVO
Caracterizar preliminarmente as substâncias húmicas aquáticas (SHA) dos rios
Biritiba e Paraitinga.
47
4 METODOLOGIA
4.1 Coleta da amostra
As coletas de água foram realizadas no rio Paraitinga, em dois pontos: P26 –
Ponto junto ao eixo da barragem projetada; P27 – Ponto mais a montante do futuro
reservatório – na altura do km 93 da estrada Mogi-Salesópolis, (SP-88);
As coletas de água e sedimentos no Rio Biritiba foram realizadas nos pontos:
P32 - ponto a montante do futuro reservatório dentro da propriedade do Sr. João
Valerin; P33 - ponto a jusante do futuro reservatório, em uma ponte defronte à
tubulação da adutora (via de acesso no Km 74 da rodovia Mogi-Bertioga); PEE -
Ponto localizado na Estrada Mogi-Salesólpolis (próxima à Elevatória do Rio Biritiba).
A água foi coletada diretamente com um recipiente de polipropileno de 20L no
meio do leito do rio, cerca de 10 cm abaixo da superfície. Foram adicionados 20mL
de ácido clorídrico concentrado (Synth) em 20 litros da amostra. A amostra
acidificada foi previamente filtrada com o uso de funil de vidro e algodão. Esse
procedimento é similar àquele descrito por Canellas (2001), Rocha e Rosa (2001) e
Alemida e Mozeto (2003).
Foram determinados os seguintes parâmetros durante as coletas (i) pH, com
auxílio de um pHmetro Gehaka e um eletrodo de vidro combinado com eletrodo de
referência de Ag/AgCl; (ii) ORP (potencial de oxi-redução), com auxílio do pHmetro
citado e um eletrodo de disco de platina combinado com um eletrodo de referência
de Ag/AgCl. O eletrodo foi calibrado com solução de ZoBell; (iii) Oxigênio Dissolvido,
com auxílio de um oxímetro Digimed DM21, com sensor amperométrico de Clark e
sonda de temperatura; (iv) Condutividade Elétrica, com auxílio de um condutivímetro
Gehaka e uma célula de condutividade com constante igual a 1,0 cm
-1
; (v)
Temperatura com auxílio das sondas de temperatura dos três equipamentos citados.
48
4.2 A resina XAD-7
A resina Amberlite XAD-7, de estrutura macromolecular não-iônica, é
usualmente usada em condições isocráticas onde as concentrações da solução
permanecem constante.
Para o pré-tratamento, uma massa de resina foi lavada com água deionizada
e mantida em uma solução de HCl 0,12 mol/L, sob agitação magnética por 4 horas.
A solução foi filtrada e após a lavagem da resina com água deionizada, a mesma foi
mantida em uma solução de NaOH 0,1 mo/L (Synth) sob agitação magnética por
mais 4 horas. Após este tempo, a resina foi novamente lavada e mantida em água
deionizada por uma noite. O tratamento foi finalizado mantendo a resina em metanol
(J.T Baker) sob agitação por 4 horas e depois de filtrada e seca em dessecador a
vácuo.
A percolação da amostra foi feita com o uso de uma coluna de vidro (25 mm
de diâmetro interno e 45 cm altura) com fundo de vidro sintetizado que foi
preenchida com de resina XAD7 pré-tratada, ocupando um volume de cerca de
150mL.
4.3 Extração das SHA e Diálise da Amostra
Para a extração das SHA em resina XAD-7 foi montado o sistema
apresentado na Figura 14. Foram percolados pela coluna 20L de água de rio em um
tempo total de 10 horas. A eluição das SHA adsorvidas na coluna foi realizada com
passagem de 250mL de NaOH 0,1 mol/L (Synth) e o eluído foi armazenado em
recipiente fechado.
49
Figura 14 – Diagrama Esquemático do Sistema de Extração das SHA.
(A) Reservatório depolipropileno; (B) torneira; (C) coluna
com resina XAD-7; (D) reservatório para coleta do
percolado.
Para a remoção de eletrólitos fortes inorgânicos foi realizada a diálise usando-
se membrana de nitrocelulose (Spectrun
R
, Laboratories. Inc 12-14 kDa). O sistema foi
deixado sob agitação por 12 horas em água tipo 1 (18,2 MΩ. cm
-1
, Máster System-
Gehaka). A eficiência da diálise foi verificada com medidas de condutividade elétrica e
de pH.
4.4 Pré-concentração e preparação da amostra
Para aumentar a pré-concentração foram avaliados dois métodos: o método
por congelamento (ALMEIDA E MOZETO, 2003) e o método com uso de
rotavaporador.
No método por congelamento, a amostra dialisada de SHA foi colocada em
recipiente fechado e congelada por volta de -5
o
C. Após congelamento o sistema é
A
C
D
B
AA
C
D
B
50
colocado em ambiente com temperatura superior a 20
0
C, para descongelamento,
sendo coletada frações em diferentes tempos de descongelamento.
No método com rotavaporador, 40mL de amostra dialisada de SHA foi
concentrada com o uso do rotovapor a 65
0
C por volta de 40 minutos. A amostra
coletada foi colocada em uma placa de Petri e exposta ao ar, em temperatura
ambiente, para evaporação total da água do sistema. O sólido obtido foi coletado e
exposto por duas horas em um dessecador a vácuo para retirada de umidade.
Após sorção e eluição das SHA recebeu uma quantidade de adicionada HCl
para acerto do pH (aproximadamente 7,0). Logo após, as amostras foram levadas
para o espectrofotômetro para obtenção de espectros. Os espectros foram obtidos
na região de 190 a 1100nm (UV-Visível-NIR) em um espectrofotômetro diode-array
(Agilent 8453A). Foi usada uma cubeta de quartzo de 10 mm caminho óptico e o
branco foi realizado com água deionizada.
As amostras de SHA foram então preparadas utilizando pastilhas de KBr. Foi
mensurada a massa próxima a 1mg de amostra de SHA, a qual foi macerada em gral
de ágata e misturada a uma massa de KBr, e a mistura foi novamente pesada. A
pastilha foi obtida através da mistura de brometo de potássio KBr - Uvasol (Merck)
seco, com a amostra de SHA também seca. As pastilhas foram obtidas submetendo-
se essa mistura a uma pressão de 8 ton/cm
-2
em pastilhador de 14mm de diâmetro.
Estes processos foram realizados em um curto intervalo de tempo a fim de evitar
absorção de umidade do meio devido à alta higroscopicidade do KBr. Para as
medidas utilizou-se o espectrofotômetro de infravermelho (Perkin Elmer Spectrun
One) na região de 400 a 4000 cm
-1
.
Os espectros foram obtidos de forma controlada e processados, visando obter
informações semiquantitativas, através da aplicação da lei de Beer. Assim, os
espectros obtidos foram processados na planilha de cálculos do Microsoft Excel e no
aplicativo Microcal Origin 6.0 de modo a compensar a linha base, converter a
transmitância em absorbância e compensar o caminho óptico e sua concentração.
No caminho óptico foi considerada a espessura da pastilha de KBr, medida com
paquímetro digital (Mitutoyo) e a concentração foi obtida pela razão entre a massa
de SHA e KBr misturados para a confecção da pastilha.
51
5 RESULTADOS E DISCUSSÃO
5.1 Produção de SHA dos rios Biritiba e Paraitinga.
Considerando-se a quantidade de SH extraída de 20L de amostra dos pontos
PEE e P32 do Rio Biritiba (figura 15), pode-se observar que a produção foi maior no
ponto de coleta P32, excetuando-se os meses de outubro de 2004 e julho de 2005.
Para o rio Paraitinga os pontos analisados foram P26 e P27, observando-se um
comportamento semelhante aos pontos de coleta do rio Biritiba, com maior produção
de SHA para o ponto P26 (figura, 16). Outro aspecto a ser discutido é a influência da
sazonalidade na produção de SHA nestes pontos de coleta, observando-se que nos
meses de menor incidência de chuvas há maior produção de SHA no rio, enquanto
que nos meses com menores índices pluviométricos ocorreu menor produção nos dois
pontos de coleta. Quanto à sazonalidade, o comportamento foi semelhante ao visto no
Biritiba (figura, 15).
