O efeito de substâncias húmicas na transferência de massa de oxigênio na interface ar-água - SILVA, Pedro de Souza Lopes (2019)
A transferência de oxigênio através da interface ar-água é um importante processo que ocorre nos escoamentos naturais, como rios, córregos e lagos. Pode ser numericamente representado pelo coeficiente volumétrico de transferência de oxigênio (KLa). Na literatura, há um grande número de estudos mostrando como a turbulência e as substâncias antrópicas afetam o KLa. No entanto, há uma lacuna na forma como os compostos orgânicos, como as substâncias húmicas (SH) encontradas naturalmente nos corpos de água, podem interferir na estimativa do KLa. A fim de contribuir para esta lacuna na literatura, o presente estudo tem como objetivo investigar a influência de SH no KLa sob diferentes intensidades de turbulência na interface ar-água. Os experimentos foram realizados em um tanque de grade oscilante que forneceu três níveis de intensidade de turbulência (números de 5.166, 10.316 e 15.433 de Reynolds). Para cada nível de turbulência, foram testados 15 diferentes valores de concentração de SH e o KLa foi estimado. Os resultados mostraram que, independentemente do nível de turbulência da água no tanque, as SH reduzem o KLa. A redução máxima foi de 11%, 16% e 17%, para números de Reynolds de 5.166, 10.316 e 15.433, respectivamente. A presença de moléculas de SH também reduz as componentes de velocidade turbulenta horizontal e vertical, ao longo da interface ar-água. O efeito barreira, produzido pela ocupação de moléculas de SH na interface, foi o principal fenômeno responsável pela redução na transferência de oxigênio e também nos componentes de velocidade turbulenta. Uma relação entre a velocidade de transferência de massa de oxigênio e a energia cinética turbulenta interfacial mostrou que na presença de SH a interface ar-água se comporta como uma parede sólida, reduzindo a difusão de oxigênio e a renovação da superfície. Os resultados obtidos neste trabalho mostram que corpos d’água com condições hidráulicas idênticas podem possuir diferentes taxas de transferência de massa de oxigênio, mesmo não estando poluídos. Isso ocorre devido à presença de substâncias húmicas, as quais possuem características tensoativas.