Disposição Oceânica de Esgotos Sanitários e Proposta de Avaliação dos Efeitos à Saúde

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1 Disposição Oceânica de Esgotos Sanitários e Proposta de Avaliação dos Efeitos à Saúde Teófilo Carlos do Nascimento Monteiro Escola Nacional de Saúde Pública - Fiocruz Faculdade de Engenharia - Uerj Rua Leopoldo Bulhões Manguinhos Rio de Janeiro - Telefax teofilo@ensp.fiocruz.br Palavras Chave: circulação costeira, dispersão de poluentes, emissários, avaliação epidemiológica

2 Justificativa A qualidade das águas costeiras é um campo cuja importância tem se acentuado muito nos últimos anos com a crescente utilização do ambiente costeiro. Tal importância tem levado engenheiros e cientistas a realizar estudos de impacto ambiental para as crescentes atividades neste campo, tais como: estudos de despejos de águas residuárias, descargas acidentais de poluentes, obras de dragagem, erosões e proteção do litoral, projetos de portos e barreiras de proteção. No Brasil a grande extensão do litoral e a alta densidade populacional de nossas cidades litorâneas colocam os estudos desta área em grande prioridade. Com certeza as águas residuárias em regiões costeiras tem como disposição final o oceano, seja através de canais naturais, emissários submarinos, ou diretamente nas praias, Gunnerson (1). Área de Estudo A área de Sepetiba, e a região que a contém, tem sido cogitada como sede de alguns dos grandes projetos nacionais de investimento econômico, como parte de uma estratégia que integraria eixos de desenvolvimento, onde o Complexo Portuário e Industrial de Sepetiba seria um componente fundamental. A implantação desses projetos implica em importantes transformações ambientais, econômicas e sócio-culturais, que envolvem os mais diferentes aspectos da dinâmica regional e interferem no cotidiano das populações, modificando seus modos de vida e portanto suas condições de saúde e doença, Monteiro et al (2). A região analisada pode ser classificada como um sistema estuarino com a entrada de águas oceânicas nos extremos Oeste e Leste da Baía de Ilha Grande e o aporte de água doce oriundo da Bacia de Sepetiba. A região é considerada um ecossistema costeiro complexo com a presença de inúmeras ilhas e estuários, apresentando em sua linha de costa a presença de praias, costões rochosos e extensas áreas de manguezais, figura 1.

3 A área de estudo se localiza na região costeira do município de Mangaratiba e é formada pelas seguintes sub-bacias de esgotamento sanitário, Itacuruçá, Prata e Catumbi em Muriquí e Praia Grande. O município de Mangaratiba não conta com sistema de esgotamento sanitário em nenhum de seus núcleos urbanos. Embora parte dos domicílios tenha fossa séptica os efluentes deságuam nas praias, acarretando poluição que compromete a saúde pública e a utilização da orla marítima por moradores e turistas. Área 1 Área 2Área 3 Figura 1 - Baía de Sepetiba Objetivo O uso de emissários para lançamento de despejos domésticos em águas costeiras seguido de um tratamento preliminar ou tratamento primário, conforme artigo 274 da costituição do Estado do Rio de Janeiro, é uma prática nos projetos de saneamento. A necessidade de avaliar o impacto desses projetos à saúde pública, bem como ao apoio à decisão eficiente entre as alternativas de projetos, orienta a necessidade de desenvolvimento de metodologias de ação interdisciplinar nos campos da engenharia sanitária ambiental e dos delineamentos epidemiológicos.

4 Metodologia O objetivo geral proposto requer o desenvolvimento de uma metodologia baseada em três etapas. Os resultados disponivéis nesta apresentação preliminar do trabalho se restringem somente à primeira etapa do estudo. Nesta etapa é apresentado cenários comparativos de lançamento de efluentes em águas costeiras tendo como padrão de segurança sanitária as concentrações de colifomes totais em pontos estratégicos na área de estudo. A comparação é realizada através dos seguintes processos. Modelagem de sistema de disposição sanitária, utilizando-se um emissário fictício, cuja localização teve como premissa a otimização da capacidade de autodepuração das águas costeiras em reduzir concentrações de poluentes. Este modelo foi baseado em fundamentos hidrodinâmicos do transporte e dispersão de poluentes em águas costeiras. Modelagem de lançamentos difusos de esgotos sanitários escoando para faixa de areia e atingindo as águas da baía. A segunda etapa do estudo procura analisar a qualidade da água da baía através de exames laboratoriais para adoção de parâmetros de avaliação ambiental. A terceira avalia os efeitos da qualidade das águas nos pontos de balneabilidade, concentrações de coliformes, com parâmentro de soroprevalência da hepatite A, conforme metodologia apresentada por Almeida, L. M et al, Modelos de Transporte e Dispersão de Poluentes O modelos matématicos em geral, se constituem em uma idealização simplificada de complexos sistemas naturais, no caso da simulação de concentrações de poluentes resultantes dos lançamentos de efluentes em águas costeiras, o que se deseja é a simulação do movimento do poluente causado pelo efeito das marés, sua difusão no meio líquido e o seu decaimento.