Figura 15 – Gráfico da quantidade de SHA produzida no rio Biritiba nos pontos de
coleta P32 e PEE em 20 litros de amostra.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
PSET04 POUT04 PNOV04 PDEZ04 PJAN05 PJUN05 PJUL05
Massa de SHA /mg
P32
PEE
52
Figura 16 – Gráfico da quantidade de SHA produzida no rio Paraitinga nos pontos de
coleta P26 e P27 em 20 litros de amostra.
Figura 17 - Produção de SHA dos rios Biritiba e Paraitinga em função da precipitação
pluviométrica.
5.2 Espectros de UV-VIS.
Foram obtidos os espectros da solução eluída resina XAD-7, com diluições
adequadas. Nas figuras 18 e 19, observa-se espectros típicos de absorção
molecular da solução de SHA, característico de anéis aromáticos condensados.
Observa-se uma absorção intensa na região de 200 até 250nm e um ombro muito
s e t/0 4 o u t/0 4 n o v / 0 4 d e z /0 4
1 0
2 0
3 0
4 0
5 0
6 0
7 0
8 0
P 2 6
P 2 7
P 3 2
P 3 3
P E E
C h u v a
massa /mg
0
2 0
4 0
6 0
8 0
1 0 0
1 2 0
1 4 0
1 6 0
1 8 0
Precipitação Pluviométrica/mm
0
10
20
30
40
50
60
70
PSET04 POUT04 PNOV04 PDEZ04 PJAN05 PJUN05 PJUL05
Massa de SHA/mg
P26
P27
53
largo entre 250 e 400 nm. Resultados semelhantes foram obtidos por BUDZIAK e
MANGRICH, 2003.
2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 1 0 0 0 1 2 0 0
0
1
2
3
4
P 2 7
J A N
D E Z
N O V
O U T
S E T
ABSORBÂNCIA
n m
Figura 18 - Espectro de UV-VIS da solução diluída, ponto de coleta P27, rio
Paraitinga.
2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 1 0 0 0 1 2 0 0
0
1
2
3
4
P 3 2
J A N
N O V
S E T
ABSORBÂNCIA
n m
Figura 19 - Espectro de UV-VIS da solução diluída, ponto de coleta P32,
rio Biritiba.
54
5.3 Razão E
4
/E
6
(465/665), espectros de UV-VIS.
A absorção de UV-VIS, pela SHA está definida por grau de condensação dos
anéis aromáticos presentes em sua estrutura e pela relação entre o carbono
contendo estruturas aromáticas e alifáticas. Entre os parâmetros obtidos a partir da
absorção no UV-VIS, está a relação E
4
/E
6
(465/665nm), a qual permite inferir o
grau de aromaticidade das moléculas de SH. Os valores baixos (entre 2 e 5),
implicam um alto grau de aromaticidade e os valores altos (acima de 10) indicam
um maior conteúdo de cadeias alifáticas (KONOVA, 1966). Entretanto, esta relação
apresenta uma alta correlação com seu conteúdo de radicais livres, OH e COOH
presente na molécula (CHEN et al. 1997) e está estritamente ligada à variação do
pH (figura 20). Os ácidos fúlvicos possuem maior tendência à formação de pontes
de hidrogênios intra e intermoleculares e são responsáveis pelas menores razões
E
4
/E
6,
se comparadas aos valores obtidos com os ácidos húmicos (CANELLAS,
2001). Trabalhos semelhantes foram realizados por Budziak e Mangrich (2004) e
também, por Malcolm (1995) e Rivero (1994).
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
PEENOV04 PEEDEZ 04 P32NOV04 P32OUT04 P33SET04 P33OUT04
E4/E6
E4E6 pH >8,0
E4E6 pH<4,0
Figura 20 - Razão E
4
/E
6
das amostras coletadas do rio Biritiba com variação entre os pHs>8,0
e pH<4,0.
55
A razão E
2
/E
4
, que, de acordo com a Lei de Beer-Lambert-Bougar está
correlacionada com a razão entre as absortividades molares nesses comprimentos
de onda, está relacionada com as estruturas da lignina com maior participação de
estruturas porfirínicas (sendo em 407nm atribuída à banda Soret de porfirinas)
originárias de decomposição por ação de microorganismos, além dos nematóides,
anelídeas e artrópodes (TAUK, 1990). A razão E
2
/E
4
mais alta sugere maior
participação de plantas terrestres com altos níveis de estruturas de ligninas
(BACKES & KÄMPF, 1991).
Nas figuras 21 a 24, observa-se o comportamento sazonal das E
4
/E
6;
E
3
/E
5
e
E
2
/E
4
. Constatam-se valores entre 5,2 e 9 sugerindo que determinados pontos de
coleta nos rios Biritiba e Paraitinga possuem altos níveis de estruturas de lignina.
Pode-se observar a similaridade entre as relações E
3
/E
5
e E
4
/E
6
nos diferentes
pontos de coleta e no decorrer dos meses, sugerindo que há alterações sazonais,
na estrutura molecular, no tamanho molecular e principalmente no grau de
condensação dos átomos carbono (OGINO, 1998).
A razão E
3
/E
5
é normalmente utilizada quando os valores empregados
tradicionalmente da razão E
4
/E
6
são considerados não-significativos devido à baixa
concentração na absorção 665nm. No presente trabalho a razão E
3
/E
5
, foi utilizada
como mais um parâmetro de comparação para o grau de humificação das HSA dos
rios Biritiba e Paraitinga. Pode-se perceber uma grande similaridade na
absortividade molar dos parâmetros das razões E
3
/E
5
com os das razões E
4
/E
6
.
Outra importante observação é que nos períodos com menor incidência de chuvas
há diminuição nas razões E
4
/E
6
, evidenciando maior concentração de compostos
condensados nos ácidos húmicos. Nos períodos de maior incidência de chuvas as
razões E
4
/E
6
, nos permitem sugerir que há maior concentração de substâncias
alifáticas ou de anel aromáticos não condensados (BACKES & KÄMPF, 1991).
Nos pontos P32 e PEE são observadas similaridades no comportamento das
razões E
3
/E
5
e E
4
/E
6
, que aumentaram até um máximo em janeiro de 2005. Ainda
que a janela temporal estudada tenha sido estreita (menos de um ano), pode-se
sugerir um ciclo de ano no comportamento dessas razões, corroborando a
influência das chuvas sobre a composição dos SH no meio.
56
0
5
10
15
20
25
set/04 out/04 nov/04 dez/04 jan/05 fev/05 mar/05 abr/05 mai/05 jun/05
E/E
E4/E6
E3/E5
E2/E4
Figura 21 – Gráfico de comparação entre as razões E
2
/E
4
, E
3
/E
5
e E
4
/E
6
para os
valores obtidos nos espectros de UV-VIS do ponto de coleta P26
do rio Paraitinga
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
set/04 out/o4 nov/04 dez/04 jan/05 jun/05 jul/05
E/E
E4/E6
E3/E5
E2/E4
Figura 22 – Gráfico de comparação entre as razões E
2
/E
4
, E
3
/E
5
e E
4
/E
6
para os
valores obtidos nos espectros de UV-VIS do ponto de coleta P27 do rio
Paraitinga.
57
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
set/04 out/04 nov/04 dez/04 jan/05 fev/05 mar/05 abr/05 mai/05 jun/05
E/E
E3/E5
E4/E6
E2/E4
Figura 23 – Gráfico de comparação entre as razões E
2
/E
4
, E
3
/E
5
e E
4
/E
6
para os
valores obtidos nos espectros de UV-VIS do ponto de coleta P32 do rio
Biritiba.
