Tema 7 - A Qualidade da Água e o Uso do Solo em Áreas Urbanas: problemas e soluções

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1 ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA HIDRÁULICA E SANITÁRIA PHD-2537: Água em Ambientes Urbanos Tema 7 - A Qualidade da Água e o Uso do Solo em Áreas Urbanas: problemas e soluções São Paulo, 07 de Novembro de Grupo: Dina Lúcia Santos Taqueda Jaqueline P. O. Haupt Raquel Massami Silva Walter César Tartuce Góis

2 Índice 1 Introdução Poluição pontual e difusa Poluição pontual - soluções Poluição difusa - soluções Medidas não-estruturais Medidas estruturais Conclusão Bibliografia

3 1 Introdução Nas últimas décadas, o Brasil passou por um rápido e desordenado processo de urbanização. De acordo com dados do IBGE, em 1940 a população urbana correspondia 35% da população e em 2000, 81,3% da população já vivia em cidades no Brasil. Sendo que, a quase totalidade dessas cidades se desenvolveu naturalmente a partir de pequenos núcleos ou povoados, isto é não foram planejadas. Como conseqüência disso, na grande maioria das cidades, há uma enorme carência em infra-estrutura e serviços urbanos, como coleta e tratamento de esgoto doméstico; usos e ocupações do solo conflitantes com o meio físico, como ocupação das margens de rios e córregos; altas taxas de impermeabilização do solo; desmatamentos; grandes movimentos do solo para instalação de obras e estradas; grande produção de resíduos sólidos urbanos domésticos, de construção civil e industrial sem coleta e disposição final adequadas; alta quantidade de agentes poluidores da atmosfera como veículos e indústrias. Dentro deste quadro, verifica-se o comprometimento da qualidade da água de rios, córregos e lagos por cargas de poluição pontual e difusa nas bacias hidrográficas urbanas, dado especialmente pelo uso e ocupação do solo encontrado nas cidades. 2 Poluição pontual e difusa As chamadas cargas pontuais são os efluentes domésticos ou industriais lançados nos corpos hídricos de forma localizada e aproximadamente contínua. È dependente da população geradora, no caso dos efluentes domésticos, ou da atividade da indústria, no caso dos efluentes industriais. Sendo o uso e ocupação do solo um determinante do tipo e vazão do efluente lançado. Aqui se incluem os lançamentos de efluentes das ETE s (incluindo os das ETE s das indústrias), bem 3

4 como os extravasamentos da rede de coleta de esgoto, isto é, os efluentes domésticos que não são levados para a estação de tratamento, e também os efluentes industriais lançados sem tratamento. São consideradas cargas difusas de poluição aquelas em que o lançamento da fonte poluidora é intermitente, dependente da duração e da intensidade das chuvas e também da área produtora, elas são transportadas de longas distâncias, não sendo possível dizer exatamente qual foi sua origem (TUCCI, 1995). Existem diversos tipos de poluentes de origem difusa, estes serão todos aqueles poluentes encontrados na superfície urbana ou na atmosfera que posteriormente serão levados para os corpos d água com as chuvas. De acordo com Novotny (2003), incluem-se como fontes de poluição difusa urbana: o escoamento superficial das vias; deposição atmosférica seca e úmida (incluindo chuva ácida); atividades que gerem lixo e resíduos sobre o solo; lançamentos de efluentes de áreas sem coleta e/ou tratamento de esgotos; entre outros. Isto é, fatores essencialmente relacionados ao uso e ocupação do solo. Os poluentes encontrados sobre telhados, vias e calçadas são oriundos de deposição seca de material particulado presente na atmosfera, desgaste de pavimento, derramamento de óleos e graxas por veículos, resíduos de construção civil; lixo e entulho inadequadamente destinados; dentre outros. Pode-se, ainda, falar no excesso de sedimentos acumulados devido ao desmatamento e aos processos erosivos como carga de poluição sobre as superfícies urbanas. O alto grau de impermeabilização dos solos encontrada nas áreas urbanas contribui para uma elevada taxa de escoamento superficial que possibilita um fácil e rápido arraste destes materiais até os corpos d água quando dos eventos de precipitação, intensificando os efeitos da poluição difusa. Os poluentes encontrados na atmosfera são oriundos dos lançamentos de veículos e indústrias e também são levados para os rios e córregos quando da lavagem da atmosfera pelas chuvas, é a chamada deposição úmida. 4

