Apostila Hidrologia Climatologia 013

Apostila Hidrologia Climatologia 013

ESCOLA AGROTÉCNICA FEDERAL DE ALEGRE – ES

CURSO TECNÓLOGO EM AQÜICULTURA

DISCIPLINA DE HIDROLOGIA E CLIMATOLOGIA

1. ÁGUA

Sabemos que a água está diretamente presente em todos os seres vivos ou, mesmo, constituindo o habitat natural de muitas formas de vida. O filósofo Tales de Mileto, que viveu na Grécia Antiga (há mais de 500 anos A.C.), pensava que a substância original ou o princípio básico das coisas era a água e, hoje, muitos cientistas acreditam que as primeiras formas de vida, em nosso planeta, tenham efetivamente surgido nos oceanos. Talvez por esta razão, as pesquisas em desenvolvimento pela NASA, quanto às possibilidades de vida fora da Terra, sempre iniciem pela verificação da existência de água nos corpos celestes pesquisados.

    A água cobre mais de 70% da superfície terrestre e é vital para toda a vida no planeta. É a substância mais abundante da natureza, ocorrendo: nos rios, lagos, oceanos, mares e nas regiões polares. Na atmosfera ocorre na forma de vapor de água, podendo atingir num mesmo local até 4%, em volume.

A água é incolor (não tem cor), insípida (não tem gosto) e inodora (não tem cheiro), líquida à temperatura ambiente, formada de átomos de hidrogênio e oxigênio, agrupados em moléculas. As moléculas se agregam na sua superfície formando uma espécie de película, devido a tensão superficial resistente o suficiente para suportar um inseto, que de outra maneira afundaria. Elas também se agregam à moléculas de outras substâncias: é a maneira como a água molha as coisas.

    Em função da quantidade de sais dissolvidos a água pode ser classificada em varias categorias, destacando-se água de chuva, que é a mais pura, por resultar de um processo de destilação simples a não ser quando alterada pelo próprio homem, como eliminação de gases tóxicos; água de fontes são as águas de nascente ou fonte, pobres em matéria orgânica; já as águas de rios contém sais minerais e matéria orgânica, carreados e acumulados no percurso, desde a nascente. A água do mar possui aproximadamente 35 ‰ (lê-se partes por mil) de sais, destacando-se o cloreto de sódio (NaCl) e o cloreto de magnésio (MgCl).

Devemos lembra qeu a água doce no Brasil é um valioso capital ecológico (uso, reserva e negociação), portanto de enorme valor competitivo, devendo ser altamente considerado em qualquer atividade produtiva, em especial na aqüicultura.

Nas áreas rurais, a questão deve ser considerada e estudada com carinho, se não vejamos: estudos da própria ONU indicam que para cada 1,0 kilograma de grãos produzidos, são necessários 1.000 litros de água e para ser ter 1,0 kilograma de peixes, os mesmos foram envolvidos e nadaram em 10.000 de litros d’água.

Com o aumento do número de criatórios e, conseqüentemente, o incremento da procura e uso da água, os aqüicultores podem ou até já estão se tornando alvos preferidos dos órgãos de controle ambiental, comprovadamente pela imposição de regras, leis e exigências, tanto no aspecto do uso do terreno, uso/reuso e despejo das águas, escolha, introdução e translocação de espécies exóticas ou nativas.

O desenvolvimento da atividade aqüicola, juntamente com a tomada de consciência relativamente recente dos problemas ambientais, justifica plenamente a atenção que se deve oferecer ao item "qualidade da água", em especial àquela advinda de ação das criações intensivas e semi-intensivas. Para a água utilizada na aqüicultura, sugere-se que os criadores devam estabelecer normas de conduta quanto a sua obtenção, uso e reuso a sua disposição e se preocupem em aplicar métodos de avaliação e recuperação simples e objetivos.

Características da água

A água ("hidróxido de hidrogênio" ou "monóxido de hidrogênio" ou ainda "protóxido de hidrogênio") é uma substância líquida que parece incolor a olho nu em pequenas quantidades, inodora e insípida, essencial a todas as formas de vida, composta por hidrogênio e oxigênio. É uma substância abundante na Terra, cobrindo cerca de três quartos da superfície do planeta, encontrando-se principalmente nos oceanos e calota polares, mas também noutros locais em forma de nuvens, água de chuva, rios, aqüíferos ou gelo. A fórmula química da água é H2O.

Ao contrário dos combustíveis fósseis, as águas doces são uma fonte renovável. Se forem usadas de forma adequada e cuidadosamente conservadas, o ciclo hidrológico global pode satisfazer as necessidades, atuais e projetadas, por água, em uma base sustentável. Contudo, problemas com o fornecimento de água doce e com a qualidade da água são de importância imediata e fundamental a todos nós. O crescimento populacional e as exigências crescentes por energia e alimentos estão impondo grandes demandas tanto pela quantidade quanto pela qualidade dos suprimentos de água doce. O total do uso mundial de água mais do que triplicou entre 1950 e 1980. Nos países em desenvolvimento os problemas com a poluição e esgotamento da água são dominantes.