0
2
4
6
8
10
12
14
16
set/04 out/04 nov/04 dez/04 jan/05 fev/05 mar/05 abr/05 mai/05 jun/05 jul/05
E/E
E3/E5
E4/E6
E2/E4
Figura 24 – Gráfico de comparação entre as razões E
2
/E
4
, E
3
/E
5
e E
4
/E
6
para os
valores obtidos nos espectros de UV-VIS do ponto de coleta PEE
do rio Biritiba.
5.4 Correlação entre as Razões E3/E5 e E4/E6.
As razões E
3
/E
5
e E
4
/E
6
são indicativos de grau de condensação, ou seja,
humificação das SHA. Por está razão foi aplicado aos resultados obtidos para essas
razões uma análise de correlação linear e os resultados obtidos mostraram que as
razões estão estritamente correlacionadas, assim, pode-se afirmar que são similares
(figuras 25 e 26).
58
R
2
= 0,7925
0
5
10
15
20
25
0 5 10 15
E4/E6
E3/E5
R
2
= 0,7985
0
5
10
15
20
0 5 10
E4/E6
E3/E5
Figura 25 – Gráficos de correlação entre as razões E3/E5 e E4/E6, (A) ponto de coleta P26,
(B) ponto de coleta P27 do rio Paraitinga.
R
2
= 0,908
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
0 2 4 6 8 10
E4/E6
E 3 /E 5
R
2
= 0,9366
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
0 2 4 6 8 10 12
E3/E5
E 4 /E 6
Figura 26 – Gráficos de correlação entre as razões E3/E5 e E4/E6,(A) ponto de coleta PEE, (B)
ponto de coleta P32 do rio Biritiba.
5.5 LOG (A)
Como foi observada, nos espectros típicos de UV-VIS dos SHA, a banda de
absorção apresenta um decaimento exponencial após o máximo de absorção. Esse
decaimento pode estar associado ao tamanho das moléculas, conjugações
existentes ou interação com solvente. Para avaliação desse decaimento e a
A
B
A
B
59
alteração que ocorre nas SH, avaliou-se o gráfico de logA em função do
comprimento de onda. Supondo o modelo de decaimento:
λ
λ
..303,2loglog
21
kkA
−
=
onde k
1
é uma constante relacionada com a concentração e o caminho óptico,
haverá uma relação linear entre log A e o comprimento de onda, sendo a inclinação
igual a 2,303k
2
.
Na figura 27 é apresentado o comportamento do LogA em função do
comprimento de onda. Podem ser observadas duas regiões com inclinações
distintas. Entretanto na figura 28A, inclinações similares são obtidas para as
amostras do ponto P26 em região inferior a 600nm. Para a região com comprimento
de onda maior que 600nm apenas a amostra P26 set/04, apresentou inclinação
diferente.
No ponto P32 (figura 27B), observa-se um comportamento similar na região
de freqüências menores que 600nm e diferentes inclinações para diferentes meses,
ressaltando a diferença estrutural das SH com o tempo.
As diferentes inclinações podem sugerir alteração de concentração, tamanho
molecular, turbidez, e principalmente aromaticidade dos compostos. Que
ocasionalmente sofreram alterações devido às mudanças sazonais e antrópicas do
meio.
Figura 27 - Espectros de UV-VIS com uso da relação matemática Log (A), para os pontos
de coleta (A) P26 e (B) P32 referentes aos meses de setembro, outubro,
dezembro de 2004 e Janeiro de 2005
200 400 600 800 1000 1200
-5,0
-4,5
-4,0
-3,5
-3,0
-2,5
-2,0
-1,5
-1,0
-0,5
0,0
0,5
1,0
P32NOV
P32JAN
P32SET
P32OUT
LOG(A)
nm
200 400 600 800 1000 1200
-4
-3
-2
-1
0
1
P26OUT
P26SET
P26JAN
P26DEZ
LOG(A)
nm
A
B
60
5.6 Espectroscopia no Infravermelho
Os espectros obtidos foram importados em planilha do Excel (ou no Origim 6.0)
e as linhas bases forma corrigidas subtraindo-se, em cada número de onda, um valor
referente a uma reta que divide com o espectro em cerca de 4000, 2500 e 2000 cm
-1
.
Na figura 28 é apresentado um exemplo sem correção da linha base. A seguir, a
transmitância foi convertida em absorbância através da expressão: A = 2 – Log (%T).
4 0 0 0 3 0 0 0 2 0 0 0 1 0 0 0 0
4 0
5 0
6 0
7 0
T%
c m
- 1
Figura 28 – Espectros de Infravermelhos sem tratamento matemático. A reta
tracejada representa a linha base subtraída.
Os espectros dos pontos de coleta P26 e P27 (figuras 29 e 30), do rio
Paraitinga, apresentam características bastante comuns entre as amostras coletadas,
com bandas largas na região 3434-3423cm
-1
, características de amidas primárias e
secundárias (RNH
2
e RNH), absorção nestes comprimentos de ondas também podem
ser atribuídas a interações entre compostos que possuem grupos OH (álcool, fenol e
ácidos orgânicos), em sua estrutura com o hidrogênio formando, assim, interações
intramoleculares e macromoleculares devido às pontes de hidrogênio (HAFIDY, 2002).
Todas as amostras analisadas apresentaram bandas de absorção entre 3000-
2950cm
-1
, que nos leva a sugerir a presença de compostos aromáticos, além de
indicar estiramentos de CH (sp
3
-H) e CH (sp
2
-H). Os valores entre 2940-2900cm
-1
são referentes ao estiramento CH de alifáticos (ALMEIDA, 2003).
61
A presença de compostos aromáticos pode ser confirmada com absorção
entre 1600-1650cm
-1
são indicadoras do chamado “respiros” das estruturas
aromáticas (ressonância). Neste trabalho foram observados com bandas largas na
região entre 1592-1614cm
-1
e devido à sobreposição das bandas, estes picos não
foram identificados. Isto, entretanto não significa que não haja as bandas de
carbonila (CANELLAS, 2001 e DIAS, 2005).
As bandas próximas de 1710-1727cm
-1
podem ser observadas em todos os
espectros, sendo característicos de estiramentos C=O e COOH, aldeídos, cetonas
ou ainda ácidos carboxílicos.
Segundo Stevenson (1994), as bandas de absorção entre 1400-1390cm
-1
podem ser características de deformação OH, estiramento de fenóis ou ainda
estiramento de COO
-
. Observações semelhantes foram realizadas por CANELLAS
(2001), ALMEIDA (2002), DIAS (2005).
Segundo Rocha e Rosa (2000), Canellas (2001) e Almeida (2003), as
deformações entre 1400-1370cm
-1
, são decorrentes da presença de composto
alifático C-H (-CH
2
; CH
3
), podendo também ser atribuído aos compostos com grupos
COO
--
, neste trabalho foram observadas estas bandas em diversas amostras picos
de absorção entre 1401-1379cm
-1
.
Na região de 1038-1075cm
-1
, foi observado pico associado à presença de
polissacarídeos e presença de grupos COO
-
ligados a cátions metálicos, presentes
em todos os espectros observados.Observações semelhantes foram constatadas
nos trabalhos de CANELLA (2001), ROCHA (1999) e HAFIDI (2002).
4 0 0 0 3 5 0 0 3 0 0 0 2 5 0 0 2 0 0 0 1 5 0 0 1 0 0 0 5 0 0
0 , 2 0
0 , 1 5
0 , 1 0
0 , 0 5
0 , 0 0
ju n
ja n
n o v
o u t
s e t
ABSORBÂNCIA
c m -
Figura 29 – Espectros de Infravermelhos do rio Biritiba ponto de
coleta P26.
62
4000 3 500 3 0 00 2 5 0 0 2 0 0 0 1500 10 00 5 0 0
0 ,08
0 ,06
0 ,04
0 ,02
0 ,00
ju n
d e z
n o v
o u t
se t
P 27
ABSORBÂNCIA
cm -
Figura 30 – Espectros de Infravermelhos do rio Biritiba ponto de
coleta P27.
