PERFIL SANITÁRIO DE UM RIO URBANO DA REGIÃO METROPOLITANA DE FORTALEZA

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1 PERFIL SANITÁRIO DE UM RIO URBANO DA REGIÃO METROPOLITANA DE FORTALEZA Magda Maria Marinho de Almeida Química Industrial - Universidade Federal do Ceará, Mestre em Tecnologia de Alimentos - UFC. Fernando José Araújo da Silva Engenheiro Civil - Universidade de Fortaleza, Mestre em Engenharia Civil - Universidade Federal da Paraíba. Bolsista do CNPq. Rosa de Lisieux Urano de Carvalho Bióloga - Universidade Federal do Ceará, Especialista em Saúde, Trabalho e Meio Ambiente - UFC. Divisão de Análises e Pesquisas da Superintedência Estadual do Meio Ambiente - SEMACE. Endereço: Jaime Benévolo, Fátima, CEP: Fortaleza-CE. Fone: (085) FAX: (085) camila@feq.unifor.br. Palavra Chave: poluição hídrica, monitorização de rios urbanos, Nordeste Brasileiro

2 INTRODUÇÃO Fortaleza é a quinta maior cidade do Brasil, com uma população aproximada de habitantes, em sua região metropolitana, composta por nove municípios (Brandão, 1995). A cidade está localizada no litoral nordestino (3 43 Sul; Oeste), possuindo três grandes bacias hidrográficas. A bacia do rio Maranguapinho é a segunda maior, com uma área de aproximadamente 220,5 km 2, perímetro de 100 km e curso principal com 34 km de extensão. A área de drenagem do rio cobre cerca de 23% (96,5 km 2 ) da extensão do município. (SDU, 1993; Vasconcelos et al., 1995). Há 36 bairros localizados na bacia de drenagem do Maranguapinho com uma população estimada em mais de habitantes, ocupando cerca de 6700 hectares de área urbanizada. Grande parte do contingente populacional tem renda familiar mensal inferior a U$ 600,00. Boa parte dos domicílios (44%) conta apenas com fossas rudimentares e em torno de 8% destes despejam lixo nos recursos hídricos da região (SDU, 1993). De acordo com o Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA), através da Resolução n o 20 de 1986, todos os corpos hídricos que não possuírem enquadramento formal devem ser considerados Classe 2. Estas águas devem apresentar qualidade tal, que seja possível o seu emprego para abastecimento doméstico (mediante tratamento convencional), recreação, irrigação irrestrita e desenvolvimento de aquicultura. Entretanto, o crescimento urbano desordenado, a remoção de vegetação ciliar e a existência de favelas dentro das faixas de preservação dos mananciais gera comprometimento da qualidade da água do rio Maranguapinho. Isto sugere que o quadro existente não esteja de acordo com a legislação. OBJETIVOS A Superintendência Estadual do Meio Ambiente (SEMACE) vem desenvolvendo atividades para definir um cenário sobre a poluição hídrica nas bacias metropolitanas do Estado. O perfil sanitário dos recursos hídricos possibilitará ao poder público investir nas áreas de maior carência. Pretendese ainda, proceder ao enquadramento dos corpos hídricos da Região Metropolitana de Fortaleza (RMF), em relação aos dispositivos do CONAMA. Isto proporcionará melhores subsídios para maior controle sobre as fontes de poluição, bem como a avaliação dos efeitos da implantação de infraestrutura básica de saneamento na região. METODOLOGIA Foi realizada a monitorização do rio Maranguapinho, no período de novembro de 1995 a julho de As coletas de amostras foram mensais, em sete pontos ao longo do curso principal, feitas entre 9:00 e 12:00 horas. Foram selecionados pontos distantes a pelos menos 500 metros de qualquer fonte antropogênica significativa, sendo marcadas as distâncias a partir da nascente do rio, na serra de Maranguape. Os locais de coleta e as distâncias relativas à nascente foram: Ponto 1 - nascente do rio Maranguapinho (marco zero); Ponto 2 - próximo à localidade de Coité, na entrada de Maranguape (7,8 km); Ponto 3 - à jusante do Sistema de Tratamento de Esgotos de Maracanaú/ETE-SIDI (15,2 km); Ponto 4 - bairro Bom Jardim (17,4 km) ; Ponto 5 - ponte do bairro Bonsucesso (25,2 km); Ponto 6 - na avenida Fernandes Távora (27,8 km) e Ponto 7 - à jusante do Frigorífico Industrial de Fortaleza (30,9 km).

