ESTUDO QUALITATIVO E QUANTITATIVO DO APROVEITAMENTO DAS ÁGUAS DE SUBSOLOS EM EDIFÍCIOS

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1 UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI DENIS EDUARDO M. DE OLIVEIRA SANTOS ELIZANGELA RODRIGUES DO NASCIMENTO FLÁVIO COUTINHO KAREN SAYURI ASSAHI ROBERTA ALVES PASQUINI ESTUDO QUALITATIVO E QUANTITATIVO DO APROVEITAMENTO DAS ÁGUAS DE SUBSOLOS EM EDIFÍCIOS SÃO PAULO 2011

2 2 DENIS EDUARDO M. DE OLIVEIRA SANTOS ELIZANGELA RODRIGUES DO NASCIMENTO FLÁVIO COUTINHO KAREN SAYURI ASSAHI ROBERTA ALVES PASQUINI ESTUDO QUALITATIVO E QUANTITATIVO DO APROVEITAMENTO DAS ÁGUAS DE SUBSOLOS EM EDIFÍCIOS Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como exigência parcial para a obtenção do título de Graduação do Curso de Engenharia Civil da Universidade Anhembi Morumbi Orientador: Prof. Me. Maurício Costa Cabral da Silva SÃO PAULO 2011

3 3 DENIS EDUARDO M. DE OLIVEIRA SANTOS ELIZANGELA RODRIGUES DO NASCIMENTO FLÁVIO COUTINHO KAREN SAYURI ASSAHI ROBERTA ALVES PASQUINI ESTUDO QUALITATIVO E QUANTITATIVO DO APROVEITAMENTO DAS ÁGUAS DE SUBSOLOS EM EDIFÍCIOS Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como exigência parcial para a obtenção do título de Graduação do Curso de Engenharia Civil da Universidade Anhembi Morumbi Trabalho em: de de Prof. Me. Maurício Costa Cabral da Silva Nome do professor da banca Comentários:

4 4 Este trabalho é dedicado a todos que buscam alternativas para o aproveitamento de água.

5 5 AGRADECIMENTOS Este trabalho contou com a colaboração de todas as pessoas queridas por nós aos quais expressamos nossos sinceros agradecimentos. Aos nossos familiares por todo apoio, aos nossos companheiros e amigos pela compreensão e principalmente a Deus, pois sem ele nada seria possível. Agradecemos também aos professores que nos acompanharam e orientaram nesta jornada.

6 6 RESUMO A água é um bem de domínio público dotado de valor econômico. É um recurso renovável finito que deve ser explorado conscientemente pelo homem. É uma prática comum nas edificações da cidade de São Paulo o descarte da água proveniente do subsolo. Por uma questão econômica, é habitual usar a água do lençol freático na fase construtiva. Após obra, a água só tem o descarte como destino. As construtoras não pensam em alternativas na fase de projeto para fazer o reaproveitamento dessa água para fins não potável dentro do edifício. Pensando na economia, no uso sustentável e consciente da água, foi proposto um estudo para avaliar o potencial e a qualidade da água de subsolo para uso não potável, como por exemplo, lavagem e manutenção de áreas comuns. Foi usado como base o manual de Reuso da Firjan para definir o tipo de uso e respectivas alternativas de tratamento. O estudo mostrou-se favorável, tendo em vista que o volume de água do lençol freático disponível no Condomínio Classique Klabin é altíssimo. A qualidade da água está dentro do aceitável pelos padrões de reuso do Manual da Firjan com a necessidade de alguns cuidados especiais como a adição de solução de cloro no reservatório de captação. Palavras Chave: água subterrânea, aproveitamento e sustentabilidade.

7 7 ABSTRACT Water is a public domain asset with economic value. It is a renewable finite resource that must be consciously explored by man. It is a common practice in the buildings of the city of São Paulo, the disposal of water from subsoil. For an economic issue, it is customary to use the subsoil water during construction. After work, the water is only disposal as a destination. The builders do not think of alternatives in the design phase to make the reuse of such water for potable purposes not within the building. Thinking in the economy, sustainable use and aware of the water, it was proposed a study to evaluate the potential and quality of ground water for non-potable uses, such as washing and maintenance of common area. Based on the Manual of Firjan Reuse to define the type of use and their treatment options. The study was favorable, considering that the volume of ground water available in the Condominium Classique Klabin is very high. Water quality is within acceptable standards for reuse of the Manual Firjan the need for special care such as adding chlorine solution in the reservoir catchment. Key Worlds: groundwater, recovery and sustainability.

8 8 LISTA DE FIGURAS Figura 1: Água potável como porcentagem do seu total 19 Figura 2: Unidades de Gerenciamento do Estado de São Paulo 23 Figura 3: Índice de abastecimento de água 25 Figura 4: Tipos de formações aquíferas 32 Figura 5: Rebaixamento do lençol freático 37 Figura 6: Esquematização da drenagem do lençol freático 37 Figura 7: Escala de ph 38 Figura 8: Bacia alto Tietê 59 Figura 9: Localização do Condomínio Classique Klabin 60 Figura 10: Condomínio Classique Klabin 61 Figura 11: Reservatório bloco A 62 Figura 12: Reservatório bloco B 62 Figura 13: Torneira jardim bloco A 63 Figura 14: Vista Reservatório A 64 Figura 15: PHmetro 67 Figura 16: Espectrofotômetro 67 Figura 17: Condutivímetro 68

9 9 LISTA DE TABELAS Tabela 1: Áreas, volumes totais e relativos de água dos principais reservatórios da Terra 21 Tabela 2: Os maiores rios do mundo 22 Tabela 3: Classificação dos problemas de qualidade da água subterrânea. 33 Tabela 4: Classificação N.P.M / 100 positivas m de acordo com as combinações Tabela 5: Para o limite de confiança de 95% para os resultados positivos quando 5 porções de 10ml são examinados Tabela 6: Resultados dos ensaios realizados no CIRRA em Agosto/ Tabela 7: Valores de absorbância para obtenção da escala de cor 70 Tabela 8: Equação de reta existente 70 Tabela 9: Padrões de aceitação para consumo humanos 71 Tabela 10: Classes de águas de reuso pela NBR e padrões de qualidade 72 Tabela 11: Comparação dos resultados 73 Tabela 12: Consumos residenciais específicos por habitante 74

10 10 LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS IBGE SABESP DAEE SINGHR INMET ANEEL SNIS ONU CIRRA CONAMA ANA SAEDE FIRJAN Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo Departamento de Águas e Energia Elétrica Sistema Nacional de Gerenciamento dos Recursos Hídricos Instituto Nacional de Meteorologia Agência Nacional de Energia Elétrica Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento Organização das Nações Unidas Centro Internacional de Referência em Reuso de Água Conselho Nacional do Meio Ambiente Agência Nacional das Águas Sistema Nacional de Análise de Dados Federação das Indústrias do Estado do Rio de Janeiro

11 11 LISTA DE SÍMBOLOS ph H OH Kw Litros Potencial de hidrogênio Cation de hidrogênio Anion de hidroxila Concentração molar K 2PtC 16 Cloplatinato de potássio CoCl 2 HCI KCL C R Cloreto de cobalto Acido clorídrico Cloreto potássio Constante da Cela Resistência da amostra K 2Cr 207 Dicromato de potássio KMnO 4 h d Q t Permaganato de potássio Altura da coluna da água Diâmetro Vazão Tempo em segundos V Volume em m³ t Temperatura MgCl 2 6 H 2O Cloreto de magnésio hexahidratado KH 2O 4 Fosfato de potássio monobásico NaOH1 N Hidróxido de sódio N. M. P Número de partículas por milhão

12 12 SUMÁRIO p. 1 INTRODUÇÃO Objetivos Justificativas Abrangência Estrutura do Trabalho REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Água Disponibilidade Hídrica Recursos hídricos no Mundo Recursos hídricos no Brasil Recursos hídricos em São Paulo Escassez e Demanda da Água O Desenvolvimento Sustentável O Monitoramento da água Aproveitamento das águas subterrâneas História das águas subterrâneas Águas Subterrâneas Tipo de águas subterrâneas (Formações Aquíferas) Contaminação das águas subterrâneas Águas subterrâneas no Estado de São Paulo Formações Aquíferas da Cidade São Paulo Águas subterrâneas em edifícios Ensaios para análise para a qualidade da água Ensaios de Ph Ensaio de Cor... 40

13 Ensaio de Turbidez Ensaio de Condutividade Análise de Coliformes Termotolerantes Análise de DBO Análise de DQO MÉTODO DE TRABALHO MATERIAIS E FERRAMENTAS ANÁLISE DE ÁGUAS DO SUBSOLO: CASO DO CONDOMÍNIO CLASSIQUE KLABIN Considerações iniciais Características do local de coleta do material Procedimentos para obtenção de dados Descrição dos métodos de coleta Coleta Transporte e armazenamento do material Laboratório para análise: CIRRA Procedimentos para análise Resultados da análise TABELA 8: EQUAÇÃO DE RETA EXISTENTE ANÁLISE DOS RESULTADOS Comparação com água potável Comparação com água não potável Cálculo da população que pode ser atendida com o aproveitamento das águas subterrâneas... 74