Para o rio Biritiba (figuras 31 e 32), foram analisados os espectros referentes
aos pontos de coleta P32 e PEE, as bandas de absorção na maioria dos casos se
comportaram de forma semelhante aos pontos de coleta P26 e P27 do rio Paraitinga,
excetuando-se o espectro da amostra PEE setembro, que apresentam pequenas
bandas de absorção na região de 2132 e 2311cm
-1
, referentes a presença de nitrilas,
alcenos ou ainda ruído devido à presença de CO
2
no compartimento da amostra no
espectrofotômetro. Ainda pode-se observar no ponto de coleta P32 para os meses de
janeiro e Juno de 2005, bandas pouco intensas na região entre 1255cm
-1
e 1288cm
-1
,
que podem ser atribuídas a estiramentos C-O e Nitrilas.
No comprimento de onda 873cm
-1
, e ainda entre 570 e 542cm
-1
surgem picos
característicos de haletos orgânicos, C-X (CANELLAS, 2001 e DIAS, 2005).
63
4 0 0 0 3 5 0 0 3 0 0 0 2 5 0 0 2 0 0 0 1 5 0 0 1 0 0 0 5 0 0
0 , 1 2
0 , 1 0
0 , 0 8
0 , 0 6
0 , 0 4
0 , 0 2
0 , 0 0
- 0 ,0 2
ju l
ju n
ja n
d e z
n o v
o u t
s e t
ABSORBÂNCIA
c m -
Figura 31 – Espectros de Infravermelhos do rio Biritiba ponto de coleta P32.
4 0 0 0 3 5 0 0 3 0 0 0 2 5 0 0 2 0 0 0 1 5 0 0 1 0 0 0 5 0 0
0 ,2 0
0 ,1 5
0 ,1 0
0 ,0 5
0 ,0 0
ju l
ju n
ja n
s e t
a g o
P E E
ABSORBÂNCIA
c m -
Figura 32 – Espectros de Infravermelhos do rio Biritiba ponto de coleta PEE.
64
5.7 Absortividade operacional
Com o intuito de comparar os espectros na região do infravermelho entre as
amostras coletadas em diferentes épocas, assim como em diferentes pontos, foi
proposta a normalização dos espectros através da absortividade operacional que foi
definida pela equação centrada na média, com o uso de algumas bandas obtidas nos
espectros de infravermelho dos diferentes pontos de coleta dos rios Biritiba e
Paraitinga:
As bandas usadas foram as seguintes: 3435 cm
-1
, 3066 cm
-1
, 2142 cm
-1
, 1612
cm
-1
, 1384 cm
-1
, 1261 cm
-1
, 1054 cm
-1
e 550 cm
-1
, onde A é absorbância em um dado
número de onda; % T, porcentagem de transmitância; ε
op
,absortividade molar nesse
número de onda; b, o caminho óptico e FW, a massa molar do composto.
O termo operacional se refere ao fato de não estar sendo considerada a
quantidade de matéria, grandeza que passa a ser determinada, precisa nesse caso
conhecimento da massa molar.
Desta maneira, o aumento de absortividade em uma banda, sem alteração do
número de onda onde o máximo ocorre, pode estar associado ao aumento da cadeia
polimérica. A massa de KBr, utilizada para o preparo da solução sólida e a
espessura da pastilha obtida são apresentadas na Tabela 3.
A = 2 – log (% T) = ε. b. c = ε. b.
FW
c'
ε
op
=
FW
ε
=
'
.
c
b
A
65
Tabela 3 - Valores da espessura e massa das pastilhas em mg para cálculo de
absortividade molar.
Amostra
espessura mm massa mg
P26SET04
0,12
0,0631
P26OUT04
0,18
0,005
P26NOV04
0,13
0,0005
P26JAN05
0,15
0,0002
P26JUN05
0,23
0,0001
P27SET04
0,17
0,0522
P27OUT04
0,11
0,0002
P27NOV04
0,13
0,0002
P27DEZ04
0,15
0,0003
P27JAN05
0,14
0,0003
P27JUN05
0,11
0,0001
P32SET04
0,17
0,049
P32OUT04
0,15
0,0001
P32NOV04
0,13
0,0001
P32JAN05
0,15
0,0004
P32JUN05
0,18
0,0004
P32JUL05
0,22
0,0002
PEESET04
0,22
0,04
PEEDEZ04
0,14
0,05
PEEJAN05
0,14
0,0002
PEEJUN05
0,18
0,0002
PEEJUL05
0,14
0,0002
P31NOV04
0,11
0,0003
P33SET04
0,15
0,0485
P33OUT04
0,15
0,0517
Foi observado que as bandas de diferentes massas no ponto P26 apresentam
grande similaridade entre si (figura 32), ocorrendo maior absorção nos períodos de
setembro a dezembro de 2004, caindo bruscamente nos meses de janeiro e julho de
2005. O mesmo acontece no ponto de coleta P27 (figura 33), do mesmo rio.
Entretanto para os meses de dezembro de 2004 e julho de 2005, ocorre uma
ascensão na absorção, comportamento que difere das amostras coletadas em P26.
Comportamento similar foi obtido no rio Biritiba para os pontos de coleta P32 (figura
34) e PEE (figura 35), excetuando-se a absorção na banda de 1384cm
-1
no mês de
setembro de 2004 que sofre aumento de absorção enquanto todos os outros
decaem. As diferentes intensidades de absortividade para os diversos pontos de
coleta no decorrer do período foram vinculadas ao aumento da concentração de
composto que possuem deformação axial do O-H (álcoois e fenóis) na solução, que
66
é diretamente proporcional à formação de ligações entre hidrogênios
intermoleculares (SILVERSTEIN, 1998). As bandas são deslocadas para regiões de
freqüências mais baixas, 3550-3200 cm
-1
, características de estruturas poliméricas
enquanto que as monoméricas são observadas numa freqüência mais alta 3623 cm
-1
(SILVERSTEIN, 1998).
0
20
40
60
80
100
120
P26SET04 P26NOV04 P26DEZ04 P26JAN05 P26JUN05
Absortividade molar
3435
3066
1612
1384
1261
1154
550
Figura 33 - Gráfico de absortividade molar nas bandas de absorção 3435 cm
-1
, 3066 cm
-1
, 2142
cm
-1
,1612 cm
-1
,1384 cm
-1
, 1261cm
-1
,1054 cm
-1
e 550 m
-1
do ponto de coleta P26 do
rio Paraitinga.
0
50
100
150
200
250
300
350
P27SET04 P27OUT04 P27NOV04 P27DEZ04 P27JAN05 P27JUN05
Absortividade molar
3435
3066
1612
1384
1261
1054
Figura 34 - Gráfico de absortividade molar nas bandas de absorção 3435 cm
-1
, 3066 cm
-1
, 2142
cm
-1
,1612 cm
-1
,1384 cm
-1
, 1261cm
-1
,1054 cm
-1
e 550 m
-1
do ponto de coleta P27 do
rio Paraitinga.
67
0
100
200
300
400
500
600
700
800
P32SET04 P32NOV04 P32DEZ04 P32JAN05 P32JUN05 P32JUL05
absortividade molar
3435
3066
1612
1384
1261
1054
Figura 35 - Gráfico de absortividade molar nas bandas de absorção 3435 cm
-1
, 3066 cm
-1
,
2142 cm
-1
,1612 cm
-1
,1384 cm
-1
, 1261cm
-1
,1054 cm
-1
e 550 m
-1
do ponto de coleta
P32 do rio Biritiba.
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
PEEAGO04 PEESET04 PEEDEZ04 PEEJAN05 PEEJUN05 PEEJUL05
Absortividade molar
3435
3066
1612
1384
1261
1054
Figura 36 - Gráfico de absortividade molar nas bandas de absorção 3435 cm
-1
, 3066 cm
-1
, 2142
cm
-1
,1612 cm
-1
,1384 cm
-1
, 1261cm
-1
,1054 cm
-1
e 550 m
-1
do ponto de coleta PEE do
rio Biritiba.