5 3 Poluição pontual - soluções Devido às suas características, o controle da poluição pontual é, em tese, de fácil alcance, o que já não acontece com a poluição difusa. As soluções para o controle da poluição pontual passam especialmente por altos investimentos em infra-estrutura urbana de saneamento, como ampliação da rede de coleta de esgotos, construção de coletores tronco e interceptores, eliminando extravasamentos, construção de ETE s ou ampliação da capacidade das já existentes, bem como do aumento da eficiência das mesmas. Outras soluções para o problema da poluição pontual podem ter o foco na redução do volume de efluente lançado, como medidas de conscientização para o uso racional da água que ao contribuir para a redução do uso da água acabam por diminuir a geração de esgotos, assim como a melhoria da eficiência dos processos industriais que utilizam água para o beneficiamento de seus produtos. Neste sentido, podem-se também apontar as medidas de reuso da água, tanto para residências como para indústrias, como medidas que reduzem a carga de esgotos gerada, melhorando a qualidade da água dos corpos hídricos. O planejamento urbano bem como as leis de zoneamento, isto é, o controle do uso e ocupação do solo, contribuem para a diminuição da poluição por cargas pontuais na medida em que inibem o avanço da urbanização bem como o aumento da população junto aos rios e córregos, diminuindo o volume e as possibilidades de lançamento direto de esgotos domésticos ou efluentes industriais nos corpos hídricos. 4 Poluição difusa - soluções A poluição difusa, por não possuir um ponto de origem, deve ter ações de controle focadas sobre a bacia hidrográfica, de forma que se reduza a carga 5

6 poluidora antes de seu lançamento no corpo receptor. Este controle é, então, baseado na adoção de medidas capazes de reduzir o potencial poluidor das águas pluviais. Tais medidas podem ser divididas em estruturais e não estruturais. 4.1 Medidas não-estruturais As medidas não-estruturais são aquelas relativas a programas de prevenção e controle de emissão dos poluentes. São, essencialmente, medidas de planejamento urbano e controle da ocupação do solo, mas inclui também programas de controle de erosão em locais em construção, disposição adequada de lixo e limpeza das cidades. Tais tipos de medidas requerem o envolvimento da população e, assim, é necessário que se desenvolva programas de esclarecimento e conscientização do público em geral. Entre as vantagens das medidas não-estruturais, pode-se citar o investimento inicial relativamente baixo e a possibilidade de implementação rápida. Uma desvantagem, no entanto, é que a eficácia de algumas medidas necessita da participação da população, e, portanto, depende do grau de conscientização que se conseguirá atingir. A seguir, são descritas as medidas não-estruturais de controle da poluição por cargas difusas mais utilizadas. Controle do uso do solo urbano Medidas que visam à garantia de espaços livres, aumento das áreas permeáveis e distribuição coerente das diferentes densidades de ocupação. 6

7 Regulamentação para áreas em construção Obrigatoriedade de medidas de controle da produção de sedimentos, diminuindo a erosão em obras de construção civil. Áreas verdes Incentivar a manutenção de áreas verdes já existentes, a criação de novas áreas e a recuperação de áreas degradadas, uma vez que elas reduzem vazões e volumes de escoamento superficial, carga de sedimentos e de alguns poluentes, como bactérias, metais e nutrientes que interagem com o sedimento. Controle de ligações clandestinas Campanhas de detecção de ligações clandestinas de esgotos na rede de drenagem urbana. Controle da coleta e disposição final do lixo Fiscalização destas atividades para que o lixo não seja jogado diretamente em rios e córregos. Como o escoamento superficial sobre as áreas a céu aberto de depósito de lixo arrasta uma expressiva quantidade de poluentes orgânicos, seu controle é importante para que não se agravem as condições de qualidade dos corpos receptores. Educação da população Esclarecê-la sobre os problemas relativos às cargas difusas de poluição e conscientizá-la para que auxilie no alcance dos objetivos das medidas. A campanha de educação pode ser acompanhada por um programa de disposição adequada para produtos tóxicos, além de programas de coleta seletiva ou separação do lixo. 7

