23º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental

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1 II INFLUÊNCIA DAS FOSSAS SÉPTICAS NA CONTAMINAÇÃO DO MANANCIAL SUBTERRÂNEO POR NITRATOS E OS RISCOS PARA OS QUE OPTAM PELO AUTOABASTECIMENTO COMO ALTERNATIVA DOS SISTEMAS PÚBLICOS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA D artagnan Gomes Nascimento Filho (1) Técnico em Saneamento pelo SENAI/PARANÁ (1989). Responsável técnico pela unidade de tratamento e controle de qualidade de água da Unidade de Negócio de Feira de Santana / EMBASA (1997). Pesquisador de métodos e técnicas de tratamento e controle de qualidade de águas subterrâneas. Na atualidade Gerente do Escritório Regional de ITAPARICA - BA / EMBASA. Denise Aleluita De Castro Licenciada em Ciências Biológicas pela Universidade Estadual de Feira de Santana (UEFS). Bacharelanda em Biologia Sanitária pela UEFS, especializanda em Gestão da Educação Contemporânea pela Universidade do Estado da Bahia (UNEB) Endereço (1) : Conjunto João Paulo II, rua L, casa 90, Mangabeira, Feira de Santana - BA, CEP Brasil Tel.: (75) ; Cel. : (75) Fax. : (75) e mail : dartagnam@gd.com.br RESUMO A disposição adequada dos esgotos é essencial à proteção da saúde pública. Sabe-se que aproximadamente 50 tipos de infecções podem ser transmitidos por diferentes caminhos envolvendo as excretas humanas. Com relação à disposição dos esgotos domésticos, ou águas residuárias domesticas, dois sistemas, são mais conhecidos: o público e o individual. O primeiro caracteriza-se pelo esgotamento das águas residuárias por tubulações da rede pública até uma estação de tratamento e/ou disposição sanitária segura; e o segundo é representado pela fossa séptica. A fossa séptica pode ser definida como unidade de sedimentação e digestão anaeróbia ( ausência de oxigênio ), de escoamento contínuo. Ocorre que muitos projetistas não atentam para o fato (ou simplesmente desconhecem), que o tratamento das águas residuárias nas fossas sépticas se da pela digestão anaeróbia que é um processo biológico de decomposição de material orgânico que, em principio, não apresenta grande eficiência na correção das características indesejáveis dos esgotos como a presença de nutrientes. O presente trabalho mostra a necessidade de rever-se a adoção da fossa séptica como tratamento único dos esgotos doméstico, bem como alerta para o risco de contaminação dos mananciais subterrâneos de água para abastecimento humano, decorrentes do mau uso das referidas fossas. O trabalho foi realizado na Sede do Município de Feira de Santana, com o objetivo de investigar a qualidade da água subterrânea utilizada, em especifico a possibilidade de contaminação da mesma por nitratos quando o esgoto doméstico era tratado por fossas sépticas. São apresentados dados analíticos conclusivos que evidenciam a potencialidade poluidora dos Nitratos no manancial em estudo, sendo estes rasteados e identificados como subprodutos do efluente de fossas sépticas. PALAVRAS-CHAVE: Nitratos; Águas Subterrâneas; Fossas Sépticas. INTRODUÇÃO Sabe-se que aproximadamente 50 tipos de infeções podem ser transmitidos por diferentes caminhos envolvendo os excretas humanos. Associadas à má nutrição, as doenças relacionadas com as excretas exercem uma terrível influência na morbidade e mortalidade nos países em desenvolvimento, especialmente em crianças. Epidemias de febre tifóide, cólera, disenteria, hepatite infecciosa e inúmeros casos de Verminose são transmitidos pela disposição inadequada dos esgotos. Com relação à disposição dos esgotos domésticos, ou águas residuárias domesticas, são conhecidos dois sistemas : o público e o individual. O primeiro caracteriza-se pelo esgotamento das águas residuárias por tubulações da rede pública até uma estação de tratamento e/ou disposição sanitária segura; e o segundo é representado pela fossa séptica, que constitui o primeiro componente para disposição de águas residuárias domésticas, muito utilizado em locais onde não se dispõe de rede de esgotos. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 1