14 14 7 CONCLUSÕES RECOMENDAÇÕES REFERÊNCIAS... 79

15 15 1 INTRODUÇÃO A água é um recurso natural necessário para a vida celular. Além de essencial na vida dos animais, vegetais e seres humanos, constituindo 75% do nosso corpo, ela é insubstituível, é um recurso importante no desenvolvimento econômico, uma referência cultural e pode ser relacionado à qualidade de vida da população, caracterizando a pobreza ou riqueza de um país (REBOUÇAS, 1999). O planeta Terra é recoberto em ¾ pela água, que nos mostra a abundância desse elemento, porém, uma pequena porcentagem possui baixos teores de salinidade, ou seja, água doce, à qual utilizamos para consumo doméstico, industrial e irrigação. O aumento da população com a ocupação desordenada torna difícil a distribuição de água potável nas cidades do Brasil. Segundo os Indicadores e dados do Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento (SNIS) referente ao ano de 2004 e dados da Sabesp (2007) em São Paulo, o consumo é de 221 / hab. / dia, o dobro do considerado ideal pela ONU (110 / hab. / dia). Esse consumo elevado é devido ao alto índice de desperdício e à perda de água, que é de 47% (DAEE, ) causada pelos vazamentos e fraudes na medição. Apesar de apresentar esse padrão de consumo e de São Paulo ser a cidade mais rica do país, muitas regiões sofrem com problemas de escassez de água. A cidade de São Paulo localiza-se na bacia do Alto Tietê, manancial de cabeceira que abriga mais de 15 milhões de habitantes e um dos maiores complexos industriais do mundo, tem vazão insuficiente para abastecer São Paulo. Para obter a oferta necessária, é preciso importar água de outros locais, aumentando o custo. A água retirada do subsolo é uma alternativa quando a água superficial não é suficiente (BRAGA et al., 2005). A água subterrânea ocorre no subsolo preenchendo os vazios das rochas por onde fluem lentamente e alimentam rios e lagos, ou deságuam diretamente no mar. São Paulo é hoje o maior usuário das águas subterrâneas no Brasil, sendo mais utilizadas em núcleos urbanos e nas indústrias.

16 16 Quando um edifício é construído com um ou mais subsolos e sua escavação ultrapassa o nível do lençol freático, é necessário utilizar equipamentos para retirar essa água para evitar a inundação do subsolo. Essa água é drenada por meio de bombas e enviada para sistemas de captação de águas pluviais, sendo assim desperdiçado um potencial de água que poderia ser aproveitado para usos não potáveis, por exemplo. Desta forma, um estudo para avaliar o potencial de aproveitamento dessas águas de subsolo pode ser uma alternativa para reduzir o consumo de água potável e minimizar os impactos nos mananciais de abastecimento. 1.1 Objetivos Este trabalho tem como objetivo propor uma opção para o aproveitamento, para fins não potáveis, de águas que afloram de subsolos em edificações, e que atualmente são descartadas para a rede de drenagem. O estudo do Condomínio Classique Klabin visa a avaliação da qualidade e do potencial volumétrico da água para definição de seus fins de consumo não potáveis, dentro da própria edificação. Verificar através de análises por ensaios químicos, físicos e microbiológicos a qualidade da água do subsolo e avaliar o potencial do seu uso. 1.2 Justificativas Com o crescimento populacional e consequentemente o aumento na demanda por recursos hídricos, torna-se maior a necessidade de se buscar novas fontes de água para o suprimento urbano e industrial. A utilização de água do subsolo pode ter como consequência a diminuição do consumo de água potável gerando um ganho financeiro na edificação, pois o

17 17 investimento no sistema para aproveitamento dessa água subterrânea pode se tornar viável se comparado com a redução do consumo de água potável no edifício. Assim minimizando os impactos nos mananciais de abastecimento público, deixando o seu uso para fins mais nobres, como consumo humano. Em períodos de chuva há o aumento no nível do lençol freático, consequentemente uma maior vazão deve ser drenada do sistema, com isso há um maior volume de água bombeada para a sarjeta agravando os problemas das enchentes. A busca pela economia de água potável vem se tornando uma prática cada vez mais comum entre incorporados e construtora, buscando não só valorizar o seu empreendimento, como também atrair clientes que valorizam características sustentáveis em um edifício. A valorização do empreendimento é adquirida com a obtenção de certificações que demonstram que o edifício foi construído de forma sustentável, se preocupando em não agredir o meio ambiente e em não desperdiçar recursos naturais finitos. Verificando essa realidade, onde muitas edificações sofrem com o problema de afloramento das águas de subsolo, o Ministério Público tomou a iniciativa de avaliar o potencial de uso dessas águas visando regulamentar o seu uso para fins não potáveis, evitando o descarte na rede de águas pluviais. 1.3 Abrangência Foge do escopo do presente trabalho os seguintes aspectos: A monitoração da qualidade da água após a realização dos ensaios; Os custos de implantação do sistema escolhido para o aproveitamento dessas águas Critérios de projeto e dimensionamento de rede de distribuição.

18 18 Portanto, este estudo visa especificamente o levantamento de dados técnicos para caracterização das águas de subsolos de prédios com a finalidade de aproveitamento para fins não potáveis. 1.4 Estrutura do Trabalho No capítulo 2 são abordados os temas sobre a água, seus conceitos e importância, a disponibilidade hídrica, os problemas que causam a sua escassez, as medidas para amenizá-las, o estudo das águas de subsolo e a descrição dos ensaios realizados. O capítulo 3 nos mostra os métodos adotados para elaborar o levantamento de informações, a escolha do local do estudo de caso, a coleta da amostra, a análise dela no laboratório do Centro Internacional de Referência em Reuso de Água (CIRRA), resultando com os métodos para a avaliação da viabilidade ou não da água para consumo humano não potável. A amostra coletada é levada seguindo os procedimentos descritos no capítulo 4, ao laboratório do CIRRA para realização das análises. Neste capítulo são tratados os materiais e as ferramentas para as análises físicas, químicas e microbiológicas da água, realizadas em laboratório e em campo. O estudo de caso abordado no capítulo 5 abrange desde a definição do local de coleta do material, descrição dos métodos de coleta e análise através dos ensaios no CIRRA, até a avaliação dos resultados obtidos utilizando os parâmetros estabelecidos. Assim, é demonstrada a possibilidade ou não de aproveitamento da água do subsolo. Para isso foi escolhida uma edificação residencial que apresenta o problema da invasão das águas do lençol freático descrito nos capítulos anteriores.

19 19 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2.1 Água De acordo com BEI (2003), a água é uma substância única na natureza, recobre mais de 77% do globo terrestre, porém 97,5% dessa água estão nos oceanos, impróprio para o consumo humano. O que sobrou em água doce corresponde a 2,5%, sua distribuição está demonstrada na Figura 1. Figura 1: Água potável como porcentagem do seu total Fonte: Modifiado de SILVA, 1986 p. 33. A resolução do Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA, 1986) classifica as águas conforme o seu grau de salinidade, as águas doces são águas com salinidade inferior a 0,5%. A resolução Conama 357 (2005) classifica as águas doces em: Classe Especial: águas destinadas ao abastecimento humano sem contaminação, que estão sobre preservação ambiental;

20 20 Classe I: águas que podem ser utilizadas para o consumo humano com a necessidade de um tratamento simples, águas sobre preservação ambiental e a recreação de contato primário segundo a Conama 274 (2000); Classe II: águas que podem ser destinadas ao consumo humano após tratamento, destinadas á preservação ambiental das comunidades aquáticas, a recreação de contato primário segundo a Conama 274 (2000), a irrigação de hortaliças, árvores frutíferas, jardins, parques, a agricultura e a pesca; Classe III: águas que podem ser utilizadas para o consumo humano, após tratamento convencional ou avançado, conforme a necessidade. Essa água pode ser utilizada para a pesca, a agricultura, a recreação de contato secundário, e para matar a sede dos animais; Classe IV: águas que podem ser utilizadas para navegação ou paisagismo, um bom exemplo são os rios Tietê e Pinheiros. 2.2 Disponibilidade Hídrica Recursos hídricos no Mundo Segundo Rebouças (1999), estima-se que a quantidade total de água na terra é de milhões de Km³ e que nos últimos 500 milhões de anos esteve em estado constante, porém em diferentes reservatórios individuais de água na Terra houve variação ao longo desse período. A quantidade de água nos diferentes reservatórios da Terra disponíveis no planeta está distribuída conforme Tabela 1.

21 21 Tabela 1: Áreas, volumes totais e relativos de água dos principais reservatórios da Terra. Reservatório Volume (10 6 Km³) % do Volume Total % do Vol. de Água Doce Oceanos ,5 - Subsolo ,7 - - Água doce 0,76 29,9 - Umidade do solo 0,001 0,05 Calotas polares ,74 68,9 - Antártica ,56 61,7 - Groelândia ,17 6,68 - Ártico 226 0,006 0,24 Geleiras 224 0,003 0,12 Solos gelados ,022 0,86 Lagos ,013 0,26 - Água doce ,007 - Água salgada 822 0,006 Pântanos ,0008 0,03 Calha dos rios ,0002 0,006 Biomassa 0,0001 0,003 Vapor atmosfera 0,001 0,04 Totais Água doce 2, Fonte: Modificado de REBOUÇAS, 1999, p. 8. Na concepção de Rebouças, três variáveis regionais caracterizam a gênese local das águas, são elas: as precipitações, o escoamento superficial, os fluxos de água subterrânea e os teores de umidade dos solos (REBOUÇAS, 1999, p. 10). A umidade e a precipitação são características fundamentais para os recursos hídricos de uma determinada região, isso pode ser exemplificado na Tabela 2 que mostra os maiores rios do mundo, e os mesmos estão situados total ou parcialmente na faixa úmida.

