QUALIDADE DA ÁGUA DE RESERVATÓRIOS DE BACIA ANTROPIZADA NO NORDESTE: POTENCIAL DE USO DA ÁGUA NA IRRIGAÇÃO

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1 QUALIDADE DA ÁGUA DE RESERVATÓRIOS DE BACIA ANTROPIZADA NO NORDESTE: POTENCIAL DE USO DA ÁGUA NA IRRIGAÇÃO Halison Alves da Costa 1* ; Ismael Romão dos Santos 1 ; José Normand Vieira Fernandes 1 ; Joseilson dos Santos Silva 2 ; Jânio Félix do Nascimento 2 ; Luciana Gomes Barbosa 3 Resumo: O presente trabalho teve como objetivo avaliar as características físico-químicas da água, para fins de irrigação, de 03 reservatórios. As amostras de água foram coletadas em março de 2015 e as amostragens foram realizadas na subsuperfície da água, sendo em seguida acondicionadas em isopor e levadas ao laboratório. As variáveis analisadas foram: ph, cálcio, magnésio, sódio, potássio, sulfatos, carbonatos, bicarbonatos, cloretos, condutividade elétrica e relação de adsorção de sódio (RAS). A avaliação da qualidade da água para verificação da possibilidade de indicação de uso na irrigação foi feita através dos limites de classe de restrição para irrigação proposto por Ayres e Westcot (1991). Em todos os reservatórios estudados, verificou-se que as amostras não apresentaram nenhum problema com relação ao risco de sodicidade (RAS elevada). Para condutividade elétrica foi possível observar que as amostras de água dos 03 reservatórios se apresentaram adequadas para utilização na irrigação, apresentando baixo teor de sais. As amostras apresentaram baixa sodicidade e nenhum problema de toxidez às plantas. Dois dos reservatórios apresentaram ph acima de 8,0 confirmando a presença de carbonatos em pequena quantidade na água, porém que devem ser observados em relação a restrição causada ao uso da água pela concentração elevada deste íon. Palavras-Chave Características químicas, condutividade elétrica, toxicidade BASIN RESERVOIRS OF WATER QUALITY IN THE NORTHEAST ANTHROPIC: WATER USE OF POTENTIAL IN IRRIGATION Abstract: This study aimed to evaluate the physical and chemical characteristics of water, for irrigation, of 03 reservoirs. Water samples were collected in March 2015 and the samples were collected in subsurface water, and then packed in Styrofoam and taken to the laboratory. The variables analyzed were: ph, calcium, magnesium, sodium, potassium, sulfates, carbonates, bicarbonates, chlorides, electrical conductivity and sodium adsorption ratio (SAR). The assessment of water quality to verify the possibility of use in irrigation statement was made through the class of restriction limits for irrigation proposed by Ayres and Westcot (1991). In all the reservoirs, it was found that the samples showed no problem in relation to risk sodicity (high SAR). For electrical conductivity was observed that the water samples of 03 reservoirs presented suitable for use in irrigation, featuring low salt content. The samples showed low sodicity and no toxicity problem plants. Two of the tanks had ph above 8.0 confirming the presence of carbonates in small amounts in water, but that must be observed regarding the restriction due to the use of water by the high concentration of this ion. Keywords chemical characteristics, electrical conductivity, toxicity *1 Graduandos do curso de Agronomia, CCA-UFPB, Areia-PB. halisonacopiara@gmail.com 2 Graduandos do curso de Química, CCA-UFPB, Areia-PB. joseilsonufpb@gmail.com 3 Doutora, Professora efetiva do CCA-UFPB, Areia - Paraíba. lucianagbarbosa@yahoo.com.br 1

