Monitoramento da qualidade da água (com potenciostato?) / Water quality monitoring (using potentiostat?)

— English version below —
Como o tema de uma possível crise hídrica nas regiões Sul e Sudeste do Brasil surgiu na mídia nas últimas semanas, parei para pensar se seria factível monitorar a qualidade da água com equipamentos de tecnologia aberta.

Não sou da área. Por isso, gostaria de conversar com especialistas sobre a viabilidade de tal projeto.

Primeiro, quais tipos de poluição são mais relevantes?

  • Resíduos químicos de industria ou agricultura (e.g. metais pesados, pesticidas)
  • Tóxinas oriundas de atividade bacterial
  • Contaminação por microorganismos

Do meu ponto de vista inicial como leigo, me parece interessante usar um potenciostato. Achei alguns projetos livres:

  • DStat
  • UWED: “universal wireless electrochemical detector”
  • uMED: “universal mobile electrochemical detector”

Se alguém da área (ou com alguma informação útil) puder comentar, me avise!
Em particular, se você já conduziu um projeto semelhante!

Forte abraço,
Lars

— English version —
As the topic of a possible water crisis in the South and Southeast regions of Brazil took the Brazilian media in recent weeks, I started to think about whether it would be possible to monitor water quality with open source hardware.

I am not at all from the field. So I would like to talk to experts about the feasibility of such a goal.

First and foremost, what types of pollution are most relevant?

  • Chemical waste from industry or agriculture (e.g. heavy metals, pesticides)
  • Toxins arising from bacterial activity
  • Contamination by microorganisms

One of the tools that - from my naive point of view - might be useful might be a potentiostat. I already found a few open solutions.

  • DStat
  • UWED: “universal wireless electrochemical detector”
  • uMED: “universal mobile electrochemical detector”

If anybody from the field (or with otherwise useful information) can comment, let me know!
In particular if you have conducted a similar project already!

Best,
Lars

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Hi @ldehlwes!

I don’t know too much about water quality monitoring. However, I am aware of two possible open source hardware solutions:

  1. Fieldkit is a modular environmental sensing platform. They have several existing modules that might help, and even if not maybe you can build on its core and add your own sensor modules?
  2. The Cave Pearl Project underwater data logger might also be helpful. This is the thread that introduces it on the GOSH forums.

Sorry if I’m completely off the mark, but hopefully this will at least stimulate some discussion.

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hola @idehlwes
te sugiero des una mirada en el sitio de PublicLab también. hay un montón de info relacionada a monitoreo ambiental.
justo encontré este video bien interesante Vigilantes del agua - YouTube quizas @alejobonifacio pueda contarte mejor
otro proyecto de argentina que se dedica a monitoreo de agua es cosensores
saludos
nano

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Opa!

Algum tempo temos feito algumas coisas, de bate e pronto não tenho uma documentação, mas com certeza uma das pessoas que mais manjam de análise de águas é um hacker chamado Markos, ele deve aparecer por aqui.

http://www.c2o.pro.br/hackaguas/index.html

Muito interessante esses métodos de eletroquímica…

Eu acho que um outro caminho é pela espectroscopia

Alguns compostos orgânicos apresentam boa atividade ótica, consegui algumas coisas usando o espectrofotometro do publiclab.

Para metais, um método robusto é espetrofotometria de chama

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Um pessoal bem legal de conversar:

@sjacques

Aqui tb tem algumas coisas bacanas:

https://interactivos.silo.org.br/2016/

abs

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Oi Lars,

Acho que é uma pergunta difícil de ser respondida.

Antes de pensar em alguma resposta peço pra você contextualizar melhor o que você tem em mente.

Por exemplo, você está pensando no monitoramento de algum parâmetro de qualidade da água de um manancial (rio, lago, água subterrânea) para usar como um indicador de qualidade ambiental para proteger um ecossistema?

Ou está pensando no monitoramento de parâmetros para a água que será consumida por pessoas, como um indicador de qualidade da potabilidade para proteger os consumidores?

E o que você imagina fazer com o(s) resultado(s) de análise e a(s) informação(ões) obtida(s)?

Antes de pensar em qual ferramenta escolher, é necessário definir o que se quer obter e onde se quer chegar. Concorda?