22 22 Tabela 2: Os maiores rios do mundo Rio Precipitação Evapotranspiração Lâmina escoada Descarga média (mm/ano) (mm/ano) (mm/ano) (m³/s) Amazonas La Plata Congo Orinoco Mekong Irrawaddy Fonte: IHP/UNESCO, 1991 apud REBOUÇAS, 1999, p. 11. Estima-se que o volume de água estocados nas calhas dos rios e lagos de água doce é cerca de 200 mil Km³, essas águas são vitais aos ecossistemas e ao abastecimento humano Recursos hídricos no Brasil O Brasil tem uma grande descarga de águas doces nos seus rios. A produção hídrica corresponde a m³/s e mais m³/s da Amazônia Internacional, acabam por representar 53% da água doce na América do Sul e 12% do total mundial. De acordo com Rebouças (1999), os problemas de abastecimento no Brasil são decorrentes do mau uso da água, do desperdício e dos altos índices de contaminação provenientes de um processo desordenado de ocupação do solo e falta de um plano de gerenciamento dos recursos hídricos. Em 1997 o governo brasileiro criou a lei (Brasil, 1997), conhecida como lei das águas, com o intuito de impor diretrizes para o gerenciamento dos recursos hídricos no país, promovendo a participação da população na gestão dos recursos, limitando o despejo de efluentes e regulamentando a cobrança pelo uso da água. A Agência Nacional das Águas (ANA) criada a partir da lei das águas de 1997 é o órgão competente no gerenciamento e na fiscalização dos recursos hídricos do país.

23 23 É missão da ANA: implementar e coordenar a gestão compartilhada e integrada dos recursos hídricos e regular o acesso à água, promovendo o seu uso sustentável em benefício da atual e das futuras gerações. (ANA, 2011). Cada estado tem o seu sistema de gestão conveniado à ANA e ao Sistema Nacional de Gerenciamento dos Recursos Hídricos (SINGREH). A descentralização da gestão e a subdivisão das bacias em subbacias, e a criação dos comitês de bacias, tornou a fiscalização mais eficiente Recursos hídricos em São Paulo O Estado de São Paulo está localizado nas bacias hidrográficas do Paraná. O Plano Estadual de Recursos Hídricos prevê a divisão do estado em 22 unidades de gerenciamento, contudo há dificuldade na gestão dos recursos dentro do estado devido as suas delimitações (DAEE, 2004/2007). A Figura 2 nos mostra a divisão das unidades de gerenciamento. Figura 2: Unidades de Gerenciamento do Estado de São Paulo Fonte: MÃE NATUREZA. Projeto Educando, 2011

24 24 Segundo o Departamento de Águas e Energia Elétrica (DAEE), São Paulo, tem uma das maiores densidades populacionais do país com uma maior concentração nos grandes centros urbanos. Nos aspectos qualitativos, os recursos hídricos do Estado de São Paulo sofrem com a poluição, isso por diversos fatores decorrentes ao longo dos anos, como a ocupação desordenada do solo que trouxe como consequência o lançamento de efluentes domésticos e industriais e a contaminação das águas por agrotóxicos nas zonas rurais. Além da má qualidade, o estado sofre com o desperdício, a Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo (SABESP) estima que 47 % da água fornecida é perdida no sistema de abastecimento. De acordo com o DAEE (2004/2007), existem dois tipos de perdas no sistema de abastecimento de água, são elas: Perdas físicas, decorrentes de vazamentos. Perdas não físicas, ligações clandestinas onde o consumo não á faturado pela companhia de saneamento. Conforme dados do Sistema Nacional de Análise de Dados (SAEDE, 2000), o estado de São Paulo tem uma cobertura no seu abastecimento de água na ordem de 97%. Na Figura 3 é possível identificar os níveis de abastecimento dentro do estado de São Paulo.

25 25 Figura 3: Índice de abastecimento de água Fonte: DAEE, Escassez e Demanda da Água De acordo com Rebouças et al. (1999), a poluição gerada e o intenso uso da água agravam sua escassez e demonstram a necessidade cada vez maior do acompanhamento das alterações da qualidade da água, que somente é possível, quando se dispõe de um conjunto de informações confiáveis obtidas a partir de observações do que ocorre no meio. Por isso devemos entender os sistemas de monitoramento e qualidade da água. O Brasil possui poucos sistemas de monitoramento de qualidade da água, portanto dispõe de uma quantidade pequena de informações sobre o estado de seus corpos de água. Com a redução de perdas e vazamentos, juntamente com a redução dos desperdícios em residências, prédios públicos e estabelecimentos comercias tem-se a melhoria dos sistemas de distribuição de água em áreas urbanas. Isso pode significar a recuperação de uma quantidade considerável de água, capaz em muitos, casos de adiar por vários anos a necessidade de ampliação dos sistemas atuais.

26 26 Conflitos em relações sociais, econômicas e de saúde ambiental e humana em áreas com maior densidade populacional, ou onde este recurso natural é restrito, tende a crescer devido à escassez. O principal desafio no século XXI será a conscientização da sociedade da necessidade do uso sustentável dos recursos hídricos disponíveis, o consumo de água envolvido na produção de diferentes alimentos, condicionará mudanças em hábitos alimentares (MALM, 2007) O Desenvolvimento Sustentável Segundo Rebouças et al. (1999), a água é um fator limitante para o desenvolvimento sustentável, uma vez que a vida animal e vegetal não se desenvolve na sua ausência, a sobrevivência sem a água para o homem é praticamente impossível, devido ao consumo continuo e constante para a manutenção dos seus processos vitais, com uma demanda mínima de 2 litros de água por pessoa, por dia. Nas estruturas urbanas, a demanda de água é bem maior, com uma necessidade oferta de 100 a 200 litros de água por pessoa, por dia, para que sejam atingidos os níveis de higiene exigidos pela sociedade moderna. A água doce é também fundamental para as atividades industriais e para produção de energia. Conforme o mesmo autor é fundamental a identificação dos fatores que fazem com que água seja ou venha a ser um fator limitante. Para que seja atingido o desenvolvimento sustentável a oferta de água tem que ser assegurada, para a geração atual e a futura. Para melhorar a oferta atual de água em qualidade e quantidade e atingir o desenvolvimento sustentável as seguintes ações devem ser tomadas: - Aprofundar os estudos científicos e tecnológicos sobre os recursos hídricos, para águas superficiais e subterrâneas. - Desenvolver o programa de educação ambiental com foco na importância dos recursos hídricos para a saúde, meio ambiente e produção.

27 27 - Aprimorar constantemente a legislação conforme a realidade da gestão de demanda e oferta de recursos hídricos. - Levar em consideração a influencia dos projetos das construções como, represas, saneamento básico, navegação fluvial e fornecimento de água, que envolvem o manejo de recursos hídricos na interação com outros setores da sociedade e meio ambiente. - Evitar a contaminação das águas subterrâneas por metais pesados e substâncias tóxicas. De acordo como o autor citado, o desenvolvimento para ser sustentável deve prover as necessidades da geração atual, sem comprometer a habilidade de que as futuras gerações possam prover as suas necessidades. A utilização dos recursos naturais pela espécie humana deve ser utilizada de forma a não alterar as condições do equilíbrio planetário, que depende da biodiversidade existente e do equilíbrio climático, a responsabilidade pela manutenção do atual equilíbrio dinâmico do nosso planeta é de todas as nações mesmo que não seja no mesmo nível de igualdade (REBOUÇAS et al., 1999). A oferta de água é um fator fundamental para a manutenção dos ecossistemas naturais e os ecossistemas produtivos. Esses últimos são identificados como produtores de alimentos e fibras através de atividade humana. Caso ocorra qualquer modificação na oferta natural de água em decorrência de mudanças climáticas que gerem oscilações no equilíbrio dinâmico dos ecossistemas naturais e na produtividade agrícola, podem ocorrer sérias consequências econômicas e sociais (REBOUÇAS et al., 1999). De acordo com o autor, para alcançar o desenvolvimento sustentável é necessário minimizar os efeitos da escassez de água e da poluição, bem como controlar os excessos no consumo de água.

