CARGAS DE NUTRIENTES (NITROGÊNIO E FÓSFORO) NA BACIA DO ALTO TIETÊ (CABECEIRAS E GUARAPIRANGA)

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1 Facilitating Negotiations Over Land And Water Conflicts In Latin- American Peri- Urban Upstream Catchment: Combining Agent-Based Modelling With Role Playing Game PROJECT NEGOWAT. CARGAS DE NUTRIENTES (NITROGÊNIO E FÓSFORO) NA BACIA DO ALTO TIETÊ (CABECEIRAS E GUARAPIRANGA) Sendacz, S., Monteiro Junior A. J.,Mercante, C.T.J., Menezes, L.C.B., Instituto de Pesca APTA January INCO PROJECT ICA FAPESP PROJECT: 02/

2 Hydrological Dynamics Cargas de nutrientes (nitrogênio e fósforo) na bacia do alto tietê (cabeceiras e guarapiranga) Sendacz, S., Monteiro Junior, A. J., Mercante, C.T.J., Menezes, L.C.B., Apta- Instituto de Pesca APTA Resumo - O estudo do aporte de nitrogênio e fósforo foi realizado no período estiagem-frio (agosto/2003) e chuvoso-quente (janeiro, fevereiro e março/2004) através da avaliação da cargas afluentes e efluentes pontuais ao longo dos sistemas Tietê Cabeceiras e Guarapiranga. O primeiro sistema funciona em cascata, sendo a água do reservatório Ponte Nova, através de sistemas de canais, transferida para o reservatório Jundiaí, e, posteriormente, para o reservatório de Taiaçupeba, onde é feita a captação pela SABESP. O manejo hidráulico, na área de Cabeceiras, é feito pelo DAEE, prioritariamente visando atender as necessidades da SABESP, e na área de Guarapiranga, diretamente por esta última. As vazões foram mais elevadas durante o período seco, acarretando cargas elevadas principalmente no canal Jundiaí- Taiaçupeba. O sistema Guarapiranga é o segundo maior sistema produtor da RMSP, e devido a ocupação em sua área de proteção, vem apresentando uma deterioração crescente da qualidade da água. Através do Sistema de Transferência Taquacetuba, ocorre a reversão das águas do braço Taquacetuba da represa Billings para a represa Guarapiranga, passando pela várzea do rio Parelheiros. Verificou-se cargas mais elevadas, quanto ao nitrogênio, na Caixa Dissipadora, e quanto ao fósforo, no rio Parelheiros a montante da várzea. Após passagem pela várzea, observou-se redução nas concentrações de nitrogênio (74%) e de fósforo (87%). 1- Material e métodos Foram determinados no local de coleta temperatura da água, oxigênio dissolvido, ph e condutividade elétrica, utilizando a aparelho Horiba U-20; no laboratório foram determinadas as concentrações de nutrientes (amônia, nitrito, nitrato, nitrogênio e fósforo totais) segundo Mackereth et al. (1978) e Golterman et al. (1978). A velocidade dos canais de interligação foi fornecida pela SABESP; quanto aos tributários, utilizou-se a equação v=e/t, onde v= velocidade da corrente (m.s -1 ), E= espaço (m) e t= tempo (s) de percurso do flutuador no trecho. A velocidade foi corrigida multiplicando-se os valores obtidos por fatores de correção que levam em consideração a natureza do leito (Marques & Argento, 1988 apud Carmo et al., 2002). A vazão foi calculada pela fórmula Q=A X v, onde Q= vazão (m 3.s -1 ), A= área média da seção de escoamento (m 2 ) e v= velocidade média do fluxo (m.s -1 ). As cargas de nutrientes foram obtidas através do produto entre os valores de vazão (m 3.s -1 ) e concentrações de nitrogênio (mg.l -1 ) e fósforo (ug.l -1 ); os balanços de massa de nitrogênio e fósforo nas represas Jundiaí e Taiaçupeba foram calculados considerando a diferença dos valores de carga estimados de entrada e saída para cada nutriente. 1