2 A fossa séptica pode ser definida como unidade de sedimentação e digestão anaeróbia ( ausência de oxigênio ), de escoamento contínuo. É projetada para ser construída com material estanque ( à prova de água ) para receber as águas residuárias. Para a fossa séptica devem ser encaminhados todos os despejos domésticos provenientes de cozinha, lavanderia domiciliares, lavatórios, bacias sanitárias, bidês, banheiros, mictórios. A velocidade de permanência do liquido na fossa permitem a separação da fração sólida do líquido, proporcionando a digestão limitada da matéria orgânica e acúmulo dos sólidos. Isso permite que o líquido, um pouco mais clarificado, seja destinado a uma área de absorção ( sumidouro ). Sem duvida o tratamento dos esgotos domésticos nas fossas sépticas quando praticado em áreas sem rede de esgoto pode oferecer níveis adequados de serviço para a disposição de excretas em pequenas comunidades, contudo em grandes áreas urbanas, sob certas condições hidrogeológicas varias fossas apresentam um risco de migração direta de bactérias, vírus e nutrientes para aqüíferos subjacentes e fontes vizinhas de águas subterrâneas. Com freqüência, esse é o resultado da falta de espaço nas zonas densamente povoadas onde são construídos poços escavados ou tubulares particulares para substituir ou aumentar as fontes comunais de água. Os compostos de nitrogênio residuais nos efluentes das fossas sépticos representam um perigo imediato para as águas subterrâneas, podendo causar problemas persistentes afetando grandes áreas. O nitrato é aquele que apresenta ocorrência mais generalizada e problemática, devido a sua alta mobilidade e estabilidade nos sistemas aeróbios das águas subterrâneas. Outra preocupação é que os nitratos possam estar acompanhados por alguns poluentes orgânicos sintéticos e metais pesados, como os cromatos. Fundamentos da digestão anaeróbia A digestão anaeróbia de compostos orgânicos complexos é normalmente considerada um processo de dois estágios. No primeiro estágio, um grupo de bactérias facultativas e anaeróbias, denominadas formadoras de ácidos ou fermentativas, convertem os orgânicos complexos em outros compostos. Compostos orgânicos complexos como carboidratos, proteínas e lipídios são hidrolisados, fermentados e biologicamente convertidos em materiais orgânicos mais simples, principalmente ácidos voláteis. No segundo estagio ocorre a conversão dos ácidos orgânicos, gás carbônico e hidrogênio em produtos finais gasosos, o metano e o gás carbônico. Esta conversão é efetuada por um grupo especial de bactérias, denominadas formadoras de metano, as quais são estritamente anaeróbias. No caso especifico das fossas sépticas a digestão anaeróbia se desenvolve mais intensamente no lodo, onde ocorre a maior atividade de transformação da matéria orgânica. O processo biológico devido à ação séptica, que se registra na fase liquida do conteúdo da fossa é de pouca importância. Resumidamente a digestão anaeróbia pode ser considerada como um ecossistema onde diversos grupos de microrganismo trabalham interativamente na conversão da M. O. Complexa em: metano, gás carbônico, água, gás sulfídrico e amônia, além de novas células bacterianas, como mostra o esquema 1: CH 4 CO 2 H 2 O Matéria Orgânica Bactérias anaeróbias H 2 S NH 3 Novas células Esquema 1 : Síntese do processo de digestão anaeróbia ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 2