5 O primeiro efeito é o movimento das particulas poluentes resultante das correntes de marés. Este efeito é bem decrito pelas equações de águas razas que regem o movimento hidrodinâmico nas regiões costeiras, num dominío duas dimensões, equações 1 a 3, respectivamente a equação da continuidade, a equação da quantidade de movimento na direção x e a equação da quantidade de movimento na direção y. β 2 q q β q p + t x h+ η + ( ) y ( h+ η) g h η η f v h η τ g qq w x + ( + ) c ( + ) + x ρ C H 2 2 ε q ε q ε p x x y y + 2 x = 0 η t + q p x + y = 0 (eq.2) β 2 p p β pq + t y h + η + ( ) x ( h+ η) η η η τ w y p p + g( h + ) + f cu( h + ) + g y ρ C H 2 2 ε p ε p ε q y y x x + 2 y = 0 (eq.3) (eq. 1) São três as incógnitas nas equações acima, η, q e p, respectivamente o variação do nível d água a partir de um valor médio, as componente de vazão na direção x e a componente na direção y. A solução das equações acima se dá através de métodos numéricos e é de certa forma bem estabelecido - Liu e Leedertse (4), Falconer(5), Copeland(6). Estes modelos utilizam: as diferenças finitas, Falconer(5), os métodos dos elementos finitos, Jamin(7), ou os modelos inversos hidrodinâmicos Monteiro(8). A figura 2 mostra o campo de velocidade resultante da simulação do Dia 23/06/98 as 8:00 da manhã.

6 Figura 2 - Campo de Velocidade Ápos a solução das eq. 1 a 3, se determina as concentrações dos poluentes na área em estudo no intervalo de tempo desejado. No caso deste estudo foi realizado o cálculo das concentrações de C. Totais pelo lançamento dos efluentes domésticos. O processo da difusão e decaimemento do poluente é representado ou pela equação do transporte de massa, eq. 4, ou através de uma metodologia mais simples que é o método do traçadores lagrangeanos, eq. 5. C t + u r C = E r C + r (eq. 4) ( ) r r r r xi = xi 1 + u t + ν R t + r (eq. 5) A distribuição de concentração de organismos coliformes em função do tempo é expressa como na eq. 6: / (eq. 6) t T r = C o

7 Onde C é concentração do poluente, E são os termos de difusão, r é o decaimento ou adição de poluentes, T 90 e o tempo necessário para o desaparecimento de 90% dos coliformes em C o, que é a concentração inicial. Resultados Os resultados são apresentados utilizando as concentrações de coliformes totais encontradas em três áreas costeiras no município de Mangaratiba, formada pelas seguintes sub-bacias de esgotamento sanitário: Itacuruçá, Prata e Catumbi em Muriquí e Praia Grande(fig. 1). Cada gráfico apresenta concentrações de coliformes totais dos dois processos estudados, lançamento através de emissários e despejos escoando diretamente nas praias. Respectivamente nas áreas 1, 2 e 3 respectivamente figuras 4, 5 e 6, foram encontradas elevadas concentrações de C. Total nas faixas costeiras quando o lançamento se dava diretamente para faixa de areia e atingindo as águas da baía. A linha reta na base das curvas se referem à concentrações nas mesmas áreas consideradas quando o lançamento se dava através de emissários. O traçado retilíneo observado se refere a distorção devido a diferença nas ordens de grandeza dos cenários estudados. Figura 2 - Box 01 - Conc. C. Total

8 Figura 3 - Box 02 - Conc. C. Total Figura 4 - Box 03 - Conc. C. Total Os resultados numéricos encontados confirmam o elevado risco de contaminação por agentes causadores de doenças de veiculação hídrica que a população da região estudada esta exposta. Recomendando a continuação do estudo a fim de obtermos resultados mais conclusivos. Bibliografia 1- Gunnerson, Wastewater Management for Coastal Cities. World Bank Technical Paper Number Monteiro, T.C.N. et al - Projeto integrado saúde, saneamento ambiental e condições de vida na área do complexo industrial portuário de sepetiba - in Saneamento e Saúde - Heller, L et al, Almeida, L. M et al - Estudo-Piloto da Soroprevalência da Hepatite A: Um possível parâmetro para avaliar efeitos de intervenções ambientais sobre a saúde. - in Saneamento e Saúde - Heller, L et al, 1997.

9 4- Liu, S.K. and Leendertse, J.J Multidimensional Modelling of Estuaries and Coastal Seas, Adv. Hydroscience, Ed. Chon., Vol.11, Falconer, R.A. and Chen, Y., Modelling flow and pollutant transport from sea outfalls using higher order finite difference schemes. University of Bradford- Dep. Civil Engineering- September Copeland, G.J.M. - An inverse method of kinetic flow modelling based on measured currents. Proc. Instn Civ. Engrs Wat., Marit. & Energy, 1994, 106, Sept., Janin, J.M., Lepeintre and Pechon, Ph Three-dimensional modelling of a free-surface stratified flow and of a thermal discharge. Proceedings of the 5 th International Symposium - Refined flow modelling and turbulence measurements. Paris, 7-10 September 1993, pp Monteiro, T.C.N An inverse model to predict tidal flows in coastal waters. Ph.D. Thesis. University of Strathclyde.