3 Negowat Workpackage 3 report 1.1 Tietê cabeceiras Foi amostrado nos períodos seco, em agosto de 2003, e chuvoso, em janeiro de 2004, o Sistema Produtor Alto Tietê (SPAT), constituído pelas represas Ponte Nova, Jundiaí e Taiaçupeba, Estação Elevatória de Biritiba, Canal Biritiba-Jundiaí e Canal Jundiaí-Taiaçupeba. Nos período chuvoso (janeiro de 2004) e seco (agosto de 2004), foram incluídos, em relação à represa Jundiaí, além da estimativa do aporte do Canal Biritiba-Jundiaí, os tributários ribeirão Barroso e Vargem Grande e rio Jundiaí, e as saídas canal Jundiaí-Taiaçupeba e jusante da represa. Quanto à represa Taiaçupeba, além do aporte do Canal Jundiaí-Taiaçupeba, foram incluídos quatro tributários (Taiaçupeba-mirim, Balainho, Taiaçupeba-Açu e Valinhos), e jusante desta represa. 1.2 Guarapiranga Em agosto de 2000, foi implantado o Sistema de Transferência Taquacetuba, que consiste na reversão das águas do braço Taquacetuba da represa Billings para a represa Guarapiranga, através de uma Caixa Dissipadora, passando pela várzea do rio Parelheiros, com uma vazão máxima de até 4 m 3 /s. Concentrações e cargas foram determinadas na Caixa Dissipadora, rio Parelheiros à montante e à jusante da várzea, córrego Itaim e rio Embu-Guaçu, no período estiagem-frio (agosto/2003) e chuvosoquente (janeiro/2004). As cargas geradas por alguns impactos antropogênicos foram estimadas nas sub-bacia Parelheiros (urbanização, agricultura, reflorestamento, pesqueiros). 2. Resultados As coordenadas geográficas dos pontos de amostragem e as vazões, por ocasião das amostragens, dos rios, dos canais de interligação e a jusante das represas que constituem o sistema Tietê Cabeceiras, e as áreas das bacias de drenagem dos principais tributários das represas Taiaçupeba e Jundiaí, assim como do sistema Guarapiranga, encontram-se na tabela Tietê cabeceiras Os resultados das análises efetuadas encontram-se na tabela 2; de um modo geral, ocorrem no período chuvoso vazões mais elevadas; no entanto, o SPAT tem suas vazões reguladas pelo DAEE/Sabesp; no período seco de 2003, as vazões foram mantidas elevadas, principalmente no canal Jundiaí-Taiaçupeba, para garantir o abastecimento nesta última represa. No período chuvoso de 2004, a vazão foi grandemente reduzida na represa Ponte Nova, para acúmulo de água neste período. Como em agosto de 2004 a represa Jundiaí estava com 95% de capacidade de armazenamento, as vazões foram mantidas baixas na Estação Elevatória de Biritiba e no canal Biritiba-Jundiaí (tabela 1). Verifica-se que o SPAT apresentou águas ácidas com valores de ph variando entre 5,00 (período seco) e 6,24 (período chuvoso). Quanto à condutividade elétrica da água, foram obtidos valores freqüentemente observados para rios do Estado de São Paulo não fortemente impactados por atividades antropogências, variando, no período seco, de 35 a 45 us/cm, e no período chuvoso, de 44 a 54 us/cm. Os valores de DBO indicaram um baixo metabolismo dos microrganismos, o que poderia evidenciar um menor impacto quanto a dejetos advindos de esgoto doméstico (tabela 2). Em relação aos tributários, quanto à condutividade elétrica da água, verificou-se valores bastante elevados no rio Taiaçupeba-Mirim, nos períodos chuvoso (167 us/cm) e seco (200 us/cm), indicando um ambiente onde predomina o processo de decomposição. Os valores de ph de uma forma geral apresentaram-se ácidos em todos os locais variando de 6,10 a 6,85, o que denota entrada de poluentes orgânicos. Os valores de DBO variaram no período chuvoso de 1,12 a 1,83 mg/l e no seco de 1,69 a 2,02 mg/l e estiveram dentro das recomendações do CONAMA 20/86 para a classe 1, categoria em que são enquadrados os corpos d água estudados segundo o Decreto Estadual no (1977). Os tributários da represa Jundiaí apresentaram-se ácidos com valores de ph entre 4,90 a 6,91 nos períodos chuvoso e seco respectivamente, o que poderia indicar um aporte de substâncias poluidoras nos sistemas. A condutividade elétrica variou de 31 a 76 us/cm período chuvoso e de 30 a 80 us/cm no período seco. Os valores de DBO variaram no período chuvoso entre 1,09 a 1,29 mg/l e no 2

4 Hydrological Dynamics período seco verificou-se uma tendência a elevação de 1,65 a 1,97 mg/l mas ainda dentro do recomendado pela resolução CONAMA 20/86. Não foram observadas diferenças marcantes entre períodos seco e chuvoso nas variáveis analisadas, incluindo as concentrações de nitrogênio e fósforo. Verificou-se, em ambos os períodos, que as concentrações de fósforo dos canais Biritiba-Jundiaí e Jundiaí-Taiaçupeba estiveram acima dos valores estabelecidos pelo CONAMA 20/86 (tabela 2). Ao longo do sistema, as cargas de nitrogênio variaram, nos períodos seco e chuvoso, entre 48 e 16 (jusante da represa Taiaçupeba) a 691 e 336 kg.dia -1 (canal Jundiaí-Taiaçupeba). Quanto às cargas de fósforo, estas variaram, no período seco, entre 1 (jusante da represa Taiaçupeba) e 35 kg.dia -1 (canal Jundiaí-Taiaçupeba), e 0,4 (jusantes das represas Ponte Nova e Taiaçupeba) e 21 kg.dia -1 (canal Jundiaí-Taiaçupeba), no período chuvoso (tabela 4). As concentrações de nitrogênio e fósforo nos tributários das represas Jundiaí e Taiaçupeba encontramse na tabela 5. As concentrações de fósforo determinadas em ambas as represas estiveram dentro do limite estabelecido pelo CONAMA (25 ug/l), com exceção do rio Taiaçupeba-Mirim, muito impactado por atividades antropogênicas, onde foi registrada a concentração de 157,9 ug/l, no período chuvosos, e 184,2 ug/l, no período seco. Encontra-se na tabela 6 e figura 1 o balanço de massa das represas Jundiaí e Taiaçupeba. Os aportes de nitrogênio e fósforo ao reservatório Taiaçupeba, mais elevados no período seco, foi superior ao verificado no reservatório Jundiaí, onde ocorreu grande redução no aporte destes nutrientes devido à regulação do SPAT pela SABESP/DAEE. Tanto as concentrações quanto as cargas de N e P relacionadas a impactos de atividades antropogênicas foram baixas na sub-bacia Balainho. Verificou-se no tributário associado à olericultura 28 ug/l de P, concentração acima do limite CONAMA (25 ug/l) (tabela 2). No período seco, as cargas de N variaram entre 10 e 35 kg/dia, e de P, entre 0,2 e 1 kg/dia. A seguinte sequência foi constatada quanto aos impactos: urbano/agricultura (bairro Quinta Divisão)>Sítio de lazer> Agricultura (olericultura). Todos os pesqueiros analisados apresentaram concentrações de P entre 2,5 e 4 vezes acima do limite estabelecido pelo CONAMA (65,2 a 102,2 ug/l); as cargas de N variaram entre 1 e 379 kg/dia, e de P, entre 1 e 58 kg/dia. A carga média de nitrogênio constatada nos pesqueiros foi aproximadamente 3 vezes mais elevada do que a constatada para os demais impactos antropogênicos, e a de fósforo, 12 vezes. 2.2 Guarapiranga Os córregos Itaim e rio Parelheiros (a montante da várzea), mais impactados, apresentaram concentrações de N e P mais elevadas do que as verificadas na Caixa Dissipadora. As concentrações de P estimadas para todos os corpos d água desta bacia estiveram, nos dois períodos, entre 3 (Transposição) 35 X (Parelheiros a montante da várzea) acima dos limites estabelecidos pelo CONAMA (tabela 3). As vazões foram, em ambos os períodos, inferiores às vazões verificadas no sistema Tietê Cabeceiras; no sistema Guarapiranga, somente a Caixa Dissipadora tem a vazão controlada, 3,6 m 3 /s na seca, 3,8 m 3 /s na chuva. Todos demais ambientes estudados apresentaram vazões inferiores a este valor. Conforme esperado, as vazões foram mais elevadas no período chuvoso. Quanto às concentrações de N e P de tributários da sub-bacia Parelheiros associados a diferentes tipos de impactos, verificou-se, em relação ao P, que todos os tributários estiveram cerca de 1,5 vezes acima do limite CONAMA, com exceção do rio Parelheiros, representativo de impacto urbano/agrícola (tabelas 3 e 7). As cargas resultantes de impactos foram elevadas no tributário associado a atividades urbanas e agrícolas (tabela 8). 3