3 As amostras foram coletadas em recipientes de vidro limpos. No momento da coleta os frascos foram lavados com a própria amostra. Em seguida, estes foram submersos 5 cm abaixo da superfície da líquida até o seu completo enchimento. Para análise bacteriológica os frascos utilizados foram esterilizados previamente, a fim de evitar contaminação. As amostras foram preservadas em gelo, antes de serem analisadas no período da tarde, no laboratório da Superintendência Estadual do Meio Ambiente - SEMACE. Na Tabela 1 são apresentados os parâmetros analisados no estudo. Tabela 1 - Parâmetros analisados e procedimentos analíticos empregados. Parâmetro Método Referência Temperatura do ar e da Termômetro de filamento de mercúrio APHA (1992) amostra ph Potenciométrico APHA (1992) Alcalinidade Total - Talc. Titulométrico APHA (1992) Sólidos Totais - ST Gravimétrico APHA (1992) Sólidos Dissolvidos - SD Gravimétrico APHA (1992) Condutividade Elétrica- CE Condutância especifica APHA (1992) - Nitrato - NO 3 Ácido cromotrópico APHA (1985) - Nitrito - NO 2 Diazotização APHA (1992) Amônia - Nam Nesslerização APHA (1992) Fósforo Total - PT Ácido ascórbico com digestão por APHA (1992) persulfato de amônio Turbidez - TU Nefelométrico APHA (1992) Demanda Bioquímica de Frascos padrões de DBO APHA (1992) Oxigênio - DBO 5,20 Oxigênio Dissolvido - OD Winkler, modificaçãio da azida sódica APHA (1992) Coliformes Totais - CT Tubos múltiplos APHA (1992) Coliformes Fecais - CF Tubos múltiplos APHA (1992) RESULTADOS E DISCUSSÃO Os valores médios de temperatura do ar apresentaram-se em torno de 30 C, com uma amplitude térmica máxima de 13,7 graus (19,8 a 33,5 C). Estes resultados mostraram-se inalterados em relação a estudos climatológicos dos últimos 10 anos conforme dados apresentados por Brandão (1995). Já as temperaturas médias das amostras ficaram em torno de 28,5 C, com um intervalo de variação menor (24,6 a 32,3 C). Apesar de diferenças nos horários de coleta de amostras para cada ponto, pode-se considerar as variações de temperatura como pouco relevantes para o estudo aqui pretendido. De um maneira geral, os Pontos 1 e 2 apresentaram os melhores resultados relativos aos padrões preconizados pelo CONAMA. Isto era esperado pois estes pontos estão localizados em área de baixa densidade populacional, praticamente sem influência de atividade antropogênica. No entanto, parâmetros relativos a fósforo total e amônia não ionizável apresentaram valores médios superiores aos estabelecidos pela legislação (0,025 mg P/L e 0,017 mg N/L, respectivamente). Resultados relativos à turbidez foram satisfatórios ( 100 UNT) em todas as amostras, sendo mais elevados nas áreas mais baixas (Pontos 5 a 7). Estas áreas abrigam a maior parte da população que habita a bacia do Maranguapinho, sendo também aquela com maiores pontos de ocupação irregular das faixas de preservação do rio. Também, os valores de turbidez encontrados foram maiores nos meses de março e abril. Este período corresponde aos meses de maior precipitação, com consequente transporte de material ao rio por escoamento superficial.