8 4.2 Medidas estruturais As medidas estruturais são aquelas construídas para reduzir e/ou remover poluentes presentes no escoamento superficial, minimizando o impacto da drenagem urbana no corpo receptor. Sempre que possível, é vantajoso associar essas alternativas a soluções com usos múltiplos, como áreas de recreação, parque e recursos paisagísticos. Este tipo de medida apresenta, entre outras, vantagens como a possibilidade de redução dos picos de escoamento superficial (através da retenção do escoamento e sua lenta liberação), a possibilidade de reduzir os volumes do escoamento superficial (através da infiltração e interceptação) e de ser realizada em conjunto com medidas de controle de cheias e drenagem, diminuindo os custos caso fossem realizados separadamente. Algumas desvantagens relacionadas às medidas estruturais são a de que elas exigem investimentos iniciais relativamente altos, requerem grandes áreas para a sua construção, podendo às vezes limitar a o desenvolvimento da região para outros usos e de que requerem inspeção e manutenção regular para garantir um bom funcionamento. Antes de descrever as alternativas de medidas estruturais, serão descritos os principais mecanismos de remoção de poluentes que nelas atuam. Sedimentação: parte do material particulado que se encontra em suspensão na água sedimenta-se facilmente e, uma vez separados, podem ser removidos, juntamente os poluentes neles adsorvidos. Filtração: através da utilização de filtros de areia em conjunto com algumas medidas estruturais, podem-se remover as partículas que ficam ali retidas. 8

9 Infiltração: com a infiltração de parte do escoamento superficial no solo, remove-se parte dos poluentes. Enquanto o material em suspensão é retido por filtração, o material dissolvido pode ser adsorvido no solo. Remoção biológica: nutrientes presentes nas águas de drenagem, como fósforo e nitrogênio, podem ser retirados por plantas e microorganismos que os utilizam para seu crescimento. A seguir, são apresentadas as principais medidas estruturais de controle da poluição por cargas difusas. Minimização da área diretamente conectada Direcionamento do escoamento gerado por superfícies impermeáveis como telhados, estacionamentos e ruas para áreas (ou valetas) gramadas e jardins. Faixas gramadas ou plantadas São faixas projetadas para receber o escoamento superficial de áreas impermeáveis e aumentarem a oportunidade de infiltração antes que escoamento atinja a rede de drenagem. Removem parte do sedimento e ajudam no aspecto paisagístico do local. O emprego deste tipo de medida depende da topografia local e das condições de infiltração. A remoção de poluentes dependerá do comprimento percorrido até a rede de drenagem. Valetas gramadas São estruturas que podem ser empregadas ao longo de ruas e estradas, substituindo sarjetas na coleta do escoamento superficial. 9

10 São projetadas para permitir o escoamento a baixas velocidades e lâminas reduzidas, o que ajuda a aumentar a oportunidade de infiltração, diminuindo as vazões para o lançamento no corpo receptor. Assim, são mais eficientes na remoção de poluentes em casos de chuva fracas do que de chuvas intensas. Para um bom funcionamento, é necessário efetuar manutenção periodicamente. Pavimento poroso É utilizado em áreas externas de zonas comerciais, edifícios e áreas de estacionamentos, em substituição ao pavimento asfáltico ou de concreto, com o objetivo de diminuir a área diretamente conectada à rede de drenagem. Além de permitir à infiltração, retém o material particulado grosso. É um tipo de pavimento mais caro, composto de blocos de concreto perfurados, assentados sobre brita, areia e com vazios preenchidos com areia ou plantação de grama. Bacias de detenção secas São obras que visam o armazenamento do escoamento superficial, durante um certo intervalo de tempo, e fazem a liberação da vazão de forma gradual, através de um pequeno orifício de saída. No período entre chuvas, a bacia deve permanecer seca e pode ser utilizada para recreação. Sua eficiência da remoção é boa para sedimentos e metais e razoável para os nutrientes. 10