2 INTRODUÇÃO O conceito de qualidade da água é considerado atualmente muito abrangente e complexo, definido assim como sendo o conjunto de características passíveis de afetar as necessidades de seu usuário, de tal forma que a qualidade da água passa a ser definida por meio de um conjunto de parâmetros e propriedades físicas, químicas e/ou biológicas analisadas tanto de forma quantitativa quanto qualitativa. Assim sendo uma água é definida como de boa qualidade quando a partir dela se obtiverem os melhores resultados em qualquer que seja a finalidade de utilização (FIGUEIREDO, 2008). Muitos autores têm apresentado contribuições em relação ao estudo da qualidade da água para várias finalidades, sendo que alguns deles conceituam a água a partir de critérios relacionados à sua adaptabilidade para uma determinada forma de uso específico e buscam correlacionar a relação entre a qualidade da água e sua finalidade de uso (AYERS & WESTCOT, 1999). A qualidade da água para as atividades agrícolas é definida tomando-se por base os aspectos de pureza químicos e microbiológicos sendo os aspectos químicos considerados de extrema importância para estabelecer um padrão de qualidade determinados pela composição e concentração dos sais constituintes dissolvidos (CAVALCANTE, 2000). Na região semiárida do Brasil, devido às altas perdas por evaporação, a eficiência hidrológica se torna menor e além dessas elevadas taxas de evaporação ocorrem cíclicos processos de salinização, que resultam na alteração nos padrões físico-químicos e dificultam a elaboração de medidas de proteção na gestão da água contribuindo para deterioração da qualidade (Funceme, 2002). A avaliação do índice de qualidade da água é um aspecto considerado fundamental para o sucesso da utilização de sistemas irrigados, no entanto, sua avaliação é, muitas vezes, negligenciada no momento da elaboração de projetos (MANTOVANI et al 2006). A agricultura irrigada depende da quantidade e da qualidade da água, porém na maioria das vezes este aspecto é negligenciado, principalmente devido ao fato de que no passado a escassez era menor com disponibilidade e qualidade mais facilmente encontradas (SILVA et al 2011). Uma correta interpretação da qualidade da água para irrigação deve ser feita com base na relação entre os parâmetros avaliados, com seus efeitos no solo, na cultura e no manejo da irrigação, necessários para controlar ou avaliar os problemas relacionados com a qualidade da água (BERNARDO et al 2006). Assim sendo, os estudos voltados para o estabelecimento de padrões ou Índices de qualidade da água podem servir como ferramentas para informar possíveis alterações (de degradação ou recuperação) de água norteando medidas mitigadoras que resultem na diminuição dos impactos ambientais e possam ser adotadas a fim de se obter um uso racional dos recursos hídricos disponíveis (ANDRADE et al 2005). O presente trabalho teve como objetivo avaliar o potencial de uso da água para fins de irrigação, através das características físico-químicas da água de 03 reservatórios da Bacia Hidrográfica do Rio Mamanguape-PB. MATERIAL E MÉTODOS Localização e caracterização geográfica da área de estudo O Estado da Paraíba possui uma extensão territorial de ,84 km², correspondente a 3,63% da área da região Nordeste. Situado entre as latitudes 06º00 11,1 e 08º19 54,7 sul e as longitudes 34º45 50,4 e 38º47 58,3 oeste, a vegetação apresenta florestas definidas como a caatinga (ou mata branca na língua tupi), tabuleiros costeiros, mangues, mata úmida, mata decidual, mata atlântica e restinga (PERH, 2007). A Bacia Hidrográfica do Rio Mamanguape destaca-se como o terceiro maior curso d água da Paraíba, situada no extremo leste do Estado, entre as latitudes e sul e longitudes e 36 a oeste de Greenwich ocupa uma área de 3.522,69 Km², é caracterizada 2