5 Negowat Workpackage 3 report Reservatório Jundiaí - balanço de N Reservatório Jundiaí - balanço de P Kg/dia Entrada Saída Exportação Kg/dia Entrada Saída Exportação jan/04 ago/04 jan/04 ago/04 Reservatório Taiaçupeba - balanço de N Reservatório Taiaçupeba - balanço de P Kg/dia Kg/dia Entrada Saída Exportação 0 Entrada Saída Retenção jan/04 ago/04 jan/04 ago/04 Figura 1 - Balanço de massas das represas Jundiaí e Taiaçupeba, períodos chuvoso e seco (2004). 4

6 Tabela 1 Coordenadas geográficas, áreas das sub-bacias de drenagem (ha) e vazões (m 3.s -1 ) do sistema Tietê Cabeceira (SPAT e tributários das represas Jundiaí e Taiaçupeba) e Guarapiranga, nos períodos seco (agosto de 2003 e 2004) e chuvoso (janeiro, fevereiro e março de 2004). Coordenadas Área da sub-bacia ha Vazão seca m 3.s -1 Vazão chuva m 3.s -1 Vazão chuva m 3.s -1 08/03 01,02,03/04 08/04 Ponte Nova jusante 23º 34' 34" 45º 58' 24" 5,76 0,30 0,74 Estação Elevatória de Biritiba 23º 33' 54" 46º 05' 28" 6,25 6,30 0 SPAT Canal Biritiba-Jundiaí 23º 36' 59" 46º 06' 44" 6,25 6,20 0 Canal Jundiaí-Taiaçupeba 23º 38' 13" 46º 15' 08" 12,00 7,50 7,88 Ribeirão Barroso 23 o 39'35.6'' 46 o 11'41.7'' 1440,6 0,17 0,24 Jundiaí Ribeirão Vargem Grande 23 o 40'23.8'' 46 o 11'31.9'' 1779,6 0,53 0,76 Rio Jundiaí 23 o 40'55.6'' 46 o 9'52.0'' 1357,0 0,00 0,27 Jusante Jundiaí 23 o 37'23.7'' 46 o 12'10.2'' 0,03 0,05 Taiaçupeba-Mirim 23 o 36'36.3'' 46 o 17'49.1'' 6804,5 0,49 0,62 Taiaçupeba Rio Balainho 23 o 36'47.3'' 46 o 16'23.6'' 3678,7 0,70 0,25 Rio Taiaçupeba-Açu 23 o 39'26.3'' 46 o 15'25.2'' 9952,6 1,02 1,15 Rio Valinhos 23 o 36'06.3'' 46 o 15'17.7'' 0,08 0,05 Taiaçupeba jusante 23 o 34'08'' 46 o 17'20'' 0,26 0,25 Córrego Itaim 23º 46' 50.3" 46º 43' 30.6" 0,1 0,25 Parelheiros (sítio)* 23º 46' 54.8" 46º 43' 43.7" - 0,65 Guarapiranga Parelheiros(Jaceguava)** 23º 46' 31.5" 46º 43' 39.8" 0,3 2,02 Caixa de dissipação *** 23º 43' 50.3" 46º 43' 38.2" 3,6 3,80 Rio Embu-guaçu 23º 53" 28.4" 46º 48' 16.8" 1,0 1,75 5