Com os dados dos espectros de absortividade operacional do IR foi feita
uma analise de correlação linear, isto é, para verificar como se correlacionam
linearmente às medidas de cada banda em cada número de onda (Tabela 4). Para
o ponto de coleta P27 foi feita a correlação entre as bandas de 3435 cm
-1
com a
banda de 1612 cm
-1
, obtendo-se o valor de 0,91, o que é significativo acima de
90%, de similaridade entre as bandas. O mesmo acontece quando a correlação foi
realizada entre as bandas de 1612 cm
-1
com a banda de 1384 cm
-1
, apresentando o
68
valor de 0,87, estas bandas estão associadas aos grupos de compostos fenólicos e
grupos aminas e amidas. Para as bandas de 1261 cm
-1
e 1054 cm
-1
, a correlação
linear é discreta, 0,56 e 0,40, respectivamente, ou seja as bandas apresentam
pouca similaridade, não significando que não haja ocorrência dos grupos
característicos identificados por estas bandas (C-O, OH e COOH). Para a
correlação da banda de 1612 cm
-1
, com as bandas de 3066 cm
-1
, 1384 cm
-1
e 1261
cm
-1
os resultados obtidos foram 0,90, 0,95 e 0,73 respectivamente evidenciando
boa correlação, ou seja, as bandas são similares, os grupos característicos destas
bandas são grupos de carbonos alifáticos, grupos nitrogenados e ainda grupos de
compostos oxigenados (C-O, OH e COOH). Analise de correlação também foi feito
para o ponto P26 do mesmo rio, sendo constatado que as bandas apresentaram
altos valores de correlação para todas as bandas analisadas, mostrando maior
similaridade entre bandas correlacionas para este ponto de coleta. Na Figura 36 e
37, podemos observar os gráficos de correlação entre as bandas de absortividades
operacionais do rio Paraitinga.
Tabela 4 - Valores de inclinação linear (y) e r
2
,para as correlações das diversas
bandas de absortividade Operacional dos pontos de coleta P26 e P27
do rio Paraitinga
P26 3435 cm
-1
P26 1612 cm
-1
Bandas Y r² Bandas Y r²
1384 0,8331 0,8131 3435 1,5065 0,9752
1261 0,1939 0,9868 3066 0,4112 0,9846
1054 0,3214 0,9496 1384 1,1593 0,6764
1612 1,5065 0,9752 1261 0,2888 0,9402
P27 3435 cm
-1
P27 1612 cm
-1
Bandas Y r² Bandas Y r²
1384 0,5305 0,8767 3435 1,401 0,9178
1261 0,227 0,5614 3066 0,374 0,9038
1054 0,2054 0,4052 1384 0,8215 0,9554
1612 1,401 0,9178 1261 0,3783 0,7299
Para o rio Biritiba foram realizadas analises de correlação linear para as
mesmas bandas utilizadas no rio Paraitinga e os resultados obtidos para a
correlação da banda 3435 cm
-1
, com as bandas de 1384 cm
-1
, 1261 cm
-1
, 1054 cm
-1
e 1612 cm
-1
foram os seguintes 0,71 e 0,70 para primeira e segunda banda,
mostrando assim, estarem correlacionadas, para a terceira e quarta banda, a
69
correlação foi ainda melhor 0,95 e 0,98 respectivamente, ou seja, há similaridade
entre elas (Tabela 5). Quando a analise foi realizada entre a banda de 1612 cm
-1
com as bandas de 3435 cm
-1
, 3066 cm
-1
, 1384 cm
-1
e 1261 cm
-1
os resultados
foram ainda melhores (0,98, 0,97, 0,79 e 0,79 nesta ordem), mostrando
similaridade entre os grupos característicos identificados por estas bandas de
absortividade do ponto de coleta P32. Ainda no rio Biritiba, mas para o ponto de
coleta PEE a correlação entre as bandas mostrou similaridade apenas, quando foi
correlacionadas a banda de 3435 cm-1, com as bandas 1261 cm-1 e 1054 cm
-1
,
apresentaram os seguintes valores 0,81 e 0,98. No entanto para os outros picos
analisados os resultados não demonstraram uma correlação significativa. Quando a
correlacionada a banda de 1612 cm
-1
, com as bandas 3435 cm
-1
, 3066 cm
-1
,1384
cm
-1
e 1261 cm
-1
, a correlação foi pouco significativa destacando-se a banda de
1384 cm
-1
, que apresentou valor igual a 0,0021. Nas Figuras 38 e 39, podemos
observar os gráficos de correlação entre as bandas de absortividades operacionais
do rio Biritiba.
Tabela 5 - Valores de inclinação linear (y) e r
2
,para as correlações das diversas
bandas de absortividade Operacional do ponto de coleta P32 do rio
Biritiba.
P32 3435 cm
-1
P32 1612 cm
-1
Bandas Y r² Bandas Y r²
1384 0,3558 0,712 3435 1,5778 0,9807
1261 0,1209 0,7014 3066 0,2809 0,9781
1054 0,257 0,9573 1384 0,5995 0,7963
1612 0,6216 0,9807 1261 0,2047 0,7918
PEE 3435 cm
-1
PEE 1612 cm
-1
Bandas Y r² Bandas Y r²
1384 0,0427 0,0092 3435 0,2945 0,51
1261 0,1301 0,8171 3066 0,5822 0,9152
1054 0,3792 0,9007 1384 0,16 0,00219
1612 0,2945 0,51 1261 0,2696 0,5973
70
0
50
100
150
200
250
300
350
0 50 100 150 200
Absortividade operacional 1612 cm-
Absortividade operacional
3066
1261
1384
3435
-20
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 50 100 150 200 250 300 350
Absortividade operacional 3435cm-
Absortividade opercional
1384
1261
1054
550
Figura 37 - Gráficos das correlações das absortividades operacionais do ponto P27. (A)
correlação entre a banda de 1612 cm
-1
com as bandas de 3066 cm
-1
, 1261 cm
-1
e
1384 cm
-1
, (B) correlação entre a banda de 3435 com as bandas 1384 cm
-1
, 1261 cm
-
1
, 1054 cm
-1
e 550 cm
-1
.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 40 80 120
Absortividade operacional 3435 cm-
Absortividade operacional
1384
1261
1054
Linear
0
20
40
60
80
100
120
0 20 40 60 80
Absortividade operacional 1612cm-
Absrtividade operacional
3066
1384
3435
1261
Figura 38 - Gráficos das correlações das absortividades operacionais do ponto P26. (A)
correlação entre a banda de 1612 cm
-1
com as bandas de 3066 cm
-1
, 1261 cm
-1
e
1384 cm
-1
, (B) correlação entre a banda de 3435 com as bandas 1384 cm
-1
, 1261
cm
-1
, 1054 cm
-1
e 550 cm
-1
.
A
B
A
B
71
0
30
60
90
120
150
180
210
0 30 60 90 120 150 180
Absortividade operacional 1612cm-
Absortividade operacional
3066
1384
1261
0
50
100
150
200
250
0 100 200 300 400 500
Absortividade operacional 3435cm-
absortividade operacional
1612
1384
1261
Figura 39 - Gráficos de correlações das absortividades operacionais do ponto PEE.
(A) correlação entre a banda de 1612 cm
-1
com as bandas de 3066 cm
-1
, 1261
cm
-1
e 1384 cm
-1
, (B) correlação entre a banda de 3435 cm
-1
com as bandas
1384 cm
-1
, 1261 cm
-1
, 1054 cm
-1
e 550 cm
-1
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
0 100 200 300
Absortividade operacional 1612cm-
Absortividade operacional
3435
3066
1261
0
50
100
150
200
250
300
350
0 100 200 300 400 500
Absortividade operacional 3435cm-
Absortividade operacional
1612
1384
1054
Figura 40 - Gráficos de correlação de absortividade operacional do ponto P32. (A)
correlação entre a banda de 1612 cm
-1
com as bandas de 3066 cm
-1
, 1261 cm
-1
e
1384 cm
-1
, (B) correlação entre a banda de 3435 com as bandas 1384 cm
-1
, 1261
cm
-1
, 1054 cm
-1
e 550 cm
-1
.