3 por apresentar formações vegetacionais representadas por floresta ombrófila aberta (brejos de altitude), floresta estacional decidual e semidecidual, e ecossistemas associados, nas faixas ecotonais. Apresenta elevada intensidade de impactos antropogênicos, associados com a elevada ocupação humana no entorno, que totalizam um contingente de aproximadamente meio milhão de habitantes, causando diversas modificações, devastação da cobertura vegetal e poluição dos recursos hídricos. A bacia do rio Mamanguape é dividida em três regiões distintas, em função da ocupação humana: Brejo, Agreste e Baixo-vale. Um dos principais rios componentes da bacia, o rio Mamanguape nasce em Lagoa Salgada, lagoa temporária, situada a mais de 500 metros de altitude, no planalto da Borborema. O médio curso do rio Mamanguape localiza-se após a cidade de Alagoa Grande, onde passa pelos municípios de Mulungu e Itapororoca. No baixo curso do rio Mamanguape as altitudes não ultrapassam 200 metros. A produção agrícola referente aos municípios onde estão localizados os reservatórios concentra-se nas culturas de cana de açúcar, banana, feijão vigna, mandioca e milho. Figura 1. Mapa de localização da Bacia Hidrográfica e dos reservatórios estudados Fonte: Agência Executiva de Gestão das Águas do Estado da Paraíba AESA (2011). Adaptado pelo autor (2015). AMOSTRAGEM E COLETA As coletas foram realizadas na região limnética na estação seca do ano, época correspondente a um menor volume de chuvas. As amostras foram amostradas na subsuperfície e acondicionadas em garrafas de polietileno de dois litros. 3

4 Foram analisados os seguintes parâmetros: ph, cloretos, cálcio, magnésio, sódio, potássio, condutividade elétrica (CE), sulfatos, carbonatos, bicarbonatos e Razão de adsorção de sódio (RAS), seguindo a metodologia proposta por APHA (2005). Tabela 1 - Classes de restrição de uso para irrigação com base nos parâmetros físico -químicos Variáveis Classes de restrição Nenhuma Moderada Severa CE (ds. m-1) Ca + Mg (mmolc.l -1 ) < 0,7 0 < 5,0 0,7 a 3,0 5,0 a 15 > 3,0 0 > 15,0 Na (mmolc. L-1) < 3,0 3,0 - CO3 (mmolc.l-1) < 0,1 0,1 a 0,2 > 0,2 HCO3 (mmolc. L-1) < 1,5 1,5 a 8,5 > 8,5 Cl (mmolc. L-1) < 3,0 > 3,0 - SO4 (mmolc. L-1) < 10 10,0 a 30,0 > 3,0 As águas são divididas em classes segundo a condutividade elétrica (CE) e quanto ao risco de Sodificação (Alcalinização), permitindo a verificação das classes de restrição e a classificação da água como própria ou inadequada para a atividade de irrigação (Tabela 2). Tabela 2 - Critérios para classificação da restrição de uso das águas quanto aos parâmetros de condutividade elétrica e sodicidade da água Classes de restrição para RAS uso na irrigação Nenhuma Moderada Severa Condutividade Elétrica (ds m -1 ) 0 a 3 > 0,7 0,7 a 2,0 < 0,2 3 a 6 > 1,2 1,2 a 0,3 < 0,3 6 a 12 > 1,9 1,9 a 0,5 < 0,5 12 a 20 > 2,9 2,9 a 1,3 < 1,3 20 a 40 > 5,0 5,0 a 2,9 < 2,9 Fonte: Adaptado de Carneiro et al (2012) O risco de sodicidade foi quantificado e avaliado a partir da razão de adsorção de sódio (RAS) proposta por Ayers e Westcot (1991). A toxicidade da água analisada quanto à presença e na concentração dos íons cloretos e sódio. RESULTADOS E DISCUSSÃO Os principais parâmetros considerados para interpretação de uma análise de água quando se trata de avaliar diretamente a sua possibilidade de uso para fins de irrigação são principalmente a condutividade elétrica (CE), expressa em ds.m -1 a 25ºC e a relação de Adsorção de Sódio (RAS), que é dada pela expressão: NA/ /Ca + Mg/2. A tabela 3 mostra os resultados das análises químicas da água com as concentrações dos principais íons relacionados à qualidade de água para irrigação nos reservatórios estudados. Quando se trata de água de irrigação, a concentração de CO 3 e de HCO 3 na água é relevante quanto à avaliação do risco de sodificação do solo, visto que esses ânions, quando combinados com o cálcio, formam o carbonato de cálcio, sal de baixa solubilidade (Carneiro et al, 4