7 Tabela 2 - Tietê Cabeceiras: dados físicos e químicos e cargas de nitrogênio e fósforo obtidos no Sistema Produtor Alto Tietê, tributários das represas Jundiaí e Taiaçupeba, efluentes de pesqueiros e impactos antropogênicos na sub-bacia Balainho, nos períodos secos (2003 e 2004) e chuvoso (2003). Vazão Temp ph CE OD DBO PT NT NH 4+ Carga PT Carga NT m 3 /seg o C us/cm mg/l Mg/L ug/l mg/l mg/l kg/dia kg/dia Tiete Cabeceiras seca 2003 Ponte Nova jusante 5,76 18,91 5, ,70 1,10 17,08 0,440 0,37 8,50 218,97 EE Biritiba 6,25 18,32 5, ,58 1,08 18,47 0,350 0,29 9,97 189,00 Canal Biritiba-Jundiaí 6,25 18,38 5, ,00 1,00 28,56 0,352 0,19 15,42 190,08 Canal Jundiaí-Taiaçupeba 12,00 19,19 5, ,27 1,36 33,43 0,667 0,22 34,66 691,55 Taiaçupeba jusante 0,60 19,77 5, ,28 1,22 19,51 0,931 0,65 1,01 48,26 Taiaçupeba-mirim 0,60 18,02 5, ,36 1,94 186,50 3,570 3,10 9,67 185,07 Pesqueiros Tiete Cabeceiras seca 2003 Pesq. Ueda 1,15 6, , ,18 0,644 6,97 63,99 Pesq. Bettini 6, ,68 1,94 Pesq. Pousada da Garça 6,61 6, ,6 2,2 102,19 0,664 58,36 379,21 Tiete Cabeceiras chuva 2004 Rio Piratininga 23,86 6, ,56 1,13 17,68 0,403 0,26 0,00 0,00 Ponte Nova jusante 0,30 24,4 6, ,75 1,23 16,97 0,397 0,33 0,44 10,29 EE Biritiba 6,30 22,4 6, ,61 1,32 17,81 0,329 0,26 9,69 179,08 Canal Biritiba-Jundiaí 6,20 22,9 6, ,47 1,07 25,22 0,333 0,21 13,51 178,38 Canal Jundiaí-Taiaçupeba 7,50 23,9 6, ,67 1,41 32,82 0,519 0,21 21,27 336,31 Tributários Taiaçupeba chuva 2004 Taiaçupeba-Mirim 0, , ,39 1,83 157,90 3,198 2,97 8,46 171,31 Balainho 0,25 19,8 6, ,05 1,12 14,97 0,298 0,19 0,32 6,44 Taiaçupeba-Açu 1,15 19,64 6, ,79 1,12 15,21 0,301 0,23 1,51 29,91 Valinhos 0, , ,33 1,13 19,20 0,401 0,29 0,08 1,73 Taiaçupeba jusante 0,25 27,8 6, ,83 1,22 19,7 0,742 0,53 0,43 16,03 Canal Jundiaí-Taiaçupeba 7,50 23,9 6, ,67 1,41 32,82 0,519 0,21 21,27 336,31 Tributários Jundiaí chuva 2004 Ribeirão Barrozo 0,32 20,1 6, ,81 1,21 14,82 0,254 0,18 0,41 6,97 Rib. Vargem Grande 0,92 19,2 6, ,52 1,23 17,25 0,273 0,14 1,37 21,62 Jundiaí 0,32 20,7 6, ,98 1,29 18,74 0,331 0,21 0,52 9,14 Canal Biritiba-Jundiaí 6,20 22,6 6, ,38 1,31 16,84 0,329 0,23 9,02 176,24 Jusante Jundiaí 0,05 22,7 6, ,94 1,09 17,25 0,337 0,24 0,07 1,46 6

8 Tributários Taiaçupeba seca 2004 Taiaçupeba-Mirim 0,49 13,3 6, ,5 2,02 184,20 3,611 3,06 7,80 152,88 Balainho 0,70 12,6 6, ,3 1,69 20,30 0,307 0,21 1,23 18,57 Taiaçupeba-Açu 1,02 13,2 6, ,2 1,88 22,37 0,382 0,26 1,97 33,66 Valinhos 0, , ,7 1,97 28,14 0,432 0,33 0,19 2,99 Canal Jundiaí-Taiaçupeba 7,88 18,2 6,5 60 9,9 1,98 37,14 0,703 0,25 25,29 478,62 Taiaçupeba jusante 0,26 19,9 6,5 90 9,5 1,87 25,78 0,961 0,69 0,58 21,59 Tributários Jundiaí seca 2004 Ribeirão Barrozo 0,17 13,9 6, ,0 1,97 21,66 0,313 0,2 0,32 4,60 Rib. Vargem Grande 0,53 13,6 6, ,5 1,97 23,22 0,299 0,16 1,06 13,69 Jundiaí 0,00 13,7 4,9 30 6,1 1,76 24,53 0,420 0,24 0,00 0,00 Canal Biritiba-Jundiaí 0,00 18,5 5,5 80 5,7 1,65 30,12 0,364 0,22 0,00 0,00 Jusante Jundiaí 0,03 18,3 6,1 70 6,6 1,88 21,36 0,350 0,24 0,06 0,91 Bacia do Balainho chuva 2004 Reflorestamento 0,04 18,1 6, ,92 0,97 18,16 0,324 0,26 0,06 1,01 Lazer 0,48 23,7 6, ,78 1,18 18,33 0,325 0,26 0,75 13,39 Cogumelo 0,02 20,6 6, ,04 1,29 20,2 0,526 0,46 0,03 0,70 Urbano/Agricultura 0,49 22,5 6, ,45 1,67 23,17 0,839 0,77 0,98 35,49 Agricultura 0,08 22,8 6, ,81 1,65 27,79 1,41 1,31 0,19 9,72 Bacia do Balainho seca2004 Reflorestamento 14,6 5, ,8 1,32 20,02 0,351 0,27 Lazer 18,7 5, ,2 1,45 21,23 0,353 0,27 Cogumelo 18,0 6, ,8 1,82 24,69 0,611 0,51 Urbano/Agricultura 18,0 5, ,7 1,97 27,33 0,898 0,80 Agricultura 15,6 6, ,9 2,27 33,97 1,825 1,45 Pesqueiros Tiete Cabeceiras chuva 2004 Pesq. Ueda 0,57 28,4 6, ,52 1,71 65,17 0,571 0,37 3,21 28,12 Pesq. Bettini 1,54 29,6 6, ,18 1,84 80,01 0,683 0,41 10,65 90,88 Pesq. Pousada das Garças 0,89 26,5 6, ,44 2,04 97,23 0,611 0,42 7,48 46,98 Pesqueiros Bacia Balainho chuva 2004 Pesq. Natureza 0,01 23,8 6, ,06 1,96 81,12 0,778 0,47 0,07 0,67 Piscicultura Peter 2,9 20,3 6, ,54 2,19 78,97 0,891 0,55 19,79 223,25 Pesq. Sta Clara 0,47 22,9 6, ,86 2,01 87,9 0,701 0,42 3,57 28,47 Pesq. Sombra e Agua Fresca 0,16 23,1 6, ,12 1,86 65,32 0,75 0,43 0,90 10,37 Pisc. Dna Elisa 2,93 20,8 6, ,05 1,92 76,98 0,648 0,36 19,49 164,04 Pesq. Onze 0,13 21,5 6, ,78 1,88 79,87 0,733 0,39 0,90 8,23 Pesq. Magic City 2,14 18,7 7, ,45 1,9 69,97 0,734 0,46 12,94 135,71 7