28 O Monitoramento da água Segundo Rebouças et al. (1999), as informações referentes à demanda e a oferta de água, são fundamentais para o planejamento e gestão dos recursos, a oferta de água só poderá ser adequadamente estimada se forem implantadas redes de monitoramento. Essas redes se implantadas, podem gerar dados sobre a quantidade e a qualidade das águas atmosféricas, superficiais e subterrâneas. O custo devido à falta das informações supera em grandes proporções a obtenção na análise final de um projeto. O Instituto Nacional de Meteorologia (INMET) que é um órgão ligado ao Ministério da Agricultura, é responsável pelo monitoramento das águas atmosféricas no Brasil monitora as águas atmosféricas através da operação de um conjunto de estações meteorológicas no país, disponibilizando informações sobre precipitações e evaporação. A Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) é responsável pelas águas superficiais e possui 1874 estações fluviométricas para monitoramento. Já as águas subterrâneas em nível nacional, não possuem um aparato de coleta de dados sistemático em nível estadual e regional, os dados são obtidos por meio de perfuração de poços por entidades públicas e privadas. De acordo com o referido autor, o Brasil necessita desenvolver sua tecnologia de redes de monitoramento de qualidade de água que é um importante investimento para melhorar e ampliar seu banco de informações no setor de recursos hídricos (REBOUÇAS et al., 1999). 2.3 Aproveitamento das águas subterrâneas História das águas subterrâneas Há cerca de 50 mil anos, surgiu o Homo sapiens que durante o último Grande Período Glacial, se preocupava em se refugiar nas zonas mais quentes da Terra. Processo que engenhou a formação das primeiras grandes civilizações do mundo. Desde essa época, mesmo sendo captada por simples buracos, o homem já

29 29 utilizava água do subsolo para abastecimento humano devido às irregulares precipitações pluviais (REBOUÇAS, 1999). Em torno de 8 mil a.c., a captação era feita com escavações revestidas com betume e pedras. Conheciam as técnicas de irrigação e drenagem, aplicadas nas áreas mais secas e em pântanos, respectivamente, desenvolvidas pelo povo sumério. Em 5mil a.c., na China, desenvolveram poços profundos perfurados por bambu. Não se sabe ao certo a data, mas acredita-se que por volta de 800 a.c, no Oriente Médio utilizavam canates, ou seja, galerias e túneis horizontais que captavam a água, transportavam e distribuíam para consumo humano. Conforme o mesmo autor, desde então, a captação da água subterrânea é utilizada para abastecimento da população que sofre com a falta de precipitação pluvial. A partir da Revolução Industrial, a Europa e os Estados Unidos tiveram aumento da população e um crescimento das atividades industriais, que necessitou de maior demanda de água. Foi quando a utilização das águas subterrâneas ganhou sua maior importância. No Brasil a captação das águas subterrâneas não obteve tamanha importância. Uma vez que as regiões mais desenvolvidas do Brasil utilizavam água dos rios, investindo em obras de captação superficial. As águas subterrâneas ficaram em segundo plano, utilizadas como emergência ou abastecimento complementar, geralmente para moradores das áreas semiáridas e seus rebanhos (REBOUÇAS, 1999) Águas Subterrâneas A denominação de água subterrânea passou a compreender toda a água que ocorre abaixo da superfície de uma determinada área água de solo, água da zona não saturada, água da zona saturada (...) (REBOUÇAS, 1999, p.123).

30 30 Conforme o mesmo autor, as águas subterrâneas são uma parcela da biosfera que ocorre na sub-superfície da Terra, sendo originadas de três formas: meteórica, conata e juvenil: - Origem meteórica: são originadas pelas infiltrações de parte das precipitações. As águas subterrâneas com essa origem representam 97% da reserva de água doce, acessível e abastecimento seguro da população. - Águas conatas: são águas retidas nos sedimentos desde a época de sua formação. Essas águas têm geralmente, altos teores salinos devido ao ambiente marinho da sua formação. - Origem juvenil: gerada pelos processos magmáticos da Terra, mas em relação à quantidade de água de origem meteórica, ela é insignificante. As águas subterrâneas têm geralmente boa qualidade, consequência do processo de filtração que ocorre entre as rochas e subsolo e das reações biogeoquímicas. As rochas que constituem os aquíferos, chamadas de rochas aquíferas, têm porosidade e permeabilidade que permitem a passagem da água (MARTINS, 2005). Com exceção das calotas polares e geleiras, 97% das águas doces são representada pelas águas subterrâneas, sendo que um quinto está localizada no Brasil. No Brasil somente nas últimas décadas houve uma preocupação em retirar água subterrânea para abastecimento público. São Paulo, estado que mais utiliza águas subterrâneas, tem cerca de 65% dos seus núcleos urbanos e cerca e 90% das indústrias abastecidas parcial ou totalmente por poços (MARTINS, 2005, p.5). No mundo foram perfurados em torno de 12 milhões de poços profundos no período de No Brasil somente entre a poços são perfurados por ano, enquanto que nos E.U.A. atualmente se perfuram a Conforme o mesmo autor, as vantagens no uso de águas subterrâneas são diversas:

31 31 - baixo custo de captação em relação à captação superficial por dispensar algumas etapas construtivas como barramento e adutora de recalque, e por ser mais rápido de construir; - não tem impactos ambientais na mesma proporção que a construção de uma barragem; - boa qualidade para consumo humano se construída e captada de forma adequada; - menos suscetível à degradação em relação aos rios por estarem protegidas sob rochas; - possibilidade de ocorrência nas proximidades do consumo Tipo de águas subterrâneas (Formações Aquíferas) A água subterrânea não é encontrada em qualquer tipo de rocha. Existem fatores que interferem na existência ou não de um aquífero. O fator mais importante é a condição geológica, e pode ser armazenada em poros das rochas sedimentares (permeando por entre seus grãos de areia) ou nas fraturas das rochas metamórficas ou ígneas (rochas sem porosidade, possibilitando á passagem á água somente quando possuem fraturas). Segundo Martins (2005), as formações aquíferas podem ser de dois tipos: Freático: - Lençol se encontra livre, com sua superfície submetida à pressão atmosférica; - Extrato permeável parcialmente saturado; - Recarga ocorre ao longo do lençol. Artesiano: - Água encontra-se confinada entre camadas impermeáveis sujeita a uma pressão maior que a atmosférica; - Extrato completamente saturado; - Recarga pode ocorrer a grandes distâncias. A Figura 4 representa as formações dos aquíferos freático e artesiano e suas respectivas formas de captação. Observa-se que a formação artesiana possui uma

32 32 camada impermeável sobrejacente que demonstra sua recarga por regiões distantes, enquanto que a formação freática tem sua recarga no mesmo local. Figura 4: Tipos de formações aquíferas Fonte: HIDROGEOLOGIA. Aquíferos, Os aquíferos subterrâneos são continuamente realimentados por zonas ou áreas de recarga ou diretamente por irrigação ou precipitações, o que, eventualmente, pode resultar em poluição de suas águas (BRAGA et al., 2005, p.118) Contaminação das águas subterrâneas Já se tem uma grande preocupação mundial com a contaminação das águas subterrâneas por consequência da urbanização sem planejamento adequado, ocupação desordenada do solo, desenvolvimento industrial e atividades agrícolas.

33 33 Portanto são necessárias medidas de prevenção para todos os poços que disponibiliza suas águas para abastecimento humano. Segundo Foster et al., (2006, p. 3) há várias causas possíveis de degradação da qualidade das águas subterrâneas que estão classificadas conforme Tabela 3. Tabela 3: Classificação dos problemas de qualidade da água subterrânea Tipo de problema Causa Subjacente Contaminantes principais CONTAMINAÇÃO DO AQUÍFERO CONTAMINAÇÃO NO PRÓPRIO POÇO OU CAPTAÇÃO Intrusão Salina Contaminação Natural Fonte: FOSTER et al. 2006, p. 3. Proteção inadequada de aquíferos vulneráveis contra emissões e lixiviados proveniente de atividades urbanas/industriais e intensificação do cultivo agrícola Poço ou captação cuja construção/projeto inadequado permite o ingresso direto de água superficial ou água subterrânea rasa poluída Água subterrânea salina (e às vezes poluída) que, por excesso de extração, é induzida a fluir para o aquífero de água doce. Relacionada com a evolução química da água subterrânea e a dissolução de minerais (pode ser agravada pela poluição ocasionada pela atividade humana e/ou extração excessiva) Microorganismos patógenos, nitrato ou amônio, cloreto, sulfato, boro, arsênio, metais pesados, carbono orgânico dissolvido, hidrocarbonetos aromáticos e halogenados, certos pesticidas. Principalmente microorganismos patógenos Principalmente cloreto de sódio, mas pode incluir também contaminantes persistentes produzidos antropicamente. Principalmente fluoreto e ferro solúvel, ás vezes sulfato de magnésio, arsênico, manganês, selênio, cromo e outras espécies inorgânicas. A maior parte da água subterrânea tem origem nas chuvas, que percolam na superfície do solo e se infiltram. Por esse motivo, qualquer atividade realizada na superfície é um risco à qualidade das águas subterrâneas. A poluição dos aquíferos ocorre quando as quantidades de resíduos industriais, agrícolas e minerais realizados por atividade humana não são controladas. As águas subterrâneas fluem lentamente, em cm/dia, o que ocasiona um tempo maior (anos ou décadas) para que algum impacto de contaminação seja detectado na captação. Essa lentidão causa preocupação, pois quando a poluição torna-se visível, geralmente grandes volumes aquíferos estão contaminados. A

34 34 descontaminação apresenta, então, grande dificuldade técnica e elevado custo econômico. A qualidade da água subterrânea depende da sua zona de captura e das características do fluxo aquífero como mobilidade, persistência e dispersão dos contaminantes. Para proteger os aquíferos contra a contaminação é necessário restringir tanto no presente como no futuro o uso do solo, emissão de efluente e as práticas de despejo de resíduos (FOSTER et al. 2006). Para isso é necessário manejar o solo visando á proteção das águas subterrâneas Águas subterrâneas no Estado de São Paulo Segundo o DAEE et al., 2005, o Estado de São Paulo tem uma extensão de Km², a composição geológica de um terço do estado é constituído por rochas metarmóficas e granitos, os outros dois terços em sua maior parte são constituídos de rochas sedimentares. A localização, o clima e a geologia são favoráveis ao estado e garantem a abundância de água superficial e subterrânea. No Estado de São Paulo, as águas subterrâneas possuem uma vazão explorável de 330 m³/s, bem superior a sua demanda de 60m³ /s. Em termos quantitativos as reservas de água subterrânea são inferiores as reservas de águas superficiais, porém as águas subterrâneas são de suma importância, e isso ocorre por dois motivos, o primeiro é em garantir a perenidade de rios e lagos regulando o seu fluxo de base nos períodos secos e o segundo motivo é o próprio abastecimento, atualmente 462 municípios utilizam total ou parcialmente a água subterrânea para abastecimento.