A
B
A
B
72
5.8 Analise de Componentes Principais (PCA)
Buscando demonstrar que as substâncias húmicas obtidas em cada ponto de
coleta apresentam perfis distintos (composição, distribuição de tamanho, etc.) foi
realizado um estudo de agrupamento não-linear através da análise de componentes
principais.
Para tanto foram selecionados inicialmente sete números de onda, a citar
3435; 3066; 2142; 1612; 1384; 1261 e 1054cm
-1
.
Na figura 41, é apresentado o gráfico de scores. Apenas 1054cm
-1
apresentou
pouca influência nos dois comprimentos. Vale lembrar que os dados foram auto
escalonados, ou seja, foram normalizados através da expressão:
Onde X
ni
é o valor normalizado,
X
é o valo médio e S o desvio padrão.
O tratamento sem os valores referentes ao número de onda 3435 apresentou
um melhor comportamento (figura 42). Na tabela 6, pode-se observar que os dois
primeiros componentes explicam cerca de 63% da variância total, além de permitir
distinguir alguns pontos de amostragem, como o PEE, P27 e P26. Os valores da
P32 são bastante distintos entre si, podendo significar uma grande variação sazonal.
Tabela 6 - Valores de variância acumulada para o tratamento
realizado sem o 3435 cm
-1
.
PC Variância Variância acumulada
1 43,30 43,30
2 19,59 62,89
3 17,21 80,10
4 11,98 92,08
5 4,11 96,19
X
ni
=
−
S
XXi
73
Figura 41 - Gráfico de scores para PCA, sem 3435cm
-1
.
Figura 42 - Análise de Componentes Principais. Os principais agrupamentos
observados estão dentro das figuras adicionadas.
-1,5 -1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 1,5
-1,5
-1,0
-0,5
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
3066
2142
1612
1384
1261
1054
PC 2
PC 1
-1 ,0 -0 ,8 -0 ,6 -0 ,4 -0 ,2 0 ,0 0 ,2 0 ,4 0 ,6 0 ,8 1 ,0
-0 ,8
-0 ,6
-0 ,4
-0 ,2
0 ,0
0 ,2
0 ,4
0 ,6
0 ,8
1 ,0
P E E S E T 0 3
P E E A G O 04
P E E S E T 04
P E E DE Z0 4
P E E J A N 0 5
P E E J U N 0 5
P E E J U L0 5
P 2 6 JA N 0 4
P 2 6 S E T 04
P 26 N O V 0 4
P 26N O V 04
P 26J U N0 5
P 2 7S E T 04
P 2 7 O U T 0 4
P 2 7 N O V 0 4
P 2 7 D E Z0 4
P 27 J A N 05
P 2 7 JU N 0 5
P 3 2S E T 04
P 32 N O V 0 4
P 3 2 D E Z0 4
P 3 2J A N 05
P 3 2 JU N 0 5
P 32 J U L 0 5
PC 2
P C 1
74
6 CONCLUSÕES E SUGESTÕES
Neste trabalho apresentou-se que quantidade das SHA, formadas nos rios
Biritiba e Paraitinga estão estritamente relacionada com as estações do ano, de
modo que nos períodos de maior incidência de chuvas houve maior deposição de
matéria orgânica nos rios. A sazonalidade também interfere na composição
estrutural das SHA, nos períodos de estiagem a matéria orgânica sofre maior
degradação no solo, apresentando maior grau de humificação (anéis aromáticos
condensados) evidenciado pelos valores entre 2,0 e 5,0 das razões E
4
/E
6
. Outro
aspecto importante que devemos destacar é que nos períodos de menores índices
de pluviométricos as razões E
2
/E
4
sofreu decréscimo de valores, pois neste período
as estruturas dos compostos ligninicos sofreram maior degradação (bandas de Soret
de compostos porfirínicos), enquanto que nos períodos de maior incidência de
chuvas há um menor grau de humificação, pois a degradação da matéria orgânica é
incompleta, apresentando nestes períodos maior quantidade de compostos
derivados da degradação da lignina, que apresentam valores mais elevados para
razões E
4
/E
6
(entre 6 a 10).
As razões E
2
/E
4
mais altas vêm a confirmar a maior presença de compostos
ligninícos (compostos que apresentam grupos funcionais, carbonilas, carboxilas
hidroxilas fenólicas e aminas).
Foi verificada a correlação entre os índices E
4
/E
6
e E
3
/E
5
Pode-se constatar
que ocorrem diferenças de estruturas funcionais, grau de humificação entre a matéria
orgânica depositada nos rios, esta diversidade pode esta relacionada com ação
antrópicas nas regiões onde se localizam os reservatórios. O rio Paraitinga
apresentou maior grau de humificação em relação ao rio Biritiba para os mesmos
períodos de analise. As medidas de LogA auxiliaram na demonstração da alteração
na aromaticidade das SH.
A normalização dos espectros de IR foram muito úteis na comparação de SH
em diferentes épocas e locais, permitindo uma análise de componentes principais
onde se pode distinguir três pontos de coleta.
75
O trabalho demonstrou, portanto, a possibilidade do estudo sistemático das
SH dos rios Biritiba e Paraitinga visando estudar sua influência no ecossistema. Fica
aqui as sugestões para futuros estudos:
Estudar procedimentos que permitam a extração de SH em tempo menor.
Criar uma série temporal dos parâmetros usados no trabalho.
Correlacionar os dados de IR com outros parâmetros químicos e biológicos e
testar outros procedimentos quimiométricostais como o “Parallel Factor
Analysis” (PARAFAC) e o Soft Independent Modeling of Class Analogy
(SIMCA).
76
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ABE ,M; OGINO,K; Removal of humic substance dissolved in water. Journal of
Colloid and Interface Science, v.121, n, January 1998.
AIKEN, G. R.; Isolation and concentration techniques for aquatic humic
substances. In: Humics Substances in Soli, Sediment and Water: Geochemistry.
Isolation and Characterization. New York. John Wiley & Sons. p.363-385. 1985.
ALMEIDA, R. M; Mozeto A, Antônio. Extração de matéria orgânica aquática por
abaixamento de temperatura; uma metodologia alternativa para manter a identidade
da amostra. Química Nova, vol.26, n
o
2,p.208-212, 2003.
ARAÚJO .B.; ROSA. A,H.; ROCHA. J.L.; Distribuição das constantes de troca entre
espécies metálicas e frações húmicas aquáticas de diferentes tamanhos
moleculares. Quím. Nova, Vol, 25 n, 6b. São Paulo Nov/Dec. 2002.
BACKES, M. A; KÄMPF, A.N; Substratos à base de compostos de lixo urbano para a
produção de plantas ornamentais. Pesquisa Agropecuária Brasileira, Brasília,
v.26, n,5, p753-758, maio 1999.
BAZZOL, N; O uso de cloro na desinfecção de águas, formação de
trihalometanos e os riscos potencial a saúde. Coordenação Regional de Minas
Gerais. Recife: FNSD/OPAS, 1993.
BEKBÖLET, M.; & ÖZKÖSEME,M. G. A Preliminary Investigation on The Photo
catalytic Degradation of a Model Humic Acid. Wat. Sci.Tech. Vol.33 .n.6. pp.189-
194, 1996, Istambul, Turkey.
BERNAL, M. P.; NAVARO, A. F.; SANCHES-MONEDERO,M.A.; CEGARRA, J.;
Influence of Sewage Sludge Compost Stability and Maturity on Carbon and nitrogen
Mineralization in Soil. Soil Biol. Biochem. vol. 30, p.305, 1998.
BLOOM, P.R., MCBRIDE, M. B., WEAVER, R. M.; Aluminum organic matter in acid
solls: buffering and solution aluminum activity.Soil Scci. Soc. Amer. J., v43, p.488-
93,1979.