As águas cobrem três quartos da superfície da Terra, no entanto mais de 97% da água do planeta são salgadas, nos oceanos, e menos de 3% são água doce. Dessa última, 77% estão congelados nos círculos polares; 22% compõem-se de águas subterrâneas; e a pequena fração restante encontra-se na atmosfera, lagos, rios, plantas e animais.

Nos organismos vivos

A água possui muitas propriedades incomuns que são críticas para a vida: é um bom solvente e possui alta tensão superficial (0,07198 N m-1 a 25ºC). A água pura tem sua maior densidade em 3,984ºC: 999,972 kg/m³ e tem valores de densidade menor ao se esfriar e ao se aquecer. Como uma molécula polar estável na atmosfera, desempenha um papel importante como absorvente da radiação infravermelha, crucial no efeito estufa da atmosfera. A água também possui um calor específico peculiarmente alto (75,327 J mol-1 K-1 a 25 ºC), que desempenha um grande papel na regulação do clima global.

A água dissolve vários tipos de substâncias polares e iônicas, como vários sais e açúcar, e facilita sua interação química, que ajuda metabolismos complexos.

Apesar disso, algumas substâncias não se misturam bem com a água, incluindo óleos e outras substâncias hidrofóbicas. Membranas celulares, compostas de lipídios e proteínas, levam vantagem destas propriedades para controlar as interações entre seus conteúdos e químicos externos. Isto é facilitado pela tensão da superfície da água.

Propriedades físicas e químicas

Representação esquemática de uma molécula de água.

Ponto de fusão

H2O: 0ºC (273 K)

Ponto de ebulição

H2O: 100,0ºC (373 K)

Temperatura da Água

A temperatura da água é ditada pela radiação solar, salvo nos casos de despejos industriais, de termelétricas e de usinas atômicas que operem nas margens do lago ou reservatório. A temperatura exerce maior influência nas atividades biológicas e no crescimento. Também governa os tipos de organismos que podem viver ali: peixes, insetos, zooplâncton, fitoplâncton e outras espécies aquáticas, todas têm uma faixa preferida de temperatura para se desenvolverem. Se essa faixa for ultrapassada (para menos ou para mais), o número de indivíduos das espécies diminui eté se extinguirem totalmente.

A temperatura também influi na química da água. A água fria, por exemplo, contém mais Oxigênio dissolvido do que a água quente. Por outro lado, alguns compostos são mais tóxicos para a vida aquática nas temperaturas mais elevadas.

A relação entre a temperatura, o oxigênio dissolvido e a profundidade pode ser melhor visualizada na figura acima.

A Tabela abaixo apresenta, em linhas gerais, a importância da temperatura para a biota aquática.

Relação entre a Temperatura e a Vida Aquática nos Lagos

TEMPER.

NÍVEL

VIDA AQUÁTICA

menor14oC

baixa

Poucas plantas, truta, poucas doenças.

15 a 20oC

média

Algumas plantas, besouros d´água, algumas doenças.

21 a 29oC

alta

Muitas plantas, carpa, bagre, etc.

maior 30oC

muito alta

A temperatura começa a reduzir a vida aquática.

A temperatura comanda uma importante característica física da água: a densidade. A água difere da maioria dos compostos porque ela é menos densa no estado sólido do que no seu estado líquido (o normal). Consequentemente, o gelo flutua, enquanto a água em temperaturas um pouco acima da temperatura de congelamento, afunda. A água é mais densa a 4oC e torna-se menos densa , tanto nas temperaturas inferiores como superiores a esse limite.

A figura acima mostra a relação entre a temperatura e a densidade da água destilada. As áreas sombreadas mostram a diferença relativa na densidade para mudanças de 5oC.

Quando as diferenças de temperatura geram camadas d´água com diferentes densidades, formando uma barreira física que impede que se misturem e se a energia do vento não for suficiente para misturá-las, o calor não se distribui uniformemente na coluna d´água, criando assim a condição de estabilidade térmica. Quando ocorre este fenômeno, o ecossistema aquático está estratificado termicamente. Os estratos ou camadas formados frequentemente estão diferenciados física, química e biologicamente.

Cerca de dois terços da superfície da Terra está coberta por água, 97,2% dos quais contêm os cinco oceanos. O aglomerado de gelo do Antártico contém cerca de 90% de toda a água potável existente no planeta (em baixo). A água em forma de vapor pode ser vista nas nuvens, contribuíndo para o albedo da Terra.

É necessário para a vida no planeta Terra, pois é essencial tanto para as plantas como para os animais e outros seres vivos como os humanos.

Distribuição

Na Terra há cerca de 1 360 000 000 km³ de água que se distribuem da seguinte forma:

1 320 000 000 km³ (97%) são água do mar.

40 000 000 km³ (3%) são água doce.

25 000 000 km³ (1,8%) como gelo.

13 000 000 km³ (0,96%) como água subterrânea.