9 Tabela 3 - Sistema Guaraprianga: dados físicos e químicos e cargas de nitrogênio e fósforo obtidos na sub-bacia do rio Parelheiros efluentes de pesqueiros e impactos antropogênicos, nos períodos secos (2003 e 2004) e chuvoso (2004). Vazão Temp ph CE OD DBO PT NT NH 4+ Carga PT Carga NT m 3 /seg o C us/cm mg/l Mg/L ug/l mg/l mg/l kg/dia kg/dia Guarapiranga seca 2003 m3.s-1 C us.cm-1 mg.l-1 Mg.l-1 ug.l-1 mg.l-1 mg.l -1 kg.dia -1 kg.dia -1 Itaim 0,1 14,21 5, ,52 2,45 428,20 1,999 1,70 3,70 17,27 Parelheiros (sítio) - 16,46 5, ,81 2,89 866,50 3,792 3, Parelheiros(Jaceguava) 0,3 17,64 5, ,69 2,03 129,10 1,094 0,30 3,65 30,91 Caixa de dissipação 3,6 17,68 5, ,52 2,23 84,20 0,962 0,68 26,19 299,22 Embu-guaçu 1,0 13,43 5, ,66 1,98 28,56 0,582 0,50 2,51 51,14 Pesqueiros Guarapiranga seca 2003 Pesq. Paraíso 0,36 24,76 6, ,63 2, ,68 5,72 21,15 Pesq. Haras Fish 24,78 6, ,01 Pesq. 8 Lagoas 0,47 25,03 6, ,97 1,99 64,00 0,54 2,60 21,93 Pesq. Ás de Ouros 24,6 6, ,87 Guarapiranga chuva 2004 Itaim 0,25 20,71 6, ,66 2,41 401,10 1,910 1,52 8,56 40,76 Parelheiros (sítio) 0,65 22,56 6, ,75 2,66 871,00 2,981 2,04 48,92 167,41 Parelheiros(Jaceguava) 2,02 23,98 6, ,62 2,12 112,37 1,117 0,27 19,61 194,95 Caixa de dissipação 3,80 24,10 6, ,10 2,37 82,21 0,877 0,51 26,99 287,94 Embu-guaçu 1,75 20,34 6, ,19 2,06 27,71 0,603 0,42 4,19 91,17 Guarapiranga/Parelheiros chuva 2004 Lazer 0,07 21,40 6, ,00 2,11 32,45 0,913 0,56 0,21 5,85 Mata preservada 0,03 21,50 6, ,61 1,98 31,98 0,967 0,58 0,08 2,30 Agricultura 1 0,05 20,00 6, ,15 2,34 40,17 1,864 1,50 0,19 8,59 Agricultura 2 0,06 21,30 5, ,51 1,98 39,67 1,140 0,79 0,21 6,15 Agricultura 3 0,12 20,00 5, ,30 2,05 41,00 0,726 0,32 0,41 7,24 Pesqueiros Guarapiranga chuva 2004 Pesq. Paraíso 0,31 22,61 6, ,38 1,87 57,54 0,877 0,61 1,54 23,49 Pesq. Haras Fish 0,47 22,68 6, ,91 1,98 87,32 0,658 0,39 3,55 26,72 Pesq. 8 Lagoas 0,64 23,26 6, ,83 1,77 54,08 0,645 0,37 2,99 35,67 Pesq. Ás de Ouros 25,14 6, ,7 2,08 80,17 0,560 0,33 0,00 0,00 8