35 Formações Aquíferas da Cidade São Paulo A formação aquífera do Estado de São Paulo ocorre em dois tipos de terreno: os sedimentares que correspondem aos aqüíferos de Bauru, Guarani, Tubarão, Furnas, São Paulo e Taubaté, e os aquíferos em terrenos fraturados: Serra Geral e Pré Cabriano (DAEE et al., 2005). O aquífero São Paulo é constituído de rochas sedimentares que preenchem a bacia de São Paulo (DAEE et al., 2005). Os sedimentos estão distribuídos na porção central da bacia no alto curso do rio Tietê, na área ocupada pelo município de São Paulo. Os depósitos de formações sedimentares influenciam na disponibilidade hídrica subterrânea de uma determinada região, na cidade de São Paulo essas formações podem ser: Formação Resende: composto de arenitos, conglomerados,lamitos e diamictitos, em área tem maior expressão e pode alcançar 200 m de espessura sedimentar. Formação Tremembé: composta de argilitos, folhelhos, margas e calcários, este tipo de formação só ocorre em subsuperfície e tem uma espessura média de 60 m. Formação São Paulo: composto de arenitos, argilitos, siltitos e arenitos conglomeráticos, sustentam altas colinas como o espigão da paulista. No estudo realizado pelo DAEE em 2005 para a avaliação dos reservatórios subterrâneos do estado de São Paulo, a avaliação do aqüífero São Paulo mostrou que os bairros do Belém e Mooca, zona norte do município de São Paulo e a região de Cumbica em Guarulhos possuem um maior potencial volumétrico.(daee et al., 2005). De acordo com o DAEE et al. (2005), isso se justifica pelo fato dessas regiões estarem situadas em áreas com formação Resende, ou seja, em uma área com espessura saturada elevada e com a presença de areais basais.

36 36 A qualidade das águas subterrâneas do aqüífero São Paulo é adequada ao consumo humano, em estudos realizados a água subterrânea apresentou um teor baixo de salinidade. Porém, mesmo com boa qualidade, há algumas restrições ao consumo humano para os locais com presença de fluoretos, ferro e manganês, nestes casos a água pode ser destinada ao uso agrícola ou não potável (DAEE et al., 2005). A formação aquífera do Estado de São Paulo ocorre em dois tipos de terreno: os sedimentares que correspondem aos aqüíferos de Bauru, Guarani, Tubarão, Furnas, São Paulo e Taubaté, e os aquíferos em terrenos fraturados: Serra Geral e Pré Cabriano (DAEE et al., 2005). O aquífero São Paulo é constituído de rochas sedimentares que preenchem a bacia de São Paulo (DAEE et al., 2005). Os sedimentos estão distribuídos na porção central da bacia no alto curso do rio Tietê, na área ocupada pelo município de São Paulo. A espessura média do pacote sedimentar da bacia é da ordem de 100 m, em alguns pontos pode chegar a 250 m Águas subterrâneas em edifícios Edifícios que têm subsolos abaixo do nível de água do lençol freático correm risco de inundação. Normalmente para evitar a inundação, é implantado um sistema de drenagem abaixo do subsolo que leva a água excedente por gravidade a um reservatório. Esse reservatório é munido de uma bomba de recalque que direciona a água a um segundo reservatório popularmente denominado poço de retardo. Quando este poço de retardo alcança um nível crítico, a água é direcionada com o auxílio de uma bomba à sarjeta. Outra solução seria implantar um sistema de bomba que recalca a água para a sarjeta diretamente do lençol freático para que o nível do lençol freático seja rebaixado, como observado na Figura 5. Neste caso não se utilizam reservatórios.

37 37 Figura 5: Rebaixamento do lençol freático Fonte: WATANABE, As lajes do último subsolo devem ser dimensionadas de modo a suportar a carga dos veículos que serão estacionados e a pressão da água do lençol freático. Esse tipo de arranjo é denominado de laje de subpressão, que fica sobre uma camada de geomanta e brita para drenagem com caminhamentos (espinhas de peixe) que se encarregam de direcionar a água do lençol a um reservatório munido de bomba. Conforme figura 6. Figura 6: Esquematização da drenagem do lençol freático Fonte: O autor, 2011.

38 Ensaios para análise para a qualidade da água Ensaios de Ph Segundo Pivelli (S/D), o ph é utilizado para medir acidez ou alcalinidade, em uma escala de varia de 0 a 14, sendo que quanto maior a concentração de íons de hidrogênio H na água maior a acidez, e quanto menor a concentração de íons H maior a alcalinidade, isso pode ser verificado na Figura 7. Figura 7: Escala de ph Fonte: WILILIVROS, O potencial de hidrogênio ph é decorrente de um equilíbrio químico que ocorre na água, sendo sua própria molécula representada conforme a equação eq. (1): H 2 O H OH eq. (1) Na realidade, para um melhor o esclarecimento o íon de hidrogênio H continua associado à própria molécula de água conforme as equações eq. (2) e eq. (3): 2 H2O H3O OH eq. (2) Ou ainda H OH Keq eq. (3) H O 2

39 39 A água H 2 O tem uma concentração molar de constante igual á 1000g / 18 = 55,5mol /, dessa maneira uma nova constante é criada, Kw, que é produto iônico da água, como pode ser verificado na equação eq. (4): H OH Kw eq. (4) A constante, Kw a 25 C, apresenta um valor resultante de 1, Devido ao valor ser muito pequeno, há uma dificuldade para expressar as concentrações molares. Dessa forma foi inserido na química a notação px log x criando - se assim a escala de ph segundo a equação eq. (5): log Kw log H log OH, por Sörensen em 1909 pkw ph poh eq. (5) a 25C ph poh 14 Conforme o autor, devido a sua precisão, a determinação do ph é pelo método eletrométrico ou phmetro (PIVELLI, S/D). O ph-metro pode ser definido como um conjunto de equipamentos com potenciômetro, eletrodo vidro, eletrodo de referência e mais um dispositivo de compensação de temperatura. No momento da imersão dos eletrodos na água forma-se um circuito através do potenciômetro. O eletrodo referência é uma semicélula que gera um constante potencial de eletrodo. O eletrodo que indica é constituído por Vidro chamado (boros silicato de sódio) contendo uma concentração fixa de HCI, ou uma solução com um ph conhecido em contato com um eletrodo de referência interno, quando imergido o eletrodo a superfície externa do bulbo é hidratada, dessa forma ocorre uma troca de íons de sódio com íons H+ da solução formando assim uma camada superficial de íons de hidrogênio esse fato relacionado com a repulsão de ânions, provocando um potencial na interface da solução que está diretamente ligada com atividade dos íons na solução (PIVELLI, S/D).

40 Ensaio de Cor A coloração de uma amostra de água pode ser definida pela redução do grau de luz ao ultrapassá-la, devido aos sólidos dissolvidos na água. Geralmente a maior parte desses sólidos, vem de um estado coloidal orgânico e inorgânico. Os colóides mais presentes na água são os ácidos fúvico e húmico, que são resultantes da decomposição de folhas e outros substratos, também tem influência na cor esgotos sanitários, despejo de efluentes industriais, óxidos de ferro manganês abundantes em diversos solos (PIVELLI, S/D). Devido a sua precisão, o método utilizado para analisar a cor da água é o de espectrofotometria. A amostra de água é colocada num frasco de Nessler e também é colocado em outro tubo de Nessler água destilada, após esse processo é ligado á lâmpada do aparelho, então se observa uma mancha escura no campo referente à amostra. Em razão da absorção de parte da radiação luminosa, já na amostra de água destilada a imagem é clara, após essa observação deve ser pesquisado no disco de cor qual posição que assemelha as manchas, o parâmetro utilizado para determinar a posição da mancha, é a comparação de uma solução solida de cloplatinato de potássio ( K 2PtC 16) em cloreto de cobalto ( CoCl 2), denominado como método de platina-cobalto, essa solução tem coloração esverdeada semelhante com a cor de um rio europeu estudado na época, dessa maneira uma água com cor 5, terá um sombreamento semelhante ao da água destilada quando posicionada sobre ela com o disco na posição 5, que esta contido com 5 platina (PIVELLI,S/D). mg / de Ensaio de Turbidez De acordo com Pivelli (S/D), a determinação da turbidez pelo método nefelométrico, é adotado nas atividades de controle de poluição da água e de verificação do parâmetro físico nas águas consideradas potáveis.