5 2012). Desta forma em termos químicos a ação do carbonato de cálcio que precipita é retirar parte do cálcio presente, o que causa alteração na relação de adsorção de sódio. Os teores de carbonatos oscilaram entre 0,0 e 2,70 mmolc.l -1, condição essa que associada a um valor de ph alcalino confirmou a presença de carbonatos dissolvidos na água de um dos reservatórios estudados em pequena quantidade não representando nenhuma restrição para uso em sistemas de irrigação, observando-se o manejo adequado do sistema. Em dois dos reservatórios analisados, Saulo Maia e Vaca Brava a concentração média de bicarbonatos presentes na água apresentou uma restrição moderada em relação a sua possibilidade de uso para a irrigação, com valores oscilando entre 0,0 a 2,30 mmolc.l -1. Tabela 3 Resultado médio das análises químicas nos pontos amostrados nos três reservatórios Reservatório Ca ++ Mg ++ Na + K + -2 SO 4-2 CO 3-2 HCO 3 Cl - mmolc.l - 1 Saulo Maia 0,45 1,25 0,02 0,01 0,42 0,01 2,30 1,90 Vaca Brava 0,40 0,45 0,09 0,02 0,20 0,0 1,80 1,40 Mulungu 1,30 0,85 0,03 0,01 0,14 2,70 0,0 4,30 Na Tabela 4, valores de ph alcalino para dois dos reservatórios analisados foram registrados, acima de 8,0 confirmando a presença de carbonatos nas amostras de água. Carneiro et al (2012), trabalhando com avaliação da Qualidade da Água para Irrigação, identificou valores de ph alcalinos, associados a sérios riscos de entupimento para os sistemas de irrigação e com consequências na produtividade devido a danos a planta, ao solo e ao meio ambiente. Um valor de ph considerado ideal para águas destinadas a irrigação oscilam entre 6,5 e 8,4, sendo os valores fora desta faixa considerados indicadores de anormalidade na qualidade da água ou da presença de componentes ou íons tóxicos que podem influenciar de forma negativa levando a redução população microbiana do solo e danos ao sistema radicular (ALMEIDA, 2010). As formas de classificação estabelecidas para que se possa realizar a avaliação da qualidade da água são empíricas e baseadas em algumas características químicas da água e fisiologia das plantas (EMBRAPA, 2001). As águas foram classificadas como C 1 S 1 (RICHARDS, 1954). Tabela 4 Descrição dos parâmetros utilizados para classificação da água para irrigação de acordo com os resultados das análises. - Reservatório ph C.E. -2 CO 3 mmol c L -1 Cl RAS Classificação ds.m -1 Saulo Maia 8,27 0,311 0,01 1,90 0,021 C 1 S 1 Vaca Brava 6,89 0,252 0,0 1,40 0,144 C 1 S 1 Mulungu 9,90 0,619 2,70 4,30 0,025 C 1 S 1 Em relação à condutividade elétrica, parâmetro que expressa à concentração total de sais na água (tabela 3) é possível observar que a condutividade registrou um valor oscilando dentro da faixa 5

6 de 0,252 e 0,619 ds.m -1, classificado como baixo uma vez que está abaixo do valor considerado de médio a alto ( 0,75 ds.m -1 ). Embora a água tenha sido considerada de salinidade de média a baixa (C.E inferior a 0,75 ds/m),potencialmente utilizada para irrigação na maior parte dos cultivos em quase todos os tipos de solo, ainda é necessário observar que essa água é recomendada para utilização em solos que apresentem grau moderado de lixiviação. De acordo com Ayers e Westcot (1991) água com condutividade elétrica menor que 0,7 ds m -1 não oferece nenhum risco ou restrição para uso na irrigação. O teor médio de cloretos de acordo com os resultados da análise apresentou valores entre 1,40 e 4,30 mmolc. L -1 e os valores de sódio oscilaram entre 0,02 a 0,09 mmolc. L -1, não indicando nenhuma restrição quanto à toxicidade que pode ser causada por estes elementos. O resultado da relação de