10 Hydrological Dynamics Tabela 4 Cargas de nitrogênio e fósforo, em kg.dia -1, no Sistema Produtor Alto Tietê, nos período seco (2003) e chuvoso (2004). Período Seco Período Chuvoso Carga N Carga P Carga N Carga P Kg/dia Kg/dia Kg/dia Kg/dia Jusante Ponte Nova 219,0 8,5 10,3 0,4 EE Biritiba 189,0 10,0 179,1 9,7 Canal Biritiba-Jundiaí 190,1 15,4 178,4 13,5 Canal Jundiaí-Taiaçupeba 691,5 34,7 336,3 21,3 Jusante Taiaçupeba 48,3 1,0 16,0 0,4 Tabela 5 Concentrações de nitrogênio (mg.l -1 ) e fósforo (ug.l -1 ) em tributários das represas Jundiaí e Taiaçupeba, período chuvoso e seco, Período Chuvoso Período Seco Nitrogênio Fósforo Nitrogênio Fósforo mg.l -1 ug.l -1 mg.l -1 ug.l -1 Ribeirão Barroso 0,254 14,82 0,313 21,66 Ribeirão Vargem Grande 0,273 17,25 0,299 23,22 Jundiaí Rio Jundiaí 0,331 18,74 0,420 24,53 Canal Biritiba-Jundiaí 0,329 16,84 0,364 30,12 Jusante Jundiaí 0,337 17,25 0,350 21,36 Rio Taiaçupeba-Mirim 3, ,90 3, ,20 Rio Balainho 0,298 14,97 0,307 20,30 Taiaçupeba Rio Taiaçupeba-Açu 0,301 15,21 0,382 22,37 Rio Valinhos 0,401 19,20 0,432 28,14 Canal Jundiaí-Taiaçupeba 0,519 32,82 0,703 37,14 Jusante Taiaçupeba 0,961 25,78 Tabela 6 - Reservatórios Jundiaí e Taiaçupeba: aportes (tributários e canais de interligação) e saídas (canais de interligação, captação e jusantes) de nitrogênio e fósforo (kg/dia), nos períodos chuvoso e seco, em Período Chuvoso Período seco N N P P N N P P Entrada Saída Entrada Saída Entrada Saída Entrada Saída Kg/dia Kg/dia Kg/dia kg/dia kg/dia kg/dia kg/dia kg/dia Reservatório Jundiaí Canal Biritiba-Jundiaí 135,69 6, Canal Jundiaí-Taiaçupeba 279,36 17,67 478,62 25,29 Ribeirão Barrozo 5,27 0,31 4,6 0,32 Ribeirão Vargem Grande 17,93 1,13 13,69 1,06 Jundiaí 7,72 0, Jusante Jundiaí 1,46 0,07 0,91 0,06 Total 166,61 280,82 8,82 17,74 18,29 479,53 1,38 25,34 Reservatório Taiaçupeba Taiaçupeba-Mirim 171,31 8,46 152,88 7,8 Balainho 6,44 0,32 18,57 1,23 Taiaçupeba-Açu 29,91 1,51 33,66 1,97 Valinhos 1,73 0,08 2,99 0,19 Canal Jundiaí-Taiaçupeba 279,36 17,67 478,62 25,29 Taiaçupeba jusante 16,03 0,43 21,59 0,58 Captação de água para abastecimento 641,09 17,02 830,3 22,27 Total 488,75 657,12 28,04 17,45 686,72 851,89 36,48 22,85 9

11 Negowat Workpackage 3 report Tabela 7. Cargas de N e P, em kg/dia, no sistema Guarapiranga. Período Seco Período Chuvoso Carga N Carga P Carga N Carga P Kg/dia Kg/dia Kg/dia Kg/dia Córrego Itaim 17,3 3,7 40,8 8,6 Rio Parelheiros (a montante da várzea) ,4 48,9 Transposição Billings/Guarapiranga 299,2 26,2 287,9 27,0 (Caixa Dissipadora) Rio Parelheiros (a jusante da várzea) 30,9 3,6 194,5 19,6 Rio Embu-Guaçu 51,1 2,5 91,2 4,2 Tabela 8 - Cargas de N e P, em kg/dia, associadas a impactos antropogênicos, sub-bacia Parelheiros. Período Chuvoso Carga N Carga P Kg/dia Kg/dia Urbano/Agricultura 167,4 48,9 Agricultura 1 8,6 0,2 Agricultura 2 7,24 0,4 Agricultura 3 6,1 0,2 Sítios de lazer 5,8 0,2 Mata preservada 2,3 0,1 As cargas de nitrogênio e fósforo relativas ao sistema Guarapiranga, no período chuvoso, apresentou a seguinte seqüência quanto às cargas: Transposição Billings/Guarapiranga>rio Parelheiros a jusante da várzea >rio Parelheiros a montante da várzea = impacto urbanização/agricultura> rio Embu-guaçu> Córrego Itaim> Pesqueiros > demais impactos. Quanto ao fósforo, foi verificada a seguinte seqüência: Rio Parelheiros a montante da várzea = impacto urbanização/agricultura>transposição Billings/Guarapiranga>rio Parelheiros a jusante da várzea > Córrego Itaim > rio Embu-guaçu> > Pesqueiros > demais impactos. 3. Discussão Nas últimas décadas, os aumentos das cargas de nitrogênio e fósforo, de substâncias tóxicas e da produção de toxinas por cianobactérias são alguns dos muitos fatores que atingem os ecossistemas aquáticos continentais (Tundisi et alii., 1999a). Segundo estes autores, dentre os principais desafios do século XXI, referentes à crise da água e todos os problemas por ela gerados, pode-se destacar a escassez e a disponibilidade de água; a deterioração de sua qualidade; a falta de percepção de gerentes e do público em geral sobre a gravidade da crise; a fragmentação e dispersão do gerenciamento dos recursos hídricos. O processo de eutrofização pode ser causado por diversos fatores, sendo que o uso de fertilizantes químicos na agricultura, bem como produtos compostos por polifosfatos podem ser desencadeadores de um processo de enriquecimento artificial. Este processo produz mudanças na qualidade da água incluindo a redução de oxigênio dissolvido, redução das qualidades cênicas, morte extensiva de peixes e aumento de incidências de florações de microalgas e cianobactérias (Azevedo, 1998). Nos reservatórios em cascata, ocorre uma diminuição dos poluentes ao longo da seqüência, pois o reservatório a montante funciona como um quimiostato, retendo parte dos poluentes e nutrientes, levando a uma melhora na qualidade das águas e sedimentos cascata abaixo (Tundisi, 1981; Tundisi et. al., 1988; b; Barbosa et al., 1999). 10