3 Como demonstrado acima, torna-se evidente que os efluentes das fossas sépticas ( reatores anaeróbios ), carecem ainda de um pós-tratamento, antes de ser lançado em um corpo receptor qualquer ou mesmo ao solo, haja vista que apesar da remoção eficiente da matéria orgânica, existe a produção da amônia (NH3), esta substância exerce uma demanda de oxigênio, já que em ambiente aquático pode ser oxidada para Nitrato (NO3), num processo chamado nitrificação. Nitrificação O processo de Nitrificação ocorre na presença de bactérias que oxidam o nitrogênio amoniacal a nitrito e este, a nitrato. Os dois principais gêneros de bactérias responsáveis pela nitrificação são as nitrosomonas e nitrobacter, sendo que outros tipos de bactérias tanto autotróficas como heterotróficas também são capazes de promover a oxidação do nitrogênio amoniacal. Estes dois grupos de bactérias são classificados como autotróficos por obterem a energia para seu crescimento da oxidação da forma inorgânica do nitrogênio. Outra característica destes microorganismos é que eles utilizam o carbono inorgânico, dióxido de carbono, e não o carbono orgânico como a maioria das bactérias. A seguir, é apresentada a equação estequiométrica (1) para oxidação do nitrogênio amoniacal a nitrito pela nitrosomonas: NH ,5 O 2 2H + + H 2 O + NO 2 - equação (1) A reação de oxidação do nitrito a nitrato (2) pela nitrobacter pode ser expressa como: NO ,5 O 2 NO 3 - equação (2) A reação total para oxidação do nitrogênio amoniacal a nitrato pode ser expressa como: NH O 2 NO H + + H 2 O equação (3) Deste modo fica evidenciado que o nitrogênio amoniacal, subproduto da degradação anaeróbia da matéria orgânica nas fossas sépticas, é oxidado à nitrato no ambiente aeróbio da zona não saturada do solo, para onde é direcionada a fase liquida do efluente da fossa. Eficiência das fossas sépticas A fossa séptica reduz a concentração dos sólidos sedimentáveis e a demanda bioquímica de oxigênio ( DBO5) sendo que a eficiência de remoção destes pode ser ampliada pelo prolongamento do tempo de detenção. Na Tabela 1 relacionamos os resultados percentuais de remoção e/ou redução observados, em fossas bem projetadas e operadas: Parâmetro % de remoção Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) 40 a 60 % Demanda Química de Oxigênio (DQO) 30 a 60 % Sólidos Sedimentáveis (SS) 85 a 95 % Sólidos em Suspensão 50 a 70 % Graxas e Gorduras 70 a 90 % Nitrogênio Amoniacal 0 a 10 % Nitrogênio Total 0 a 10 % Coliformes totais 20 a 60 % TABELA 1 : Eficiência das fossas sépticas Como demonstra a Tabela 1 o efluente de uma fossa séptica, mesmo considerando-se os maiores índices de eficiência, ainda apresentam substâncias e organismos capazes de influenciarem na qualidade da água subterrânea. Uma indicação da poluição potencial das águas subterrâneas por nitratos, oriundos de fossas sépticas, pode ser observada no exemplo a seguir : uma população de 20 pessoas/ha representa uma descarga de até 100 ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 3

4 Kg/ha/a no solo, a qual, se fosse oxidada e lixiviada pela infiltração de 100 mm/a de chuvas, resultaria em uma descarga local com concentração de 100 mg / l N-NO3. Muitos estudos pesquisam a eficiência do solo na remoção de patogênicos e de vários fatores que influenciam este processo, tais como : ph, material de obstrução do solo e absorção dos organismos pelo solo. Um outro fator a ser considerado é o regime de fluxo do líquido ( efluente da fossa ) através da zona do solo obstruída e da taxa de aplicação utilizada, pois estas condições acentuam a purificação do líquido, ou agravam as condições de contaminação do manancial subterrâneo. Estudos sobre a contaminação bacteriológica abaixo do campo de disposição do efluente de fossas sépticas, mostraram que nos primeiros 30 cm do solo, actinomicetos e outros microorganismos começam a aparecer