4 A alcalinidade total foi menor nos Pontos 1 e 2, sendo o maior valor médio verificado no Ponto 3. Neste local, deve-se considerar a contribuição da Estação de Tratamento de Esgotos do Distrito Industrial de Maracanaú (ETE-SIDI) cuja vazão média é superior a 100 l/s e com alcalinidade total de cerca de 300 mg CaCO 3 /L (CAGECE, 1996). Nos pontos seguintes (4 a 7) os valores médios de alcalinidade total foram sempre superiores a 130 mg CaCO 3 /L, sugerindo o aporte de esgotos domésticos brutos ou tratados, já que estes apresentam alcalinidade próxima dos valores encontrados. Os resultados dos parâmetros investigados são apresentados na Tabela 2. Tabela 2 - Resultados das médias dos parâmetros analisados Parâmetro ph (unid.) 7,80 7,39 8,32 7,84 7,72 7,68 7,60 Alc. (mg CaCO 3 /L) 68,89 82,90 225,14 160,38 147,81 134,79 158,69 NO - 3 (mg N/L) 0,54 0,84 1,02 1,70 1,57 1,61 2,26 NO - 2 (mg N/L) 0,186 0,020 0,084 0,267 0,239 0,130 0,328 Nam. (mg N/L) 0,72 1,93 0,82 3,12 2,35 5,92 5,14 PT (mg P/L) 0,098 0,228 0,310 0,323 0,310 0,336 0,378 ST (mg/l) SD (mg/l) CE (m S/cm) DBO (mg/l) 3,3 3,3 4,3 3,3 3,9 4,1 4,2 OD (mg/l) 7,3 6,1 4,3 5,4 5,5 5,5 3,3 TU (UNT) CT (NMP/100 ml) 2,10E3 1,00E4 1,38E3 2,33E5 2,37E5 2,34E4 2,30E4 CF (NMP/100 ml) 9,30E2 5,80E2 9,50E2 1,13E4 1,12E4 1,07E4 8,50E3 Variações do ph, DBO e OD ao longo do rio O ph médio dos locais amostrados esteve dentro da faixa estipulada pelo CONAMA (entre 6 e 9 unidades). Foram verificados resultados mais elevados nos Pontos 3 e 4 (8,32 e 7,84, respectivamente), sendo atribuídos ao despejo de efluente da série de lagoas de estabilização da ETE-SIDI, que tinha ph de 9,16 (CAGECE, 1996). Foram observados valores elevados e superiores a 9 no Ponto 3, durante o período seco (agosto-dezembro). Isto sugere que a vazão da ETE durante o perído foi mais significativa que a do próprio rio. O ph elevado foi resultante da grande presença de algas no efluente da série de lagoas de estabilização, que pela intensa atividade fotossintética libera íons hidroxila para a massa líquida (Silva, 1982; de Oliveira, 1990; Mara et al., 1992). A DBO média foi inferior ao máximo recomendado ( 5 mg/l). No entanto, nos Pontos 5 a 7, cerca de 40% dos resultados foram em torno de 7 mg/l. Isto se deu em razão de fontes difusas de poluição afluentes ao rio, principalmente esgotos domésticos e lixo, conforme foi observado em inspeções de campo. O Ponto 3 teve um terço das amostras com valores em torno de 7 mg/l durante o período seco. O Ponto 4, por sua vez apresentou resultados maiores que o limite recomendável em apenas 10% das amostras, e com valores em torno de 6 mg/l. Nestes dois locais de amostragem observou-se o impacto do despejo da ETE-SIDI, porém de baixa significância, uma vez que os valores encontrados foram menores que 10 mg/l e próximo do recomendável. De maneira simplicada, pode-se considerar o impacto como positivo. Neste trecho há um razoável número assentamentos de favelas nas faixas de preservação que despeja resíduos no rio, e a vazão contribuinte da ETE de Maracanaú promove um efeito de diluição sobre os mesmos.