41 41 O método é baseado na comparação da intensidade de luz espalhada pela amostra em condições definidas com a intensidade da luz espalhada por uma suspensão considerada padrão. Quanto maior a intensidade da luz espalhada maior será turbidez da amostra analisada. Para a realização deste ensaio é utilizado o turbidímetro. Este aparelho é constituído de um nefelômetro, onde a turbidez expressa em unidades nefelométricas de turbidez (UNT). Para garantir idoneidade no ensaio é necessário que a amostra seja coletada em frascos de plástico ou vidro. O ideal é que as análises sejam feitas em período máximo de 24 horas e mantidas em um local escuro. O turbidímetro deve detectar diferenças de turbidez de 0,02 unidades. Para águas com turbidez menor que 1 unidade a turbidez máxima é 40 UNT, onde é necessário realizar diluições quando a medida de turbidez for maior do que o valor máximo. Segundo o mesmo autor, para a realização do ensaio deve-se calibrar o aparelho seguindo as instruções do fabricante, logo após fazer as medições padrões no turbidímetro dentro das faixas de interesse, desta forma preparando a curva de calibração de tal maneira que a turbidez seja menor do que 40 UNT. Depois dessa etapa, a amostra deve ser agitada para que os sólidos contidos nela sejam dispersos. Após desaparecimento das bolhas de ar resultantes da agitação, a amostra deve ser colocada no turbidímetro para a realização da leitura. Como foi mencionado no parágrafo anterior, se a leitura for superior a 40 UNT, a amostra deverá ser diluída com um ou mais volumes de água isenta de turbidez para que as leituras estejam dentro da faixa desejada (PIVELLI, S/D). Para efeito de cálculo é adotado a equação eq. (6): TURBIDEZ ( UNT) A F eq. (6) Onde: A = leitura da amostra F = fator da diluição

42 Ensaio de Condutividade Segundo Laquanan (S/D), o ensaio de condutividade elétrica pode ser definido como a resistência a passagem de energia elétrica em um cubo de aresta de 1cm, sendo que unidade de medida adotada para o ensaio é a de mho/ cm, ou mho/ cm. O procedimento de ensaio é realizado por meio circuito chamado cela de condutividade que é constituído por dois eletrodos recobertos com platina em posições paralelas, dentro de um tubo de vidro, paralelamente posicionados com distância de 1 cm entre si e 1 cm de complemento. No inicio do ensaio deve se lavar a cela de condutividade com três porções de solução de KCI de condutividade próxima à condutividade da amostra e com uma concentração próxima a da amostra. Deve-se anotar a temperatura da solução, quando for realizar a medida da amostra e utilizar a mesma temperatura da solução ou a temperatura de 25 C, após esses procedimentos realizar a medição com o aparelho. Para efeito de cálculo adotar a equação eq. (7) C mho/ cm eq. (7) R 1 0,200 T 25 Onde: C= constante da cela = 0,001413RKCl 1+0,0200 R = resistência da amostra em ohm ( ) t = temperatura C.

43 Análise de Coliformes Termotolerantes O ensaio de coliforme é utilizado para determinar a contagem padrão de bactérias, pois a água considerada potável, não deve conter bactéria, o indicador de contaminação fecal permitido tradicionalmente é grupo de bactérias denominado coliforme, o motivo para utilização desse grupo de bactérias é a presença das mesmas nas fezes de animais de sangue quente, a relação direta com o grau de contaminação fecal, facilidade na detecção e quantificação, sobrevivência de maior tempo na água e também por não se multiplicarem, o principal representante desse grupo chama-se Escherichia coli (FUNASA, 2009). O ensaio utilizado é pelo método dos tubos, porem antes da realização do ensaio é necessária á preparação dos meios de cultura e água para diluição. Caldo lactoso de concentração dupla, 26 gramas do meio de cultura desidratado é pesado e dissolvido em 1000 m de água destilada, logo a após é distribuído 10 ml em cada tubo, que então é fechado e levado para serem esterilizados a 121 º C e 1 2 kg / cm de pressão em autoclave durante 15 minutos, após o esfriamento guardar no refrigerador onde a amostra é valida por uma semana(funasa, 2009). Caldo lactoso de concentração dupla, 13 gramas do meio de cultura desidratado é pesado e dissolvido em 1000 m de água destilada, logo a após é distribuído 10 ml em cada tubo, que então é fechado e levado para serem esterilizados a 121 º C e 1 2 kg / cm de pressão em autoclave durante 15 minutos, após o esfriamento guardar no refrigerador onde a amostra é valida por uma semana (FUNASA,2009). Caldo lactoso verde brilhante bile 2%, 13 gramas do meio de cultura desidratado é pesado e dissolvido em 1000 m de água destilada, logo a após é distribuído 10 ml em cada tubo, que então é fechado e levado para serem esterilizados a 121 º C e 1 2 kg / cm de pressão em autoclave durante 15

44 44 minutos, após o esfriamento guardar no refrigerador onde a amostra é valida por uma semana (FUNASA,2009). dissolvido em 1000 Caldo EC, 37 gramas do meio de cultura desidratado é pesado e m de água destilada, logo a após é distribuído 10 m em cada tubo, que então é fechado e levado para serem esterilizados a 121 º C e 1 2 kg / cm de pressão em auto clave durante 15 minutos, após o esfriamento guardar no refrigerador onde a amostra é valida por 96 horas (FUNASA, 2009). Caldo Plate Count Agar, 20,5 gramas do meio de cultura desidratado é pesado e dissolvido em 1000 m de água destilada, em seguida é deixado em descanso durante 5 minutos, logo após aquecer e agitar com um bastão de vidro até completar a dissolução do meio não permitindo a entrada de ebulição durante o processo (FUNASA, 2009). Água para diluição é preparada três etapas: A primeira solução é composta por 34 gramas de fosfato de potássio monobásico ( KH 2O4 ) dissolvido em 500 m de água destilada, com ph ajustado em 7,2 com uma solução de Hidróxido de sódio ( NaOH1N ) diluída em um litro de água (FUNASA, 2009). A segunda solução é composta por 81,1 gramas de cloreto de magnésio hexahidratado MgCl 6H ) e dissolver em 1 litro de água destilada (FUNASA, 2009). ( 2 2O A ultima solução é uma mistura de 1,25 m da solução 1 e 5 m da solução 2 a 1 litro de água destilada, que são colocados em tubos de ensaio que assegurem após a autoclavação um volume de 9 ± 0,2 os tubos são esterilizados em autoclave a 121 º C (FUNASA, 2009). m, em seguida

45 45 A execução método dos tubos se inicia realizando um ensaio presuntivo contendo uma bateria de 15 tubos distribuídos de 5 em 5, sendo escolhido os primeiros cinco tubos os que contem o meio lactoso duplo, nos dez tubos restantes o meio lactoso simples, então com uma pipeta esterilizada inocular 10 nos primeiros 5 tubos com meio lactoso duplo, 1 cinco próximos tubos e nos cinco últimos tubos 0,1 m de amostra diluída 1:1 m de amostra diluída 1:10 nos m de amostra diluída em 1:100, misturar a amostra com os meios e incubar a 35 ± 0,5 º C durante 24/48 horas(funasa, 2009). Análise do resultado é confirmada como positiva se ao final de 24/48 horas houver formação de gás dentro do tubo de Durhan, então deve se realizar o teste conformativo, porem se não houver gás o ensaio se encerra nesse momento(funasa, 2009). O teste conformativo é realizado com o meio de cultura verde brilhante bile a 2%, com o mesmo numero de tubos e a mesma diluição de 1:1, 1:10, 1:100. As amostras com resultados positivos do teste presuntivo são retirados com um alça de platina previamente flambada e uma porção é inoculada em seus tubos correspondentes onde estão contidos os meios verdes brilhantes bile a 2% este procedimento é denominado replicagem, após a realização do mesmo identificar os tubos e incubar durante o período de 24/48 horas, então se houver gás no tubo de Durhan o teste é considerado positivo (FUNASA, 2009). A expressão dos resultados é N.M.P(Numero Mais Provável/100 m de amostra), para determinação do mesmo, os tubos positivos que apresentam as diluições 1:1,1:10,1:100 no teste confirmativo, são contados de acordo com suas diluições formando combinações como por exemplo 1-2-0, 0-1-0, 2-1-1, de onde são retirados os valores de N.M.P conforme as tabelas 4 e 5.

46 46 Tabela 4: Classificação N.P.M/100 Combinação de positivos N.P.M/100 ml m de acordo com as combinações positivas Limites Inferior Superior <

47 Fonte: Funasa, Tabela 5: Para o limite de confiança de 95% para os resultados positivos quando 5 porções de 10 ml são examinados Combinação de positivos NPM/100 ml Limites Inferior Superior 0 < 2,2 0 6,0 1 2,2 0,1 12,6 2 5,1 0,5 19,2 3 9,2 1,6 29,4 4 16,0 3,3 52,9 5 >16,0 8,0 Infinito Fonte: Funasa, Análise de DBO A estabilização ou decomposição biológica da matéria orgânica lançada ou presente na água envolve o consumo de oxigênio (molecular) dissolvido na água, nos processos metabólicos desses organismos biológicos aeróbicos (PIVELLI, S/D). Em função do citado anteriormente, a redução da taxa de oxigênio dissolvido em um recurso hídrico pode indicar atividade bacteriana decompondo matéria orgânica.