BORIN, A.; Aplicação de quimiometria e espectroscopia no infravermelho no
controle de qualidade de lubrificante. 2003. 104p. Tese (Mestrado Instituto de
Química)-Universidade Estadual de Campinas, São Paulo.
77
BUDZIAK, C. R.; MANGRICH, A.S.; Transformações químicas da matéria orgânica
durante a compostagem de resíduos da Industria madeireira.; Quim. Nova, Vol.27,
n.3, 339-403, 2004.
CANELLAS, P.L.; SANTOS, A.G.; Distribuição da matéria orgânica e características
de ácidos húmicos; Pesq. agropec. bras., Brasília, vol.36, n.12, p.1529-1538, dez.
2001.
CANELLAS, P. L.; FAÇANHA, A.; Chemical nature of soil humified fractions and their
bioactivity. Pesq. agropec. bras. Brasília, vol.39, n3, p.233-240, mar. 2005.
CANELLAS P. L.; GURIDI, F.; Distribuição da matéria orgânica e características de
ácidos húmicos em solos com adição de resíduos de origem urbana; Pesq.
agropec. Bras. Brasília, v36, n.12, p.1529-1538, dez. 2001.
CARSWELL, J. K., CLARK, M. R., DORSEY, P. et al.; Ozone, chlorine dioxe and
chloramines as alternatives to chlorine for desinfetion of drinking water. In:
CONFERENCE ON WATER CHLORINATION: Envioramantal Imapact and Health
Effects, 2, Gatlinburg. Anais Gatlinburg: Office of Research and Developemnt. U.S.
Evironment Protection Agency, 1997.
CLERESCI, L.S.; GREENBERG, A.E.; EATON, A.D. “Standard methods for the
examination of water and wastewater”, 20ª ed. American Water Work/American
Public Health Association, Washington, 1998.
CONCEIÇÃO, M.; SAAB, S. Caracterização das substâncias húmicas em solos
orgânicos do estado do Rio de Janeiro, sob diversas atividades agrícolas. Embrapa.,
Rio de Janeiro, n5 ,p.1-6, 1999.
DEGRÉMONT: Water Treatment Handbook. New York; John Wiley, & Sons, 1979.
DIAS, B. O. Caracterização da matéria orgânica de latossolo sob aplicação
continuada de lodo de esgoto..66p. Tese (Mestrado em Solo e Nutrição de
Plantas)-Universidade Federal de Lavras, Minas Gerais, 2005.
DICK , D., PEREIRA ,B. Chemical and spectroscopical characterization of humics
acids from two south brazilian Coals of different ranks. Journal of the Brazilian
Chemical Society, vol.13, n.2, p.1-10, São Paulo, 2002.
DICK. D., BURBA, P.; Extraction kinetics and molecular size fractionation of humic,
substances from two brazilian soils. Journal of the Brazilian Chemical Society,
vol.10, n2, p.1-14, São Paulo, 1999.
78
DOMENICO, P. A. E., SCHWARTZ, FW., 1990.”Physical and Chemical
Hydrogeology”; John Willey & Sons. Inc. (eds.), Nova York (EUA), 1990.
EBERLE, S. H., SCHWEER, K. H. Determination of humic acids and ligninsulfonic
acids in water by liquid-liquidi extraction. Vom wasser, v.41,p.27-44,1973.
ESPOSITO, E., AZEVEDO. J. L.; Uma introdução à biologia, bioquímica
biotecnologia/Orgs. p.249. Caxias do Sul: Educs, 2004.
FENGEL, D. WEGENER, G.; Wood ultrastruture, reactions. Walter de Gruyter.
p.613, Berlin, 1989.
FETTER, C.W.,1983,”Contaminant Hydrogeology”, Macmillan Publishing
Company, New York, EUA, 1983.
FRIMMEL, H. F. Development in aquatic humic chemistry. Agronomie vol.20. p.451-
463, Karlsruhe, Germany, 2000.
GJESSING, E. T. Ultrafiltration of aquatic húmus. Environ. Sci. Technol., v.4, p.437-
8, 1970.
GRIM, R. E.; “Clay Minelogy”, MCGRWHILL, Nova Iorque, EUA., 1968.
HAFIDI, S. A., REVEL, J. C.; Caracterization of acids extracted from sewage sludge
during composting of their Sephadex gel fractions; Agronomie Vol.23, p.269-275,
2003.
HAIR, J. F., ANDERSON R.E., TATHAM,R.L, BLACK, W.C.; Em Multivariate Data
Analysis. Prentice- Hall: New Jersey, 1995.
HAYES, M. H. B. et al. (Ed.); Humics substances II; in search of struture. New
York: John Willey & Sons, p.747, 1989.
HOOD, D. W., STEVENSON, B., JEFFREY, L. M.; Deep sea disposal of indutrial
wastes. Ind. Eng. Chem., v.50, p.885-8, 1958.
JENTOFT, F. C., BEMS, B., SCHLÖGL, R.; Photoinduced decomposition of nitrate
indrinking water in presence of titania and humic acids. Applied Catalysis B:
Environmental, vol.20, p.155-153, Berlin, 1998.
79
JONES, L. H. P. , JARVIS, S. C.; “The Fate of Heavy Metals”. In: Greenland, D. J. e
Hayes M. H. R. (eds), The Chemistry of Soli Poceses, 1979.
JONES, N. M., WiLKINSON, A. E., HESKETH,N.; Experimental determination of
specific volumes of humic substances in aqueous solutions. Analytica Chimica
Acta, vol.314, p.149-159, 1995.
JORDÃO, C. P., ALVES, N. M., PEREIRA, J. L., BILLATO, C. R., ALVAREZ, V.;
Adsorção de óns Cu
2+
em um latossolo-amarelo vramelho. Quím. Nova, vol.23 (1),p.
5-11, 2000.
JUNIOR, E. S., ROCHA, J. C., SANTOS, A.; Substâncias húmicas aquáticas:
fracionamento molecular e caracterização de rearranjos internos após complexação
com íons metálicos. Quim. Nova vol.24 n.3. São Paulo May/June, 2001.
KAM, S. K., GREGORY. J. ;The interacion of humic substances with catiinic
polyeletrolytes. Wat .Res. vol.35 , n.15, p.3557-3566, 2001.
KNAPPER, C.F.U. Manual de produção de húmus. ABRAMI, 1987. p.21-5.
(Boletim informativo, 3).
LACORTE, B.,BARCELÓ, D.; Rapid degradition of fenitrithion in estuarine waters.
Environ. Sci. Technol., v.28, p. 1159-63, 1994.
LOPES, A. L.; FASCIO, F.; Esquema para Interpretação de Espectro de Substâncias
na Região do Infravermelho. Quím. Nova, vol.27, n
o
4, p.670-673, 2004.
McBride, M. B.; Blasiak, J. J.; Soil Sci. Soc. Amer. J. v.43, p. 866,1979.
MALCOLM, N. J.,BIRKETT, J. W., WILKINSON, A. E., HESKETH,N., LIVENS, F. R.,
BRYAN, N. D., LEAD, J. R., TAYLOR, J. H., TIPPING, E.; Experimental
Determination of Partial Specific Volumes Of Humic Substances In Aqueous
Solutions. Analytica Chimica Acta. vol.314, p.146-159, 1995.
MELÉNDEZ, G., SOTO. G.; Taller de Abonos Orgánicos. Centro de
Investigaciones Agronómicas de la Universida de Costa Rica y Cámara de Insumos
Agropecuarios No Sintéticos, p.1-8, março, 2003
MENDEZ, E.M., PATOCKA, J.; Humic substance-compounds of still unknown
structure : applications in agriculture, industry, environment, and biomedicine.
Journal Applied Biomedicine, vol.3,p.12-24, Spain, 2005.
80
MEYER, S. T.; O uso de cloro na desinfecção de águas, a formação de
trihalometanos e os riscos potenciais à saúde pública. Cad. Saúde Pública, vol.10,
n.1, Rio de Janeiro, 1994.