5 Praticamente todos os valores de OD encontrados nos Pontos 1 e 2 foram 5 mg/l, atendendo às recomendações do CONAMA. Mesmo assim, em pelo menos uma ocasião em cada local foram verificados valores da ordem de 3,5 mg/l, durante os meses de outubro e dezembro. Isto fortalece a idéia de que a Resolução CONAMA é muito genérica, sem levar em conta o regime pluviométrico bem como as características climatológicas da região, que fazem com que boa parte dos corpos lóticos do Ceará sejam de regime hídrico periódico. Em todos os outros locais de amostragem (Pontos 3 a 7) foram observados valores de OD inferiores a 5 mg/l, sendo que o Ponto 7 apresentou quase 80% dos resultados em torno de 3 (± 0,5) mg/l. Os Pontos 3 e 4, próximos da ETE-SIDI, apresentaram cerca de 25% dos resultados abaixo do recomendável, com valores em torno de 4,0 mg/l. Os resultados das médias de ph, DBO e OD ao longo do rio Maranguapinho estão representados no gráfico da Figura 1. Valor 9,00 8,00 ph (unid.) 7,00 6,00 5,00 4,00 DBO (mg/l) 3,00 OD (mg/l) 2,00 1,00 Nutrientes Figura 1 - Valores médios de ph, DBO e OD ao longo do rio Mranguapinho Todos os resultados de fósforo total foram acima do limite recomendado pelo CONAMA, que é de 0,025 mg P/L. Infelizmente a Resolução só faz menção à quantidade de fosfato total, que pode, por outro lado, ser entendida como fósforo reativo (ortofosfato). Desta forma, levanta-se uma dúvida sobre a validade do parâmetro empregado. Os resultados médios foram sempre superiores a 0,300 mg P/L do Ponto 3 em diante, caracterizando assim um maior aporte de P a partir desta localidade. Mesmo o Ponto 1 apresentou valores maiores que o desejável, fazendo com que este parâmetro seja de pouca aplicabilidade para o corpo hídrico em questão. Já os valores de NO 2 - foram todos de acordo com a legislação ( 1,0 mg N/L), sem indicativo de impacto e/ou risco potencial. Os valores médios de fósforo total e nitrito observados ao longo do rio durante o estudo estão representados no gráfico da Figura 2.

6 Valor 0,400 0,350 0,300 0,250 0,200 0,150 0,100 0,050 PT (mg P/L) Nitrito (mg N/L) 0,000 Figura 2 - Valor médio de fósforo total e nitrito ao longo do Maranguapinho. - As concentrações de NO 3 cresceram ao longo do rio, sendo maiores que 1,00 mg/l a partir do Ponto 3. Mesmo assim, os valores máximos, verificados no Ponto 7 (média de 2,26 mg N/L), foram bem abaixo do máximo recomendável (10 mg N/L). A amônia total também apresentou crescimento ao longo do curso do rio. Foram observados valores maiores que 5,00 mg N/L nos Pontos 6 e 7. Nestas áreas de alta densidade populacional, entrada de nitrogênio amoniacal se deu artificialmente (esgotos domésticos e lixo). Os resultados relativos a NO3 e amônia estão - representados no gráfico da Figura 3. 6,00 5,00 Amônia Valor (mg N/L) 4,00 3,00 2,00 Nitrato 1,00 0,00 Figura 3 - Valor médio de nitrato e amônia ao longo do Maranguapinho O CONAMA não faz referência à quantidade de nitrogênio amoniacal total, mas sim à parcela não iônica (amônia gasosa). O limite para esta forma é de 0,02 mg NH 3 /L (0,017 mg N/L). Considerando este parâmetro, todos os locais amostrados apresentaram valores superiores ao limite recomendável. Como a parcela iônica é dependente do ph e da temperatura, desenvolveu-se o cálculo da parcela não iônica com o modelo de Emerson et al. (1975) (Equações 1 e 2), para os valores médios ph, considerando valores mínimos, médios e máximos de temperatura. pka = 0, [2729,92/(273,2 + Temperatura)] (Equação 1) f (fração de amônia gasosa) = 1/ [10 (pka - ph) + 1] (Equação 2)