12 Hydrological Dynamics O sistema Alto Tietê interliga diversas sub-bacias deste rio pela transposição de águas através de túneis, canais e elevatórias, com a finalidade de aumentar a captação de água para abastecimento, constituindo, desta maneira, um sistema em cascata, presente nas bacias dos rios Grande, Médio Tietê, e Paranapanema, no Estado de São Paulo. O objetivo deste estudo foi avaliar a carga de nitrogênio e fósforo ao longo do sistema em cascata constituído pelas represas Ponte Nova, Jundiaí e Taiaçupeba, e canais de interligação, com a finalidade de detectar as circunstâncias que levam a um aumento do nível trófico ao longo da cascata de reservatórios, assim como verificar o papel das represas no transporte e retenção de nutrientes. A determinação da carga de nutrientes, com a finalidade de avaliar o processo de eutrofização ao longo de um sistema, assim como a determinação do balanço de massa, através das estimativas de entradas, saídas e retenção de nutrientes no corpo d água, são importantes para a definição de estratégias de recuperação, conservação e manejo da bacia hidrográfica (Barbosa et al., 1998). Em experimentos realizados em alguns reservatórios do Estado de São Paulo ficou evidenciado o importante papel do fósforo como fator que estimula o desenvolvimento do fitoplâncton (Heny & Simão, 1988; Henry, 1990). Em decorrência dos elevados aportes de fósforo, vários reservatórios de importância capital para a geração de energia e abastecimento experimentam um processo gradual de eutrofização ou já se encontram altamente eutrofizados (Tundisi et al., 1998; Henry et al., 1999; Rios, 1999). Ao longo do SPAT, as vazões são reguladas com a finalidade de atender a captação no reservatório Taiaçupeba, último do sistema. No período de estiagem, as vazões são, de um modo geral, mais elevadas em Ponte Nova e no canal Jundiaí-Taiaçupeba; no período chuvoso, verifica-se uma grande redução nas vazões, principalmente em Ponte Nova, com a finalidade de armazenar água neste reservatório. Neste estudo, em ambos os períodos, devido as elevadas vazões, as maiores cargas de nitrogênio e fósforo ocorreram no canal de interligação entre as represas Jundiaí e Taiaçupeba; as cargas mais baixas foram registradas a jusante da represa Taiaçupeba. Através do balanço de massa efetuado nas represas Jundiaí e Taiaçupeba, verificou-se que, no período seco de 2003, 68% da carga de nitrogênio e 24% da carga de fósforo que entraram no reservatório Jundiaí foram exportados via canal Jundiaí-Taiaçupeba. As exportações estão, provavelmente, relacionadas, segundo Carmo et al. (2002), à eutrofização do sistema, em função de estoques potenciais de nutrientes no sedimento (não houve desmatamento previamente ao enchimento do reservatório), carga interna de nutrientes e grande biomassa de algas fitoplanctônicas. A contribuição via canal Jundiaí-Taiaçupeba é grandemente responsável pela elevada carga afluente à represa Taiaçupeba, representando, no período seco, 57 e 63% do aporte pontual total de nitrogênio e fósforo. Esta contribuição é mais importante do que a do tributário Taiaçupeba-Mirim, que embora muito impactado, contribui com 35 e 30% da carga total destes elementos. A represa Taiaçupeba caracterizou-se como um sistema exportador de nitrogênio (34% além do recebido) e de retenção de fósforo (38% do recebido). Na tabela 5 é apresentada uma comparação entre taxas de retenção e exportação de nitrogênio e fósforo obtidas neste estudo e por outros autores, em ambientes caracterizados por diferentes usos e ocupação do solo. Barbosa et al. (1998) constataram, na Lagoa Pampulha, elevadas taxas de retenção, 69% de nitrogênio e 99,8% de fósforo; Carmo et al. (2002) verificaram, em reservatórios situados em área de preservação ambiental na cidade de São Paulo, no ambiente caracterizado como oligotrófico e pouco impactado, baixas taxas de retenção de nitrogênio (14%) e fósforo (20%). O lago eutrófico foi o sistema mais eficiente na retenção de nitrogênio e fósforo, com taxas superiores a 70% para os dois elementos. Os valores estimados de aporte de nitrogênio, na represa Taiaçupeba, 489 kg.dia -1 (período chuvoso) e 687 kg.dia -1 (período seco), foram superiores aos valores estimados por Barbosa et al. (1998), na Lagoa Pampulha, Belo Horizonte, MG, impactada por efluentes domésticos e industriais, 454 kg/dia. Já o aporte de nitrogênio foi inferior na represa Jundiaí, 166 kg.dia -1 (período chuvoso) e 18 kg.dia -1 (período seco). As cargas afluentes de fósforo às represas Taiaçupeba e Jundiaí, 28 e 9 kg.dia -1, no período chuvoso e 36 e 1 kg.dia -1, no período seco, respectivamente, foram inferiores aos valores estimados por Barbosa et al. (op. cit.) na lagoa Pampulha (44 kg.dia -1 ). 11