48 48 Logo, surge o conceito da demanda de oxigênio em relação à matéria orgânica, sendo muito utilizada ás demandas bioquímicas de oxigênio (DBO), e a química de oxigênio (DQO). Segundo Pivelli (S/D), entende-se por DBO a quantidade de oxigênio molecular necessária à estabilização da matéria orgânica carbonada decomposta aerobiamente por via biológica. Os processos oxidativos, dentre estes ocupam lugar preponderante os respiratórios, podem causar um grande consumo de oxigênio nas águas de um manancial. Microorganismo e vegetais heterótrofos, quando em grande numero podem reduzir o OD a nível zero. Sendo que a proliferação de tais organismos depende das fontes de alimento, ou seja, matéria orgânica. A demanda de oxigênio provocada pela introdução de despejos orgânicos em um recurso hídrico é uma demanda respiratória, uma vez que a oxidação desse material é realizada exclusivamente por via enzimática. Trata-se de uma demanda bioquímica de oxigênio. A DBO 5, 20 é um teste padrão, realizado a uma temperatura constante de 20 C durante um período de incubação, também fixo de 5 dias. É medida pela diferença do OD antes e depois do período de incubação. De acordo co Pivelli (S/D), a determinação da concentração de oxigênio dissolvido, é desenvolvido pelo método eletrométrico onde são empregados aparelhos chamados oximetros de OD, que são constituídos de uma sonda com um eletrodo que possui uma membrana com absorção seletiva de oxigênio. Para calibração do aparelho é utilizada uma solução para calibração de OD zero e água aerada para calibração do valor de saturação. Após a calibração, o aparelho que é constituído de dois eletrodos é mergulhado em um eletrólito contido uma membrana seletiva, dessa forma a membrana impede a passagem de água e sólidos dissolvidos e dessa maneira o oxigênio e outros sólidos se difundem por meio dela. Sob a ação de uma diferença de potencial nos eletrodos e a presença de oxigênio nos eletrólitos, ocorre a reação que está demonstrada nas equações eq. (8) e eq. (9):

49 49 Anodo M M 2 ² e eq. (8) Catodo 1 1 / 2O2H 2O 2e 2HO / O M H O M OH 2 eq. (9) A intensidade da corrente elétrica gerada é proporcional à concentração de oxigênio dissolvido dentro da membrana que é proporcional ao OD da amostra onde o sensor é mergulhado (PIVELLI, S/D) Análise de DQO De acordo com Pivelli (S/D), é o índice que dá a quantidade necessária de oxigênio fornecido por um agente oxidante, para oxidar totalmente a matéria orgânica presente num meio (água ou efluente). A DQO mede indiretamente a carga de matéria orgânica contida no efluente, isto é de seu efeito poluidor. Por esta razão os índices DQO e DBO são os mais usados na legislação que trata do lançamento de efluentes líquidos em corpos d'água. Como agente oxidante usa-se atualmente o dicromato de potássio ( K 2Cr207 ) em meio ácido. Este oxida tanto a matéria orgânica biodegradável como não biodegradável. Por esta razão os índices de DQO tendem a serem maiores do que os índices DBO. Segundo o autor, o uso do permanganato de potássio ( KMnO 4) como agente oxidante, comum no passado, foi abandonado pelo fato de que a ação oxidante deste é muito variável. Em muitos casos produz resultados em que o índice DQO é menor do que o DBO a medida de DQO é particularmente útil na caracterização de efluentes muito enriquecidos em matéria orgânica.

50 50 Uma das vantagens da DQO sobre a DBO está no tempo necessário par se calcular o índice. Na DQO dura em média 2 horas enquanto na DBO são necessários 5 dias. O ensaio de DQO é essencial nos estudos de caracterização de esgotos sanitários e de efluentes industriais. A DQO é muito útil quando utilizada conjuntamente com a DBO para observar a biodegradabilidade de despejos. Sabe-se que o poder de oxidação do dicromato de potássio é maior do que o que resulta mediante a ação de microrganismos, exceto raríssimos casos como hidrocarbonetos aromáticos e piridina. Desta forma os resultados da DQO de uma amostra são superiores aos de DBO. Como na DBO mede-se apenas a fração biodegradável, quanto mais este valor se aproximar da DQO significa que mais facilmente biodegradável será o efluente. É comum aplicar-se tratamentos biológicos para efluentes com relações DQO/DBO de 3/1, por exemplo. Mas em valores muito elevados desta relação indicam grandes possibilidades de insucesso, uma vez que a fração biodegradável torna-se pequena, tendo-se ainda o tratamento biológico prejudicado pelo efeito tóxico sobre os microrganismos exercido pela fração não biodegradável (PIVELLI, S/D). A DQO tem se demonstrado um parâmetro bastante eficiente no controle de sistemas de tratamento anaeróbio de esgotos sanitários e de efluentes industriais. Outro uso importante que se faz da DQO é para a previsão das diluições das amostras na análise de DBO. Como o valor da DQO é superior, e pode ser obtido no mesmo dia da coleta, poderá ser utilizado para balizar as diluições (PIVELLI, S/D). É necessário observar que as relações DQO/DBO são diferentes para os diversos efluentes e que, para um mesmo efluente, a relação se altera mediante tratamento, especialmente o biológico. Desta forma, um efluente bruto que apresente relação DQO/DBO igual a 3/1, poderá, por exemplo, apresentar relação da ordem de 10/1 após tratamento biológico, que atua em maior extensão sobre a DBO. A reação ocorre em meio fortemente ácido, adicionando-se à amostra ácido sulfúrico concentrado, temperaturas elevadas também favorecem a oxidação, que é procedida sobre chapa ou manta de aquecimento. As substâncias voláteis que

51 51 eventualmente se desprendem da amostra são retornadas ao balão onde se processa a reação através de sistema de condensação, utilizando-se condensadores do tipo Friedricks. De acordo com Pivelli (S/D), a principal dificuldade da análise está no estabelecimento de diluições corretas das amostras, pois a etapa final constitui-se na titulação do dicromato não utilizado, com sulfato ferroso amoniacal. Se a amostra for pouco diluída, poderá ocorrer consumo total de dicromato e, se for muito diluída, o excesso quase que total também não conduz a bons resultados.

52 52 3 MÉTODO DE TRABALHO O primeiro passo é coletar informações sobre o aproveitamento de águas como a qualidade da água, a disponibilidade hídrica e a viabilidade de consumo para fins não potáveis. Após a coleta dos dados, são realizados ensaios físicos, químicos e bacteriológicos da água do local escolhido para o estudo de caso. O próximo passo é a definição do local do estudo de caso de forma a atender os requisitos necessários para o desenvolvimento do estudo, como a existência de lençol freático no nível do subsolo e bomba para a captação da água que aflora. O edifício escolhido é o condomínio Classique Klabin situado na zona Sul de São Paulo. Definido o local do estudo de caso, a amostra é levada até o laboratório do CIRRA em um recipiente térmico para garantir a temperatura ambiente da amostra, e em seguida ela é guardada em uma geladeira até o início do ensaio. Para o ensaio de qualidade da amostra de água subterrânea adotaram-se os parâmetros de ensaio retirados da resolução Conama 20 (1986), que estabelece a classificação das águas de modo assegurar seus usos, e os parâmetros da Portaria /2004, que estabelece os procedimentos e responsabilidades relativos ao controle e vigilância da qualidade da água para consumo humano e seu padrão de portabilidade e da outras providências. Como não há ensaio específico para águas subterrâneas, á definição adequada para sua utilização é a classificação das águas de reuso definidas pela NBR Essa regulamentação foi elaborada em 1997 para tratar de reuso de água no Brasil. A norma técnica NBR de 1997, abordou o reuso como opção a destinação de esgoto de origem doméstica. Foram classificadas quatro classes para a água de reuso e sua destinação, conforme o Manual da Federação das Indústrias do Estado do Rio de Janeiro (FIRJAN). Deve ser levado em consideração que intuito da pesquisa não é diretamente para o abastecimento humano e sim para fins de consumo de águas não potáveis, portanto essa classificação contém os ensaios adequados para nossa pesquisa.

53 53 Tomando como base a resolução Conama 20 (1986) foram realizados diversos ensaios, elaborados de acordo a publicação mundial Standard Methods para análise da água, utilizando ensaios como ensaio de cor que é realizado relacionando parâmetros com a Portaria /2000, o ensaio de turbidez, o ensaio de condutividade elétrica, o ensaio de Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) e o ensaio de Demanda Química de Oxigênio (DQO) que são ensaios importantes para análise da qualidade da água. Foi realizado também em campo o levantamento volumétrico de água observando as informações da bomba como curva de rendimento e o tempo necessário para encher o poço de retardo. Após a realização dos ensaios o grupo chega à conclusão sobre a água analisada e seus fins viáveis. E dessa forma foi descrito todo o processo para o trabalho.