7 Foram encontrados então, valores de 0,024 a 0,255 mg N/L para as temperaturas mínimas e máximas observadas (24,6 e 32,3 C). A partir do Ponto 3 foram observados valores superiores a 0,100 mg N/L para a temperatura máxima, configurando uma situação mais desfavorável, notadamente à ictiofauna. O gráfico da Figura 4 mostra a variação das concentrações de amônia gasosa ao longo do rio, considerando os limites de temperatura e a média dos valores de ph. 0,300 Valor (mg N/L) 0,250 0,200 0,150 0,100 0,050 0,000 Amônia não ionizável Figura 4 - Variações de NH 3 ao longo do rio. Sólidos e condutividade elétrica As concentrações de ST e SD mereceriam maior atenção caso fossem consideradas variações sazonais, em função do regime pluviométrico. Assim, valores mais elevados foram observados no período seco, sem refletir nenhuma relação com a qualidade efetiva da água, que apresentou concentrações próximas, entre as da nascente (Ponto 1) e as observadas nos Pontos 5 a 7. A condutividade elétrica teve variações semelhantes às das parcelas sólidas ao longo do rio, cujos valores foram em média inferiores a µs/cm. Os resultados estão representados no gráfico da Figura 5. Valor CE (micros/cm) ST (mg/l) SD (mg/l) Figura 5 - Resultados das parcelas de sólidos e condutividade elétrica ao longo do rio Coliformes totais e fecais O uso de coliformes totais como indicador de contaminação microbiana é limitado pois algumas bactérias do grupo podem se reproduzir normalmente em meio não poluído, fazendo com que a

8 determinação presuntiva de contaminação não seja confiável (Reasoner, 1988). Os Pontos 2 e de 4 a 7 apresentaram resultados de CT da ordem de 10 4 a 10 5 células/100 ml (NMP). Os Pontos 1 e 3 por sua vez. atenderam à recomendação descrita na legislação ( CT/100 ml). Os resultados do Ponto 2 fortalecem a idéia de que o uso de CT não seja recomendável, pois o local não tinha nenhuma fonte aparente de contaminação. Os coliformes fecais apresentaram resultados semelhantes aos observados para CT. Portanto, a maior parte dos organismos coliformes presentes na água eram fecais. Os CT têm validade parcial como parâmetro, já que este pode gerar interpretação duvidosa, como se observou para o Ponto 2. Um aspecto importante a ser considerado é que no Ponto 3 as contagens de CT e CF estavam de acordo com o estabelecido pelo CONAMA, mostrando que o despejo de efluente da ETE-SIDI não causava impacto quanto à contaminação microbiana. Isto era esperado pois a ETE apresentou CT médio de 2,92x10 2 células/100 ml, ao longo de 4 anos de operação (CAGECE, 1996). Trabalho recente, ainda não divulgado, relata que a contagem de CF no efluente da ETE é inferior a 100 células/100 ml. Portanto, os resultados fora dos padrões encontrados nos Pontos 4 a 7 são provavelmente resultantes de fontes difusas, como despejos de esgotos domésticos de comunidades assentadas próximas ao rio. Ironicamente o nível de contaminação fecal da ETE do distrito industrial é inferior àquela observada em boa parte do rio. Os resultados CT e CF são apresentados na Figura 6. 1,00E+06 Log do NMP/100 ml 1,00E+05 1,00E+04 1,00E+03 CT CF 1,00E+02 CONCLUSÕES Figura 6 - Resultado da contagem média de CT e CF ao longo do Maranguapinho. As inspeções de campo constataram que o comprometimento da qualidade da água do rio Maranguapinho está ligado à falta de infra-estrutura básica de saneamento, caracterizada pela precariedade do sistema de coleta e tratamento de esgotos. As fontes de poluição são difusas, compostas principalmente por assentamento de favelas existentes nas áreas de preservação do rio. A única fonte de poluição potencial, localizada no distrito industrial de Maracanaú (Ponto 3) causa um impacto geral positivo, por promover um efeito de diluição sobre as fontes poluidoras localizadas à jusante. O valor relativo a fósforo sugerido pelo CONAMA carece de um maior esclarecimento, pois causa interpretação dúbia. O limite relativo à amônia não ionizável parece ser muito restritivo e não foi observado mesmo nos locais sem qualquer fonte significativa de interferência antrópica. A Resolução no. 20 do CONAMA não leva em consideração a complexidade da dinâmica de nutrientes que normalmente ocorre em regiões de temperatura permanentemente elevada, como no caso de quase todo o Nordeste brasileiro.