11 Bacias de detenção alagadas Nestas bacias, diferentemente das citadas acima, a parte inferior permanece inundada constantemente, e o escoamento superficial das chuvas é retido no volume de espera (dimensionado para tal), para, posteriormente, ser descarregado aos poucos. O sedimento fica depositado na parte inferior da bacia (que não é drenada), sendo que as taxas de remoção de poluentes nesse tipo de bacias são maiores. Este tipo de medida melhora a qualidade da água do escoamento superficial, devido ao uso dos nutrientes e metais pelo ecossistema aquático permanente existente na lagoa. Além disso, apresenta vantagens como a criação de um habitat para a vida aquática, um local de recreação e de um novo recurso paisagístico. É necessária a manutenção de uma vazão de base para evitar a geração de um processo de concentração de sais, devido à evaporação que, na ocorrência do evento chuvoso, pioraria a qualidade da água de saída. Problemas relacionados a este tipo de estruturas são a possibilidade do aparecimento de mosquitos e a dificuldade de retirada de acúmulo de sedimentos, quando necessário. Alagadiços Consiste em áreas criadas para reter os sedimentos e poluentes do escoamento superficial (compostos de fósforo e nitrogênio, alguns metais, compostos orgânicos e sedimentos) e, como nas bacias de detenção alagadas, é necessário que haja escoamento de base, para manter a lâmina no fundo. O terreno deve ser plano para que o escoamento superficial não se infiltre, mas escoe, lentamente, entre a vegetação e sobre a lâmina existente. Na área permanentemente alagada crescem vegetais típicos 11

12 da região implantada e tornam-se excelentes locais para aves e outros animais. Além dos alagadiços podem-se ter também os alagados com canais de fundo. Esta é uma medida bastante eficiente, pois o canal fica localizado a jusante do reservatório de detenção, onde uma grande quantidade de sedimentos pode ser removida. Para manter e atingir uma melhora na qualidade da água a manutenção e conservação dos alagados são muito importantes. Devem ser previstos a remoção de sedimentos, cortes e cuidados com a grama do local, a retirada de lixo e entulho e das plantas aquáticas, além de inspeções anuais para verificação da integridade dos elementos estruturais. 5 Conclusão Em conclusão percebem-se quanto os problemas de qualidade da água dos rios e córregos das áreas urbanas dependem do uso do solo, assim como suas soluções. Entretanto, há que se ressaltar a necessidade de uma política de qualidade da água que integre o problema da poluição pontual e difusa, e que esta política se reflita em planos e programas de medidas de controle, tendo em vista a bacia hidrográfica como unidade de análise. O Brasil é um país que não explora as soluções possíveis dos controles de qualidade da água, principalmente as soluções estruturais. Isso acontece pelo fato do Brasil estar muito atrasado em relação aos outros países e no fato da população não ser conscientizada e os meios urbanos não apresentarem infraestrutura adequada. Se a rede coletora de esgoto é algo recente e atinge uma 12

13 minoria das cidades, quem dirá a implantação de outras medidas para reduzir o potencial poluidor das águas? 6 Bibliografia ASCE. A Guide for Best Management Practice (BMP) Selection in Urban Developed Áreas. Virginia: Environmental and Water resourses Institute of ASCE, p. NOVOTNY, V. Water quality: Diffuse pollution and watershed management. Segunda edição. New York: John Wiley & Sons, p. PORTO, M. F. A. Aspectos Qualitativos do Escoamento Superficial Urbano. In: TUCCI, C. E. M. et al. Drenagem urbana. Porto Alegre: Editora da Universidade/UFRGS, p. PORTO, M. F. A.; HAUPT, J. P. O. Carga Difusa de Poluição Gerada em Áreas Urbanas. In: SIMPÓSIO DE RESURSOS HÍDRICOS DO NORDESTE, 8., São Luís: Associação Brasileira de Recursos Hídricos,