Parabéns pela sua preocupação com o tema Água.
Um Abraço,
Markos

Oi @nanocastro,

obrigado! Foi justamente na loja do PublicLab que encontrei a ideia de usar um potenciostato! (WheeStat Potentiostat – Public Lab Store)
Sobre o vídeo: Gosto bastante de microscopia, mas acho muito difícil de automatizar a análise. Mas quem sabe, talvez possamos analisar amostras de forma semi-automática com ferramentas ML no futuro. :smiley: (Aliás, como está indo o trabalho com o OpenFlexure? Falei um pouco com Julian e estou pensando em adquirir um OpenFlexure também, assim que eu tiver mais tempo livre e acesso a uma impressora 3D adequada. :stuck_out_tongue: )

Vou dar uma olhada!

Oi @Markos ,

Isso mesmo. Seria mais para monitorar os parâmetros relevantes para julgar sobre a qualidade da água potável. Gosto de beber diretamente do filtro de carvão ativo. Onde eu moro (na cidade SP), pelo gosto e cheiro da água parece tudo ok. Mas de qualquer maneira já faz um tempo que estou desconfiando da capacidade de filtrar substâncias maléficas tais como pesticidas ou metais pesados. O momento presente serve meramente como um bom momento para começar a se pensar nisso.

Seria legal criar um dispositivo que consegue compartilhar automaticamente os dados obtidos para publicá-los com data e local (que infelizmente, sem GPS não temos como verificar) em forma de um mapa. Sei que existem projetos deste tipo a respeito de qualidade do ar em outros países. No Brasil, a qualidade do ar talvez não seja a preocupação mais relevante, por isso, se, em vez disso, poderia-se avaliar a potabilidade da água (ou mostrar que há um problema com a qualidade em algum lugar), seria bem legal.

Provavelmente eu esteja viajando. :smiley: Este post serve justamente para juntar ideias e avaliar a viabilidade de possíveis soluções.
E não me parece nada barato. Mas tão barato não precisa ser, bastaria uma comunidade poder adquirir um dispositivo desse, não sei. :smiley:

Será que respondi as suas primeiras perguntas? O que acha?


Oi @atractorz ,

gostei das suas colocaçōes! Inclusive, mandei um oi ao grupo que você indicou. :slight_smile:
Caso precisar, você já conhece o pessoal?

Sobre os vários métodos de medição: Ainda não sei o que seria mais praticável. Por enquanto estou pensando em algo que seja fácil de se automatizar. Você tem experiência nisso?

Hi!
– english below –

Obrigada por comaprtilhar essa questão, é muito importante.
O @leosehn desenvolveu um medidor de condutividade da água no CTA, ele chegou a terminar o projeto e testar (foi o projeto de conclusão de graduação dele). Toda a documentação está aqui.
Tem esse site também, do Markos, que tem bastante conteúdo de qualidade sobre moitoramento das águas.


Thanks for sharing this issue, it’s very important.
@leosehn developed a water conductivity meter at the CTA, he finished the project and tested it (it was his graduation project). All documentation is available here.

There is this site also by Markos, which has a lot of quality content on monitoring the waters.

Obrigado por todo esse debate por aqui. E @atractorz por citar a Hacking Ecology.
Inclusive as experiências do Antonio e do Leo são bem interessantes e relevantes.

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Oi Lars,

Vou fazer alguns comentários “por partes”:

“Seria mais para monitorar os parâmetros relevantes para julgar sobre a qualidade da água potável.”

Se vamos falar de “potabilidade”, vamos usar como “ponto de partida” o que diz a legistação.

A PORTARIA Nº 2.914, DE 12 DE DEZEMBRO DE 2011 estabelecia os procedimentos de controle e de vigilância da qualidade da água para consumo humano e seu padrão de potabilidade: Ministério da Saúde

Mas desde 2017 essa portaria foi combinada com outras e surgiu a Consolidação nº 5:
http://bvsms.saude.gov.br/bvs/saudelegis/gm/2017/prc0005_03_10_2017.html

É um total de 91 parâmetros!
Microbiológico: Escherichia coli e Coliformes totais
Inorgânicos: 15 elementos (Arsênio, Chumbo, Cromo, Mercúrio, Fluoreto, Nitrato, Urânio …)
Orgânicos: 15 substâncias (Benzeno, Estireno, Pentaclorofenol, Tetracloreto de Carbono …)
Agrotóxicos: 27 substâncias (Aldrin, DDT, Glifosato, Permetrina …)
Desinfetantes e derivados: 7 substâncias (Bromato, Cloro residual, Trihalometanos …)
Cianotoxinas: 2 toxinas (Microcistinas …)
Radioatividade: 2 elementos (Rádio 226 e 228)
Organoléptico: 21 parâmetros (Amônia, Cloreto, Dureza, Ferro, Surfactantes, Cor, Turbidez …)

Meu objetivo não é desanimar, mas dar uma perspectiva mais realista da complexidade do tema “potabilidade”. Mas apesar da complexidade acho válido toda iniciativa para se envolver com o assunto e buscar alternativas.