9 É necessária uma campanha de monitorização para o enquadramento adequado dos recursos hídricos do estado, sendo sugerido para o Maranguapinho a classificação provisória de águas Classe 3. A monitorização deve ser contínua, para que sejam verificados os efeitos dos projeto de infra-estrutura de saneamento, ora em implantação pelo poder público local. AGRADECIMENTO Os autores agradecem o suporte financeiro das seguintes instituições: Superintendência Estadual do Meio Ambiente - SEMACE, Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq, Universidade de Fortaleza - UNIFOR, Secretaria de Ciência e Tecnologia do Estado do Ceará e Companhia de Água e Esgoto do Ceará - CAGECE. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS APHA (1985). Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. 16 th edition. American Public Health Association. Washington, DC. APHA (1992). Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. 18 th edition. American Public Health Association. Washington, DC. Brandão, R. L. (1995). Diagnóstico Geoambiental e os Principais Problemas de Ocupação do Meio Físico da Região Metropolitana de Fortaleza. Projeto SINFOR. Fortaleza: CPRM. CAGECE (1996). Relatório de Avaliação Preliminar do Desempenho do Sistema de Lagoas de Estabilização do Distrito Industrial - SIDI e Perspectivas de Reuso do Efluente. Companhia de Água e Esgoto do Ceará. Fortaleza, Ceará. CONAMA (1986). Resoluções CONAMA. Secretaria Especial do Meio Ambiente. Conselho Nacional do Meio Ambiente. Brasília, DF. de Oliveira, R. (1990). The Performance of Deep Waste Stabilization Ponds in Norhteast Brazil. Ph.D. Thesis. University of Leeds, U.K. Emerson, K.; Russo, R. C.; Lund, R. E., and Thruston, R. V. (1975). Aqueous ammonia equilibrium calculations: effect of ph and temperature. J. Fisheries Res. Board Can. (32), Mara, D. D.; Alabaster, G. P.; Pearson, H.W. and Mills, S. W. (1992). Waste Stabilisation Ponds - a design manual for eastern Africa. Overseas Development Administration -ODA. Lagoon Technology International, Leeds. Reasoner, D. J. (1988). Drinking water microbiology research in the United States: an overview of the past decade. Water Science and Technology, 20 (11/12), SDU (1993). Programa de Infra-Estrutura Básica de Saneamento de Fortaleza - SANEAR. Secretaria de Desenvolvimento Urbano e Meio Ambiente. Fortaleza, Ceará. Silva, S. A. (1982). On thetreatment of Domestic Sewage in Waste Stabilization Ponds in Northeast Brazil. Ph.D. Thesis. University of Dundee, U.K. Vasconcelos, F. P.; Coriolano, L. T. e Souza, M. J. (1995). Análise Ambiental e Sócio Econômica dos Sistemas Lacustres do Município de Fortaleza. Relatório de Projeto. Universidade Estadual do Ceará. Fortaleza.