e são mais numerosos nos 30 cm seguintes. Estes organismos produzem um antibiótico, o qual contribui para a mortalidade das bactérias. A sobrevivência pode se prolongar nos solos onde nutrientes ( N e P ) estão facilmente disponíveis, como por exemplo, nos solos saturados e/ou que recebem efluentes de fossas mau projetadas. Nitratos, efeitos sobre a saúde. Numerosos casos de metahemoglobinemia têm sido constatados, contudo a falta de registros hospitalares e diagnósticos precipitados, ocultam os verdadeiros números. Normalmente de 1 a 2 % da hemoglobina do organismo se acha na forma de metahemoglobina, mas quando a proporção excede a 10 % já é possível se detectar efeitos clínicos, de 30 a 40 % da lugar a casos de anoxia. Não se tem conhecimento cabal do metabolismo do nitrato ingerido, parece que a absorção ocorre na parte superior do intestino delgado e que a excreção, é fundamentalmente, se não de forma exclusiva pelos rins. O nitrato absorvido no trato intestinal se concentra em ultima instancia na saliva por ação das glândulas salivares. Um fator importante, que se deve levar em conta, é que o nitrato pode ser convertido in vivo em nitrito como resultado da redução bacteriana. Comprovadamente a exposição a níveis elevados de nitrato implicam em aumentos consideráveis na concentração de nitrito salivar, sendo esta concentração variável de acordo com a microflora oral e os habito alimentares. A redução de nitrato a nitrito pode também ocorrer no estômago, sofrendo variações com o ph. Por tanto, os nitratos ingeridos são convertidos facilmente em nitritos. A formação de nitritos tem especial importância por dois motivos: em primeiro lugar pode oxidar a hemoglobina em metahemoglobina, pigmento incapaz de atuar como portador de oxigênio. Em segundo lugar, sob determinadas condições os nitritos podem reagir no corpo humano com aminas secundarias e terciarias ( comumente encontradas em alimentos e outras fontes ) para formar as nitroaminas. Este processo se da em solução ácida com faixa de ph 1 5, que é característica da acidez normal no estômago dos seres humanos, o índice de transformação é maior a ph 3,5 abaixo. A evidência da carcinogenicidade dos nitratos por via de formação de nitroaminas in vivo se fundamenta em diversos estudos epidemiológicos. Recentemente um estudo na China sobre câncer gástrico ( ), mostrou que na província de Putian onde os residuais de nitratos na água potável eram elevados, a mortalidade por tal enfermidade era da ordem de / pessoas do sexo masculino, ao passo que em outra província, Fujian, onde os residuais de nitratos eram praticamente inexistentes os registros de câncer gástrico foram de / Se dispõe de informações cientificamente embasadas, que em países, onde os sistemas de abastecimento de água apresentam mananciais com elevados níveis de nitratos, casos de metahemoglobinemia e mortes de crianças são registrados. A OMS fixa como limite condenatório de nitratos 45 mg / l NO3 em face da possibilidade de formação de nitroaminas. A portaria n.º 36, 19 Janeiro 1990, do Ministério da Saúde limita para águas de abastecimento público em 10 mg / l N - NO3. O estudo do manancial subterrâneo de Feira de Santana Durante o período de 09 a 22 de junho de 1999, foram realizadas analises físico-químicas e bacteriológicas nas amostras coletadas da água do manancial subterrâneo de Feira de Santana. Os pontos de amostragem ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 4