250 000 km³ (0,02%) em lagos e rios.

13 000 km³ (0,001%) como vapor de água .

Os estados da água

A água encontra-se em diversos estados físicos. Na atmosfera ela está em estado gasoso, proveniente da evaporação de todas as superfícies úmidas – mares, rios e lagos; em estado líquido é a mais usual forma da água, encontrada nos grandes depósitos do planeta, nos oceanos e mares (água salgada), nos rios e lagos (água doce) e também no subsolo, constituindo os chamados lençóis freáticos em estado líquido. Para finalizar, também encontramos a água no estado sólido, nas regiões frias do planeta. Do estado gasoso, presente na atmosfera, a água se precipita em estado líquido, como chuva, orvalho ou nevoeiro, ou em estado sólido, como neve ou granizo.

Países com mais água per capita

Guiana Francesa

812.121 m³

Islândia

609.319 m³

Guiana

316.689 m³

Suriname

292.566 m³

Congo

275.679 m³

Papua Nova Guiné

166.563 m³

Gabão

133.333 m³

Ilhas Salomão

100.000 m³

Canadá

94.353 m³

Nova Zelândia

86.554 m³

Fonte: WWAp/Unesco

Países com menos água per capita

Kuait

10 m³

Emirados Árabes

58 m³

Unidos

66 m³

Bahamas

94 m³

Qatar

103 m³

Maldivas

113 m³

Líbia

118 m³

Arábia Saudita

129 m³

Malta

149 m³

Cingapura

179 m³

Fonte: WWAp/Unesco

A SITUAÇÃO DA ÁGUA NO BRASIL

O Brasil detém 11,6% da água doce superficial do mundo.

Os 70 % da água disponíveis para uso estão localizados na Região Amazônica.

Os 30% restantes distribuem-se desigualmente pelo País, para atender a 93% da população

Através da história, os lagos, riachos e rios mundiais têm provido importantes recursos e serviços, incluindo água potável, para lavagem e uso na agricultura, produção de energia, transporte, recreação e descarga de detritos.

As águas doces são distribuídas de forma bastante desigual em todo o mundo. Grande parte do Oriente Médio e África, e partes da América Central e oeste dos EUA são naturalmente carentes de água. No Brasil temos o exemplo da Caatinga. A escassez pode resultar de uma série de fatores, incluindo fontes limitadas, grandes demandas e uso ineficiente. No ano 2000, muitos países possuiam metade da água que tinham em 1975 - e muitos experimentarão demandas muito maiores por parte da agricultura e indústria. Escassez futura de água tenderá a limitar o crescimento destas duas atividades, e poderá pôr em risco a saúde, nutrição e desenvolvimento econômico.

A água é tão importante para a vida humana quanto os alimentos. Um indivíduo precisa de um ou dois litros de água diários para sobreviver. O problema básico não é a falta de água - poucas pessoas morrem de sede. Ao invés disso, o problema é conseguir um fornecimento suficiente de água potável e serviços de saneamento adequados. Estudos recentes mostram que o peso econômico das doenças e males da saúde, os quais, em grande parte, resultam da falta de fornecimento de água potável e instalações de saneamento, é muito grande, em especial no Terceiro Mundo. Em um levantamento da UNICEF sobre o fornecimento de água nos países em desenvolvimento, descobriu-se que apenas 51% das pessoas tem acesso à água potável.

Onde a tecnologia tem permitido a drenagem de vastos reservatórios de águas subterrâneas do mundo, nós a fazemos a níveis que excedem em muito qualquer esperança de reabastecimento natural. Em outros casos, drenamos e desviamos rios em prol de benefícios locais e a curto prazo, esquecendo as necessidades ecológicas a longo prazo. Como evidência dos efeitos do uso crescente, as grandes demandas por água estão abaixando o nível dos lençóis de água na China, Índia e EUA, e dos mares Cáspio e de Aral.

O que é pior: os lagos e rios mundiais recebem enormes quantidades de esgoto municipal, detritos industriais e escoamento de áreas urbanas e rurais. Tais detritos e produtos químicos estão envenenando as águas naturais de superfície e subterrâneas, das quais as gerações futuras dependem para sobreviver.

Grande parte do crescimento populacional dos países em desenvolvimento está ocorrendo fora das áreas rurais. Por volta do final do século, mais da metade da humanidade viverá nas grandes cidades. Prover água para uma população tão grande exigirá melhorias radicais no gerenciamento dos escassos recursos de água. Além disso, com a urbanização e com o grande crescimento da industrialização, os esforços para controlar a poluição das águas devem ser expandidos, se quisermos proteger a qualidade das águas.

A água tem sido tratada como um recurso ilimitado, que é fornecido o mais barato possível e em qualquer quantidade desejada. Se continuar, tal atitude levará a deficiências críticas na quantidade e qualidade da água disponível. Para prevenir a escassez, as nações devem exercer um gerenciamento mais eficiente desse recurso, introduzir a reciclagem, prevenir a poluição e promover a conservação da água.

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