54 54 4 MATERIAIS E FERRAMENTAS Os materiais e ferramentas necessários para analisar a qualidade da água de subsolos, se dividem nas seguintes fases: Para a coleta da amostra de água é necessário: Lavar as mãos com água e sabão; Um par de luvas de látex, para evitar a contaminação tanto da amostra como do técnico que realiza a coleta; Limpar a torneira do usuário com um pedaço de algodão embebido em álcool; Abrir a torneira e deixar escorrer a água durante 1 ou 2 minutos; Fechar a torneira por alguns segundos; Abrir novamente a torneira e deixar escorrer por mais 2 ou 3 minutos; Garrafa plástica de 500 ml, a garrafa plástica deve ser fornecida lacrada diretamente do laboratório do CIRRA para evitar contaminação; Coletar a amostra de água; Encher com pelo menos 3/4 de seu volume; Tampar a garrafa e identificá-la, anotando o endereço, hora e data da coleta, o estado do tempo, e o nome do técnico, Marcar a garrafa com o número da amostra, correspondente ao ponto de coleta; Colocar a amostra na caixa de isopor com gelo para conservar a temperatura da amostra até a chegada ao laboratório; Lacrar, identificar e levar a caixa para o laboratório do CIRRA. Para a realização do ensaio de ph é necessário: ph-metro aparelho para medição de ph; Solução padrão com ph 7, 01, utilizada para calibrar o aparelho; Agitador magnético, utilizado para agitar a amostra; Barra magnética, acessório utilizado em agitadores magnéticos;

55 55 Bureta, material de vidro utilizado para adicionar, de forma regular, pequenos volumes da solução; Pipeta volumétrica, utilizada para medir e transferir a amostra; Bécker, recipiente de vidro; Para a realização do ensaio de cor é necessário: Espectrofotômetro, aparelho utilizado para determinar a cor; Tubo de Nessler, recipiente usado para efetuar o ensaio; Para a realização do ensaio de condutividade é necessário: Condutivímetro, aparelho utilizado para medir a condutividade; Becker, recipiente de vidro; Para a realização do ensaio de turbidez é necessário: Turbidímetro, aparelho utilizado para determinar a turbidez; Suspensões-padrão, utilizadas para calibrar o aparelho. Para a realização do ensaio de DBO 5, 20 é necessário: Incubadora (termo-regulável), adequada para abrigar conjunto de frascos com agitação para determinação do DBO; Oxímetro, utilizado para medição de oxigênio dissolvido; Frasco de DBO, recipiente de vidro; Pipeta volumétrica, instrumento de medição e transferência rigorosa de volumes líquidos; Balão volumétrico; frasco utilizado para preparação e diluição de soluções com volumes precisos e pré-fixados; Bécker, recipiente de vidro; Erlenmeyer, frasco em balão, usado como recipiente no laboratório com formato de cone invertido evita que o líquido em seu interior espirre para fora; Bureta, material de vidro utilizado para adicionar, de forma regular, pequenos volumes da solução;

56 56 Garrafão utilizado para água de diluição, provido de sistema de um sifão. Para a realização do ensaio de DQO é necessário: Balança analítica, utilizada para obter massas com alta exatidão; Chapa de aquecimento, utilizada para aquecimento de produtos; Termômetro, utilizado para medir a temperatura; Erlenmeyer, frasco em balão, usado como recipiente no laboratório com formato de cone invertido evita que o líquido em seu interior espirre para fora; Pipetas, instrumento de medição e transferência rigorosa de volumes líquidos; Balão volumétrico, frasco utilizado para preparação e diluição de soluções com volumes precisos e pré-fixados; Buretas, material de vidro utilizado para adicionar, de forma regular, pequenos volumes da solução. Para a realização do ensaio de coliformes totais é necessário: Tubo de ensaio, recipiente de vidro; Estante para tubo de ensaio; Tubo de Durhan, serve para captar o gás formado em uma fermentação; Pipeta graduada de 10 ml, instrumento de medição e transferência rigorosa de volumes líquidos; Pipeta graduada de 10 ml, instrumento de medição e transferência rigorosa de volumes líquidos; Bico de Bunsen ou lamparina a álcool, para aquecer a mistura; Caldo lactosado de concentração dupla, usado para detecção de bactérias coliformes em água; Caldo lactosado de concentração simples, usado para detecção de bactérias coliformes em água;

57 57 Caldo lactosado verde brilhante Bile a 2%, meio recomendado para a confirmação de testes presuntivos para organismos coliformes em analises bacteriológicas de água; Água de diluição; Alça de platina com cabo de Kolle, cilindro metálico, contendo um material isolante térmico na extremidade, usado para manipulação microbiana. Estufa bacteriológica. O equipamento é utilizado como auxiliar no crescimento e reprodução dos microrganismos, uma vez que fornece a temperatura adequada a cada espécie microbiana. A técnica adotada para a coleta da amostra é feita de forma a minimizar a contaminação. Convém recolhe-la com a boca do frasco de coleta contra a corrente. Coletar volume suficiente de amostra para eventual necessidade de se repetir alguma análise no laboratório. Etiquetar e identificar bem o frasco com a amostra. Transportar a amostra em recipiente térmico para a conservação da temperatura. Respeitar os prazos para cada análise em questão.

58 58 5 ANÁLISE DE ÁGUAS DO SUBSOLO: CASO DO CONDOMÍNIO CLASSIQUE KLABIN Neste capítulo será descrito o estudo de caso. Na cidade de São Paulo há predominância de prédios e condomínios, onde em sua maioria existem subsolos com a finalidade de uso para garagem de carros. Durante a construção do prédio, na fase de escavação do terreno, é possível a presença de lençol freático no nível do subsolo, para que a água não atrapalhe a construção, e depois durante a vida útil do edifício, não invada as garagens é previsto em projeto um reservatório inferior para armazenamento da água vinda do lençol freático. No reservatório, é instalada uma bomba de recalque para controlar a vazão da água, principalmente para a época com maior ocorrência de chuva. A função da bomba é evitar o extravasamento de água no subsolo (estacionamento), para isso é delimitado um nível crítico que quando alcançado pela água aciona a bomba e a água é encaminhada por tubulações até a sarjeta. Dentro desses parâmetros após intensa pesquisa, determinamos que o presente condomínio esta de acordo com tema estudado. 5.1 Considerações iniciais Para a realização do estudo de caso foi escolhido um condomínio que já faz o aproveitamento da água de subsolo. A edificação está situada no Aquífero São Paulo. A região está enquadrada na bacia hidrográfica do alto do Tietê (UGRH 6). A região da Vila Mariana tem abundância em água, em seus arredores temos o Rio Tamanduateí e o córrego imigrantes como representados na Figura 8.

59 59 Figura 8: Bacia Alto Tietê Fonte: COMITEAT, A região sudeste assim como os bairros nos arredores da Mooca, é a região com grandes volumes de aqüíferos ficando somente atrás do bairro de Santana, que segundo o estudo do DAEE de 2005, é o local na cidade de São Paulo com maior incidência de água subterrânea. Na fase construtiva, a água que aflora na escavação é eliminada do terreno ou o lençol freático é rebaixado com o auxílio de ponteiras. As soluções são dadas na fase de projeto conforme altura da coluna d água e sua vazão. Essa prática é muito comum em diversas construções, porém não há a preocupação após a obra com o empreendimento entregue, no presente estudo de caso não foi diferente, a construtora não manifestou a preocupação em se criar um sistema para utilizar a água proveniente do lençol na fase de projeto, porém a síndica com o auxílio de um técnico implantou um sistema simplificado que faz a distribuição dessa água em pontos estratégicos da área comum para utilização.

60 Características do local de coleta do material O Condomínio Classique Klabin está localizado na Rua Ernesto de Oliveira n 400 na Vila Mariana na cidade de São Paulo, conforme localizado na figura 9. Figura 9: Localização do Condomínio Classique Klabin Fonte: GOOGLE, Trata-se de um Condomínio residencial, composto de torre única dividido em 02 blocos, com 22 pavimentos tipos, térreo, mezanino, casa de máquinas, barrilete, três subsolos e uma ampla área de paisagismo. A Figura 10 mostra a fachada do condomínio escolhido para estudo de caso.

61 61 Figura 10: Condomínio Classique Klabin No terceiro subsolo há dois reservatórios de captação da água do lençol freático, um voltado para o bloco A e outro no bloco B. Não há mistura de água de chuva nos reservatórios. O reservatório do bloco A tem 2,5 m diâmetro e capacidade para armazenar 60 m³, O reservatório do bloco B tem 4 m de diâmetro e capacidade de 80m³. As Figuras 11 e 12 mostram os reservatórios de captação.

62 62 Figura 11: Reservatório bloco A. Figura 12: Reservatório bloco B. Atualmente há um sistema simplificado para o aproveitamento da água proveniente do lençol freático para a manutenção das áreas comuns (jardim, garagens, passeio, etc.). Para a implantação do sistema de aproveitamento, foram realizados ensaios em um laboratório com a finalidade de se verificar a qualidade da água. O resultado foi totalmente favorável ao condomínio, á água do subsolo poderia ser usada para consumo humano com a necessidade de um tratamento simples, mesmo assim o seu destino é para o uso não potável.

63 63 Em uma segunda análise, a qualidade da água teve alteração principalmente na sua coloração e turbidez, o uso dessa água foi suspenso temporariamente. Na época que o problema foi constatado, as obras de escavação do metrô linha verde estavam em andamento, após término do trecho Chácara Klabin / Alto do Ipiranga, o aspecto da água melhorou. Por uma questão de logística e custo, praticamente 80% da água aproveitada do lençol freático é proveniente do reservatório do bloco A. O sistema implantado para o aproveitamento da água utiliza bombas de ¾ cv, interligada a uma tubulação de 1 que faz a distribuição para as torneiras instaladas em pontos estratégicos da área comum, conforme Figura 13. Figura 13: Torneira jardim bloco A. A vazão da água subterrânea captada no reservatório A é dada pela equação eq. 10 e 11:

64 64 V d 4 2 h eq. 10 V Q eq. 11 t Onde, h = altura da coluna d água em m d = diâmetro em m Q = vazão em V = volume em t = tempo em s 3 m / s 3 m O reservatório A tem diâmetro de 2,5 m, a altura da coluna d água que é esgotada é de 2 m, conforme figura 14. Figura 14: Vista Reservatório A