5 foram definidos em função: da distribuição geográfica da cidade; a existência de poços para captação de água do manancial subterrâneo; o consumo de água deste manancial; estabelecimentos onde existiam maiores números de consumidores de água ; onde fossas sépticas eram utilizadas como tratamento primário dos dejetos sanitários; amostras referências foram coletadas em locais que tinham poços e lançavam seus esgotos na rede coletora publica. Foram realizadas trinta (30) coletas, em hospitais, maternidades, clínicas médicas, restaurantes, bares, lanchonetes, escolas, condomínios residenciais, shopping center, edifícios comerciais e clubes sociais, visando preservar as instituições e seus direitos, não apresentamos o nome fantasia dos respectivos estabelecimentos, em que pese, constar em nossos arquivos os laudos devidamente identificados. A tabela 2, caracteriza os pontos de amostragem: N.º Bairro Tipo de Estabelecimento Profundidade do poço Tipo de Tratamento Destino Final do Esgoto Local da Coleta 1 Brasília Escola 15 m Não Faz Fossa Reservatório 2 Brasília Restaurante 30 m Fil / Desinf. Fossa Tratamento 3 C.Gado Matadouro Não inform. Desinf. Fossa Tratamento 4 Caseb Resid. Não inform. Não Faz Fossa Poço 5 Caseb Hospital 20 m Fil / Desinf. Fossa Poço 6 Caseb Hospital Não inform. Não Faz Fossa Poço 7 Centro Hospital 21 m Desinf. Fossa Tratamento 8 Centro Hospital 45 m Desinf. Fossa Poço 9 Centro Padaria Não inform. Não Faz Fossa Reservatório 10 Centro Rodoviária Não inform. Não Faz Rede Pub. Reservatório 11 Centro Restaurante 24 m Fil / Desinf. Rede Pub. Tratamento 12 Centro Restaurante 40 m Não Faz Rede Pub. Poço 13 Centro Hospital 20 m Fil / Desinf. Rede Pub. Tratamento 14 Centro Shopping Não inform. Fil / Desinf. Rede Pub. Tratamento 15 Centro C. Social Não inform. Não Faz Rede Pub. Reservatório 16 Centro Ed. Comercial 20 m Fil / Desinf. Rede Pub. Tratamento 17 Centro Restaurante 18 m Desinf. Rede Pub. Poço 18 Centro Shopping 20 m Não Faz Rede Pub. Poço 19 Centro Fab. Sorvete Não inform. Não Faz Fossa Reservatório 20 CG Velho Resid. 8 m Desinf. Fossa Reservatório 21 Conceição Vila Resid. 22 m Não Faz Fossa Poço 22 Kalilândia C. Médica 18 m Não Faz Rede Pub. Reservatório 23 Kalilândia Hospital 12 m Fil / Desinf. Rede Pub. Poço 24 Liberdade Creche 18 m Não Faz Fossa Poço 25 Mangabeira C. Odont. 7 m Desinf. Fossa Reservatório 26 P. Central Maternidade 13 m Desinf. Fossa Reservatório 27 Pq. Ipê Fab. Refrig. Não inform. Fil / Desinf. Rede Pub. Poço 28 S. Mônica Resid. 18 m Não Faz Fossa Reservatório 29 Subaé C. Social Não inform. Desinf. Fossa Poço 30 Subaé Hospital Não inform. Não Faz Fossa Poço 01 TABELA 2: Dados referentes aos poços pesquisados em Feira de Santana, segundo local, características dos poços, tratamento, destino do esgotamento sanitário. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 5

6 A preocupação pela poluição das águas subterrâneas se relaciona principalmente com aqüíferos não confinados ou freáticos, sobretudo em lugares que a zona não-saturada é delgada e o lençol freático pouco profundo. È necessário frisar que, todos os aqüíferos são vulneráveis a poluentes persistentes derivados de uma atividade contaminante de longo prazo, como os nitratos. A tabela 3, demonstra os resultados analíticos obtidos nas amostras coletadas : N.º BACTERIOLOGIA FÍSICO - QUÍMICA Coli total Coli Fecal Alcalinidade Cloreto Cor Dureza Turbidez Nitrato p/ 100 ml p/ 100 ml mg /l mg/l mg/l mg/l ph NTU mg/l CaCO 3 Cl - Pt-Co CaCO 3 N-NO ,00 2,00 12,00 150,00 5,00 118,50 5,33 5,34 15, ,00 0,00 44,00 348,00 5,00 151,00 5,98 1,12 25,50 3 0,00 0,00 43,50 122,50 5,00 125,00 6,56 3,62 11, ,00 0,00 1,00 140,00 5,00 52,00 4,78 4,81 23,99 5 2,00 0,00 12,00 82,50 5,00 63,00 6,58 0,90 5, ,97 7 0,00 0,00 30,00 133,00 5,00 11,00 5,64 0,47 15, ,00 0,00 12,00 144,00 5,00 54,50 5,44 1,15 12, ,00 4,00 53,00 125,00 5,00 129,00 6,78 2,49 0, ,00 0,00 11,50 139,00 5,00 50,50 5,35 0,68 2, ,00 0,00 19,50 140,00 5,00 79,50 5,32 6,16 19, ,00 27,00 25,00 158,00 5,00 153,00 5,41 1,22 26, ,00 0,00 0,50 129,00 5,00 49,00 4,52 0,49 0, ,00 0,00 1,00 136,00 5,00 49,00 4,38 