adsorção de sódio (RAS), valores entre 0,021 a 0,144, associado a um baixo valor de condutividade elétrica indicou que as amostras analisadas não apresentam risco de sodicidade. De acordo com trabalho de Ayers e Westcot, (1999) os sais da solução do solo manifestam um efeito floculante, tido como efeito oposto ao efeito dispersante do sódio trocável, dessa forma, para uma mesma RAS, o risco de sodicidade será menor quanto maior for a condutividade da água. Dessa forma de acordo com os resultados obtidos, as águas apresentaram baixa sodicidade, não apresentando nenhum problema de toxidez às plantas. CONCLUSÕES Os pontos analisados apresentaram um baixo teor de sais com valores de condutividade elétrica entre 0,252 ds.m -1 e 0,619 ds.m -1, não oferecendo riscos de salinidade. Em relação ao risco de sodicidade, avaliado por meio da relação de adsorção de sódio (RAS), as amostras de água apresentaram baixa sodicidade não registrando riscos de toxidez às plantas. Os resultados obtidos revelaram uma baixa concentração do íon carbonato (CO 3 2- ) enquanto a concentração de bicarbonatos (HCO 3-2 ) registrou valores mais elevados, entre 0,0 e 2,30 mmolc. L -1 com potencial interferência na razão de adsorção de sódio. Dessa forma, através dos resultados obtidos, recomenda-se o monitoramento de carbonatos e bicarbonatos, que em condições de excesso podem provocar danos ao solo e aos sistemas de irrigação. REFERÊNCIAS ALMEIDA, O. A. Qualidade da Água de Irrigação. Cruz das Almas BA. Embrapa p. AMERICAN PUBLIC HEALTH ASSOCIATION Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. Standard Methods on line Section Samples. Disponível em [ Acesso em 12 de Maio de AGÊNCIA EXECUTIVA DE GESTÃO DAS ÁGUAS DO ESTADO DA PARAÍBA AESA. Shapefile de bacias hidrográficas. João Pessoa, Acesso em 12 de Maio Disponível em: < ANDRADE, E. M. et al. Índice de qualidade de água, uma proposta para o vale do rio Trussu, Ceará. Revista Ciência Agronômica, v. 36, n. 02, p , AYERS, R. S.; WESTCOT, D. W. A qualidade da água na agricultura. Campina Grande: UFPB, p. (Tradução). AYERS, R. S.; WESTCOT, D. W. A qualidade da água na agricultura. Campina Grande: UFPB, p. (Estudos FAO: Irrigação e Drenagem, 29). 6

7 CAVALCANTE, L. F. Sais e seus problemas nos solos irrigados. Areia: UFPB, p. CARNEIRO, M. F. C.; MAIA INGÁ, M. A.; SILVA FILHO, H. A.; SANTOS, E. V. M.; ROLIM, H. O; CHAVES, J. R. Avaliação da Qualidade da Água para Irrigação no Perímetro Irrigado Jaguaribe Apodi no Município de Limoeiro do Norte-Ce. VII CONNEPI - Congresso Norte Nordeste de Pesquisa e Inovação Anais, PALMAS-TO, EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISA AGROPECUÁRIA EMBRAPA. Centro de Pesquisa Agropecuária do Trópico Semiárido. Qualidade de Água para Fins de Irrigação (Conceitos básicos e práticos). Documentos Embrapa. Petrolina-PE, FIGUEIRÊDO, V. B. Evapotranspiração, crescimento e produção da melancia e melão irrigados com águas de diferentes salinidades. Botucatu: UNESP, p. Tese Doutorado FUNDAÇÃO CEARENCE DE METEREOLOGIA E RECURSOS HÍDRICOS (FUNCEME). Monitoramento hidro ambiental-chuvas MANTOVANI, E. C.; BERNARDO, S.; PALARTTI, L. F. Irrigação: princípios e métodos. Viçosa: UFV, p. PERH PLANO ESTADUAL DE RECURSOS HÍDRICOS. (2007). Gestão de Recursos Hídricos no Estado da Paraíba, Agência Executiva de Gestão das Águas do Estado da Paraíba AESA. João Pessoa, fevereiro/2007. RICHARDS, L.A. DIAGNOSIS AND IMPROVEMENT OF SALINE AND ALKALI SOILS. Washington: US Department of Agriculture, p. USDA Agricultural Handbook, 60 SILVA, I. N.; FONTES, L. O; TAVELLA, L. B.; OLIVEIRA, J. B.; OLIVEIRA, A. C. QUALIDADE DE ÁGUA NA IRRIGAÇÃO. Revisão de Literatura, Agropecuária Científica no Semiárido, UFERSA, Mossoró, RN,