OGINO, K., KANEKO,Y. MINOURA, T., AGUI, W., ABE, M.; Removal of Substance
Dissolve in Water. Journal Of Collid and Interface Science. Vol.121, n.1, January,
1988.
OPAS (Organizacion Panamerican de la Salud); Guias para la calidad del agua
potable. Vol. I, II e III. Genebra, 1987.
OTTO, M.;Chemometrics-Statistics and Computer application in Analytical
Chemistry, Willey-VCH, 1999.
PERRY, R.; Materiais orgânicos importantes mo ciclo da água-escoamento de
resíduos indsutriais. I Seminário Anglo-Brasileiro do Controle Ambiental. São
Paulo; CETESB/ACETESB, 1983.
POWELL, H. K., FENTON, E.; Size fractionation of humic substances: effect on
protonation and metal biding properties. Analytica Chimica Acta Vol.334, p.27-38,
1996.
POPPI, R.J.; ”Construção de um espectrofotômetro com transformada de
Hadamard e sua aplicação da análise por injeção em Fluxo” Tese de Doutorado,
1993.
RICHARDSON, M. L.; The dictionary of substances and their effects. Cambridges:
Royal Society of Chemistry; v.2, p.305-309, 1996.
RIVERO, T., PAOLINI, J.; Caraterizatcion de la materia orgánica de tres suelo
venezoelanos. Rev. Fac. Agron. (Maracay) Vol.20, p.167-176, 1994.
ROBARDS, K., MACDONALD, S.; Analycal chemistry of freshwater humic
substances. Analytica Chimica Acta.Vol. 527, p.104-124, 2004.
ROCHA, J. C., BURBA,P.; Multh-method study on aquatic humic substance from the
“Rio Negro”-Amazonas State/A Brazil. Emphasis on molecular-size classification of
their metal contents. Brazilian Chemical Society, vol.10, n.3, Brazil, 1999.
ROCHA, J. C.,BURBA, P.; Labile complexes of metals in aquatic humic substances:
Investigations by means of na íon exchange-based flow procedure. Freseniusm J.
Anal. Chem. vol.349, p.800-807, Dortmund, 1994.
81
ROCHA, R. P.TEXEIRA, S. G.; Estratégia para aumento de sensibilidade em
espectroscopia UV-VIS. Quim. Nova v.27, n.5, São Paulo, set/out, 2004.
ROCHA, J. C., ARAUJO,A. B. ROSA, A. H.; Distribuição de metais e caracterização
das constantes de troca entre espécies metálicas e frações húmicas aquáticas de
diferentes tamanhos moleculares. Quim. Nova. vol.25. n.6, p.1103-1107, 2002.
ROCHA, J. C., ROSA, A. H; Substâncias húmicas aquáticas interações com
espécies metálicas. 1ed. São Paulo: UNESP, 2003.
ROSA, A. H., ROCHA, J. C.; Substâncias Húmicas de turfa: Estudo dos Parâmetros
que influenciam no processo de extração alcalina. Química Nova, vol.23, n
o
4, 2004.
ROSSINI, A. C.; Desinfecção Técnica de Abastecimento e tratamento de água
(Tratamento de água),Vol.2, CETESB. São Paulo, 1987.
SANTOS, A.,RESENDE, M. O., ROSA, A. H., ZARA, L. F.,ROCHA, J. C.;
Distribuição de Cr, Ni, Cu, Ce e Pb em frações húmicas diferentes tamanhos
moleculares extraídas de amostras de água e de sedimentos do reservatório de
captação de água de superficial de Anhumas–Araraquara-SP .Eclética Química,
Vol.27, p.1-13, 2002.
SEASHOLTZ, M. B.;Making money with chemometrics, Chen. Intell Lab. Syst.
Vol.45, p.55-63, 1999.
SILVERTEIN, R. M. G. C., MORRIL, T. C.; Spectrometric Indetification of Organic
Compoundsa. 6
Th
ed, John Wiley & Sons; New York, p.67-101, 1998.
STEVENSON, F. J.; Húmus chemistry. New York: Wiley & Sons, p.26-53, 1982.
SINGER, P. C.; Formation and characterization of desinfection by produtcts. In:
Craun, G. F; Safety of water desifction: balacing chemical and microbial risks.
Washington (DC): ILSI PRESS; p.201-219, 1993.
SINGER, P. C. ; Applicablity of coagulants and alternative oxidants for
controlling THM formation. In : American Water Works Association. Proceedings of
a seminar on strategies for control of trihalomethanes. Denver: AWWA; p.21-30,
1983.
SKOOG, D.A., LEARY,J.J.; Principles of Instrumental Analysis, 4
a
Ed. p.278, New
York, 1992.
82
SWIFT, R. S.;Fractionation of soil humic substances. In: AIKEN, G. R. et al. (Ed.)
Huimic substances in soil, sedment an water: geochemistry, isolation and
caracterization. New York: Wiley & Sons, p.387- 407, 1985.
TAUK, S. M.; Biodegradação de resíduos orgânicos no solo. Revista Brasileira de
Geociências, vol.20, p.299-301, mar/dez, 1990.
TEIXEIRA, M. R.; LUCAS, H.; ROSA, M. J.; Ultrafiltração direta de água
superficiais turvas na ETA de Alcantarilha. Actas do 6
0
Congresso da água.
APRH. Poto,18 a 22 de Março, 2002.
TOMINAGA, M. Y., MIDIO, A. F.; Exposição Humana a Trialometanos Presentes em
Água Tratada. Rev. da Saúde Pública vol.33 , n.4, São Paulo, 1999.
THURMAN, E. M., MALCOLM R. L.; Preparative isolation of aquatic humic
substances. Environ. Sci. Technol. vol.15: p.463-446, 1981.
WERSHAW, R. L.; Model for húmus in soils and sediments. Environ. Sci. Technol.,
v.27, p.814-6,1993.
WERSHAW, R. L., AIKEN, G. R. et.al (Ed.) Humic substances in soil, sediment
and water: geochemistry, isolation and caracterization. New York: Jonh & Sons,
p.477-92, 1995.
YONG, R., MOHAMED, A. M. O. E., WARKENTIN, B. P.; Principles of Contaminant
Transport in Soils. Elsevier Science Publishers B.V., Amsterdã, 1992.
Livros Grátis
( http://www.livrosgratis.com.br )
Milhares de Livros para Download:
Baixar livros de Administração
Baixar livros de Agronomia
Baixar livros de Arquitetura
Baixar livros de Artes
Baixar livros de Astronomia
Baixar livros de Biologia Geral
Baixar livros de Ciência da Computação
Baixar livros de Ciência da Informação
Baixar livros de Ciência Política
Baixar livros de Ciências da Saúde
Baixar livros de Comunicação
Baixar livros do Conselho Nacional de Educação - CNE
Baixar livros de Defesa civil
Baixar livros de Direito
Baixar livros de Direitos humanos
Baixar livros de Economia
Baixar livros de Economia Doméstica
Baixar livros de Educação
Baixar livros de Educação - Trânsito
Baixar livros de Educação Física
Baixar livros de Engenharia Aeroespacial
Baixar livros de Farmácia
Baixar livros de Filosofia
Baixar livros de Física
Baixar livros de Geociências
Baixar livros de Geografia
Baixar livros de História
Baixar livros de Línguas
Baixar livros de Literatura
Baixar livros de Literatura de Cordel
Baixar livros de Literatura Infantil
Baixar livros de Matemática
Baixar livros de Medicina
Baixar livros de Medicina Veterinária
Baixar livros de Meio Ambiente
Baixar livros de Meteorologia
Baixar Monografias e TCC
Baixar livros Multidisciplinar
Baixar livros de Música
Baixar livros de Psicologia
Baixar livros de Química
Baixar livros de Saúde Coletiva
Baixar livros de Serviço Social
Baixar livros de Sociologia
Baixar livros de Teologia
Baixar livros de Trabalho
Baixar livros de Turismo