0,73 1, ,00 0,00 1,00 154,00 5,00 88,50 4,56 0,45 27, ,00 0,00 13,50 134,00 5,00 117,50 5,02 1,56 12, ,00 0,00 15,50 142,00 5,00 77,50 5,60 1,67 14, , , ,00 5,00 6,50 179,00 5,00 118,00 4,92 2,33 21, , ,00 0,00 15,50 135,00 5,00 82,50 5,29 0,63 16, ,00 0,00 15,50 143,00 5,00 102,50 5,59 1,68 22, ,00 0,00 18,00 41,00 5,00 28,50 6,28 1,01 4, , ,00 0,00 29,50 200,00 5,00 139,50 5,77 0,69 13, , ,00 0,00 60,50 114,00 5,00 79,00 6,27 1,34 6, ,00 0,00 1,50 124,00 5,00 40,50 4,35 0,46 0, ,00 TABELA 3 : Resultados das análises bacteriológicas e físico-químicas de amostras de água coletadas no manancial subterrâneo de Feira de Santana Jun ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 6

7 CONCLUSÕES Com base no trabalho realizado, concluiu-se que a oxidação da amônia nas fossas sépticas é a principal fonte de contaminação por nitratos no manancial subterrâneo de Feira de Santana. As fugas nas redes coletoras de esgoto não podem ser desprezadas, como fonte igualmente contaminante, haja vista os residuais de nitratos encontrados nos imóveis que fazem uso da rede coletora de esgoto ( Tabela 3). A Tabela 2, faz referência a algumas unidades que utilizam técnicas de tratamento, a exemplo da desinfeção, vale salientar que os resultados com estes tratamentos não são dos mais satisfatórios, veja os resultados analíticos na Tabela 3. Ocorre que essas técnicas não são adequadas para a redução de nitratos, contudo podem levar o consumidor a um risco potencial, apresentando por exemplo bons resultados na desinfeção bacteriológica, transmitindo a sensação de segurança, quando os níveis de nitrato são elevadíssimos ( Tabela 3, amostras 7 e 11). As mais sérias ameaças à qualidade das águas subterrâneas, em relação aos guias atuais da OMS para água potável, estão associadas ao incremento das concentrações de nitrato, os riscos mais sérios e de ocorrências mais amplas estão associados ao saneamento sem rede de coleta de esgoto, ou a má conservação das redes coletoras existentes, como ficou caracterizando neste trabalho. Medidas para reduzir o risco ou escala de poluição das águas subterrâneas por sistemas de saneamento in sito devem ser implantadas. Essas medidas incluem modificações em seus desenhos para reduzir a profundidade de descarga e a carga hidráulica do efluente, a incorporação de um meio filtrante artificial, a eliminação de resíduos sólidos nitrogenados e a estimulação da desnitrificação na proporia unidade de tratamento. Investigações como esta, seguida de cuidadosa monitoração da qualidade das águas subterrâneas em situações selecionadas de campo são necessárias para promover um melhor entendimento e focalizar a atenção das autoridades em problemas potenciais de contaminação das águas subterrâneas. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. FOSTER, Stephen. Poluição das águas subterrâneas: um documento executivo da situação da América Latina e Caribe com relação ao abastecimento de água potável. Instituto Geológico SMA, São Paulo, FOSTER, S. & HIRATA, R. Determinação do risco de contaminação das águas subterrâneas: um método baseado em dados existentes. Instituto Geológico SMA, São Paulo, MESTRINHO, S.S.P. Contaminação de águas subterrâneas. Congresso de Meio Ambiente - Universidade Estadual de Feira de Santana. Curso pré-congresso. Feira de Santana Ba, DI BERNARDO, L. Métodos e Técnicas de tratamento de Água - V. I e II. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental. Rio de Janeiro, Brasil, XU Guang-Wei, Gastric cancer in China: a review. Journal of the Royal Society of Medicine, 74 : 210, ASSIS, Rita C. S.. Pesquisa da qualidade bacteriológica e físico-química do manancial de Feira de Santana, relacionado ao consumo humano. Feira de Santana Ba, 1999 ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 7