13 Negowat Workpackage 3 report O sistema constituído por represas construídas em série, em um rio, pode funcionar como um quimiostato quando as concentrações de nitrogênio e fósforo forem mais elevadas na primeira represa e menores ao longo da série (Tundisi et al., 1991). Neste caso, cada represa elimina parte do ciclo de nutrientes, ocorrendo uma diminuição progressiva dos efeitos da eutrofização, fato este constatado nas represas do médio Tietê. Tabela 9 - Taxas de retenção e exportação de nitrogênio e fósforo obtidos neste e em outros estudos Nitrogênio Fósforo Uso e ocupação da bacia Autor R. Taiaçupeba, SP Exportação 62% (retenção) Agricultura; Este estudo urbanização R. Jundiaí, SP Exportação Exportação Agricultura Este estudo L. Pampulha, MG 69% 99,8% Urbana: efluentes Barbosa et al., 1998 (retenção) (retenção) domésticos e industriais R. Jurumirim Exportação Retenção Florestas e áreas Henry & Gouveia, 1994 florestadas R. Jurumirim Exportação Retenção Florestas e áreas Henry et al., 1999 florestadas R. Barra Bonita, SP 53% 56% (retenção) Agricultura Braga et al., 1998 (retenção) L. IAG (PEFI), SP 14% 20% (retenção) Pouco impactado Carmo et al., 2002 (retenção) L. Ninfeias (PEFI), 70% Exportação Urbanização Carmo et al., 2002 SP (retenção) L. Garças (PEFI), SP 72% 78% (retenção) Urbanização; esgotos Carmo et al., 2002 (retenção) não tratados R. Salto Grande, SP - 76% (retenção) Urbanização; agricultura Rios, 1999 O Sistema Produtor Alto Tietê funciona como cascata, porém de maneira inversa ao acima descrito; as concentrações de nitrogênio e fósforo aumentam ao longo da série, verificando-se, ao invés de uma diminuição progressiva dos efeitos da eutrofização, um agravamento do processo. No sistema Tietê Cabeceiras, a principal função de força não é constituída pela precipitação ou pelo uso e ocupação do solo, e sim pelo manejo a que são submetidos os reservatórios envolvidos, através da regulação de vazões. Já no sistema Guarapiranga observou-se diferenças entre períodos quanto às variáveis estudadas. Constatou-se aí o importante papel da várzea do rio Parelheiros na redução de nitrogênio (desnitrificação) e de fósforo ( retenção). Em ambos os sistemas estudados, as cargas geradas por impactos antropogênicos foram inferiores às cargas acarretadas pelo manejo hidráulico. Referências bibliográficas Azevedo, S.M.F.O Toxinas de cianobactérias: causas e conseqüências para a Saúde Pública. Revista virtual de Medicina Medicine on line, 3:1-17. Barbosa, F.A.; Garcia, F.C.; Marques, M.G.S.M. & Nascimento, F.A Nitrogen and phosphorus balance in a eutrophic reservoir in Minas Gerais a first approach. Rev. Bras. Biol, 58: Barbosa, F.A.R.; Padisák, J.; Espíndola, E.L.G.; Borics, G.; Rocha, O The Cascading Reservoir Continuum Concept (CRCC) and its application to the river Tietê basin, São Paulo State, Brazil. In: Tundisi, J.G.; Straskraba, M, (Eds). Theoretical Reservoir Ecology and its Applications. International Institute of Ecology, Brazilian Academy of Sciences and Backhuys Publishers: Braga, B; Rocha, O. & Tundisi, J.G Dams and the environment: the Brazilian experience. Water Rsour. Dev., 14:

14 Hydrological Dynamics Carmo, C.F.; Henry, R; Bicudo, D.C. & Bicudo, C.E.M A degradação nos reservatórios do PEFI. In Bicudo, D.C.; Forti, MC & Bicudo, C.E.M. (eds) Parque Estadual das Fontes do Ipiranga (PEFI): unidade de conservação que resiste à urbanização de São Paulo. P CONSELHO NACIONAL DO MEIO AMBIENTE CONAMA. Resolução n. 020, de 18 de junho de Classificação das águas doces, salobras e salinas do Território Nacional. 12/03/2002. Golterman, H. L., Clymo, R. & Ohnstad, M Methods for physical and chemical analysis of fresh waters. Oxford, Blackwell, 213p. (IBP handbook, 8) Henry, R Estrutura espacial e temporal do ambiente físico e químico e análise de alguns processos ecológicos da represa de Jurumirim (rio Paranapanema, SP) e sua Bacia Hidrográfica. Botucatu, 242p. Tese (Livre Docência) Instituto de Biociências de Botucatu, Universidade Estadual Paulista. Henry & Simão 1988 Henry, R.; Simão, C.A Aspectos sazonais da limitação potencial por N, P e Fe no fitoplâncton da Represa de Barra Bonita (Rio Tietê, SP). Revista Brasileira de Biologia 48(1): Henry, R. & Gouveia, L The transport of nutrients and suspended solids by some rivers of the Alto Paranapanema drainage basin (São Paulo, Brazil). Acta Limnol. Brasil., 5: Henry, R.; Santos, A.A.N. & Camargo, Y.R Transporte de sólidos suspensos, N e P total pelos rios Paranapanema e Taquari e uma avaliação de sua exportação na represa Jurumirim (São Paulo, Brasil).In Henry, R. (ed.) Ecologia de reservatórios: estrutura, função e aspectos sociais. p Mackereth, F. J. H., Hero, J. & Talling, J. Water analysis: some revised methods for limnologists. Kendall, Titus Wilson & Son. 117p. (Freshwater Biological Association Scientific Publ, 36) Rios, L Distribuição espaço temporal e balanço de massa de fósforo na represa de Salto Grande, Americana (SP). Tese. São Carlos. USP. 159 p. Tundisi, J.G 1981.Typology of reservoirs in Southern Brazil. Verh. Internat. Verein. Limnol. 21: Tundisi. J.G Água no século XXI: Enfrentando a escassez. São Carlos: RiMa, IIE. 284p. Tundisi, J.G.; Matsumura-Tundisi, T.; Henry, T.; Rocha, O.; Hino, K Comparações do estado trófico de 23 reservatórios do Estado de São Paulo: eutrofização e manejo. In: Limnologia e manejo de represas, J.G. Tundisi (Ed). São Paulo, ACIESP, 1(1): Tundisi, J.G.; Matsumura-Tundisi, T.; Calijuri, M.C.; Novo, E.M.L Comparative limnology of five reservoirs in the Middle Tietê River, São Paulo State. Verh. Internat. Verein. Limnol. 24 : Tundisi, J.G.; Matsumura-Tundisi, T. & Rocha, O. 1999a Limnologia de águas interiores. Impactos, conservação e recuperação de ecossistemas aquáticos. In: Rebouças, A.C.; Braga, B. & Tundisi, J.G. (eds) Águas Doces no Brasil. Capital Ecológico, uso e conservação. São Paulo: Escrituras Editora. p Tundisi, J.G., Matsumura-Tundisi, T., Rocha, O. 1999b. Theoretical basis for reservoir management. In: Theoretical Reservoir Ecology and its Applications. J. G. & M. Strakraba (Eds). International Institute of Ecology, São Carlos, pp Tundisi, J.G., Rocha, O., Matsumura-Tundisi, T., Braga B Reservoir management in South America. Wat. Res. Developm. 14:

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