“Gosto de beber diretamente do filtro de carvão ativo. Onde eu moro (na cidade SP), pelo gosto e cheiro da água parece tudo ok. Mas de qualquer maneira já faz um tempo que estou desconfiando da capacidade de filtrar substâncias maléficas tais como pesticidas ou metais pesados.”

A eficiência de um filtro “contendo” carvão ativo vai depender principalmente do “tempo de residência” (tempo de contato) da água com o carvão e do grau de saturação do carvão. E além disso o carvão ativo “não faz milagres”, ou seja, não remove qualquer tipo de substância presente da água. Ele é mais efetivo para a remoção de Cloro e compostos orgânicos. Mas não se espera que seja efetivo para compostos inorgânicos (Ex: íons metálicos)
Na seção SIMPA - Sistema Modular de Purificação de Água você vai encontrar informações sobre um sistema de purificação para uso residencial.

“O momento presente serve meramente como um bom momento para começar a se pensar nisso.”

No meu entendimento já estamos muito atrasados. Mas como eu gosto de dizer:
“Antes tarde, do que mais tarde”. :slight_smile:

"Seria legal criar um dispositivo que consegue compartilhar automaticamente os dados obtidos para publicá-los com data e local "
Você comentou inicialmente o interesse no uso de um Potenciostato, que é um instrumento que mede a corrente que atravessa uma célula eletroquímica, e que é diretamente proporcional à concentração do(s) reagente(s). O tipo de corrente gerada vai depender se a solução está em repouso ou em fluxo. Em condições de fluxo (voltametria hidrodinâmica) o que se mede é a corrente limite e em repouso (voltametria cíclica com a solução em repouso) o que se mede é o pico de corrente.
Pra quem quiser entender a teoria dos processos eletrolíticos: E.2. Eletrólise
E aqui eu estou documentando as minhas atividades de um Potenciostato: 14. Detecção de Parâmetro Químico (III) - Cloro por Voltametria
Já aviso que o projeto não está finalizado. É apenas o registro das atividades em andamento.

“No Brasil, a qualidade do ar talvez não seja a preocupação mais relevante, por isso, se, em vez disso, poderia-se avaliar a potabilidade da água (ou mostrar que há um problema com a qualidade em algum lugar), seria bem legal.”

Concordo! Acredito ser mais factível um sistema de “alerta”, ou como você disse, “mostrar que há um problema com a qualidade em algum lugar”. Sem querer identificar “qual o tipo de problema especificamente”.

“Provavelmente eu esteja viajando. Este post serve justamente para juntar ideias e avaliar a viabilidade de possíveis soluções.”

Se não botar o “pé na estrada” não vamos sair do lugar (comum). :slight_smile:

Na minha perspectivo, acho mais promissor pensar em uma abordagem “multivariada”. Ou seja, é muito difícil extrair informações úteis de apenas uma técnica instrumental (eletroquímica, fotométrica, cromatográfica etc).

Mas quando se combina o resultado de diferentes técnicas com uma análise estatística multivariada, temos a “possibilidade” de conseguir “extrair informações úteis” de um conjunto de dados.

Em Química essas técnicas são agrupadas no que se costuma chamar de Quimiometria. Mas é basicamente a aplicação de algumas técnicas de Machine Learning muito em voga atualmente.

Organizei alguns tutoriais sobre alguns métodos multivariados aplicados à Química Analítica:
http://www.c2o.pro.br/hackaguas/apv.html
http://www.c2o.pro.br/hackaguas/apw.html
http://www.c2o.pro.br/hackaguas/apx.html

Por exemplo combinar medidas eletroquímicas (Ex: de um potenciostato, com o condutivímetro que a Marina comentou) com medidas fotométricas, pode ser um caminho para gerar datasets multivariados com maior “conteúdo informacional”.

Por favor, fale um pouco sobre a sua área de atuação: computação, eletrônica, jornalismo, ufologia :slight_smile:

Por enquanto é isso.

Um Abraço,
Markos

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