AVALIAÇÃO QUALITATIVA DA LAGOA JACUNÉN COM ÊNFASE À EUTROFIZAÇÃO

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1 AVALIAÇÃO QUALITATIVA DA LAGOA JACUNÉN COM ÊNFASE À EUTROFIZAÇÃO Luiz Henrique Pinheiro Silva (1) Engenheiro Químico pela Universidade Federal da Bahia (1990); Mestrando em Eng. Ambiental pela Universidade Federal do Espírito Santo, desde Antônio Sérgio Ferreira Mendonça Engenheiro Civil pela Universidade Federal do Espírito Santo (1975); M.Sc. em Engenharia Civil (Hidrologia e Recursos Hídricos) pela COPPE/UFRJ (1977); Ph.D em Engenharia de Recursos Hídricos pela Colorado State University (EUA), (1987); Coordenador do Programa de Mestrado em Engenharia Ambiental da UFES. Endereço (1) : Rua Dido Fontes, Ed. Virgo - apto Jardim da Penha - Vitória - ES - CEP: Brasil - Tel: (027) Fax: (027) RESUMO Expansão urbana sem adequado planejamento quanto ao tratamento e destino de esgotos sanitários tem tornado diversos mananciais impróprios para múltiplos usos, principalmente pela aceleração de processos de eutrofização. A lagoa Jacuném, localizada no Município da Serra, Grande Vitória, Estado do Espírito Santo, serviu como manancial para abastecimento público até fins de Esta lagoa vem sofrendo agressões ambientais no decorrer dos anos pelo mau uso e ocupação do solo de sua bacia hidrográfica. Avaliação da qualidade de água da lagoa é realizada neste trabalho principalmente através de monitoramento de parâmetros físicoquímicos. Os parâmetros analisados foram: Oxigênio Dissolvido,, Condutividade, Nitrogênio Kjeldahl, Nitrogênio Amoniacal, Nitritos, Nitratos, Ortofosfatos, Fósforo total, Clorofila-a, Demanda Química de Oxigênio (DQO) filtrada e não filtrada, Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO 5 ), Turbidez, Cores Real e Aparente, Sólidos Suspensos e Dissolvidos, Coliformes Fecais e Totais. Oxigênio Dissolvido, e Condutividade foram medidos in situ, tendo sido traçados diversos perfis, em função de profundidades. Para os demais parâmetros foram coletadas amostras e analisadas em laboratório. Resultados são comparados com limites estabelecidos por legislação vigente. Uma avaliação do nível trófico da lagoa é realizada como instrumento para estudo e proposição de melhorias de qualidade de suas águas. PALAVRAS-CHAVE: Qualidade de Água, Parâmetros Físico-Químicos, Nível Trófico, Lagoa. 19 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 2051

2 INTRODUÇÃO A lagoa Jacuném está localizada no planalto de Carapina, Município da Serra, Grande Vitória, ES. Serviu como manancial de abastecimento público de toda região de Carapina, no mesmo município, até fins de 1983, quando a Companhia Espírito Santense de Saneamento (CESAN) desativou os sistemas de captação e tratamento. Pelo fato de estar localizada em uma área sem planejamento urbano adequado, a lagoa Jacuném vem sofrendo agressões ambientais principalmente através de lançamento de efluentes sanitários e de uso indiscriminado do solo. A lagoa Jacuném possui uma área superficial de 1,5 Km 2. A área da bacia de contribuição é 37 km 2. A lagoa possui uma profundidade média estimada de 2,0 m. Estima-se um volume médio de água de aproximadamente de metros cúbicos. A lagoa possui três principais córregos afluentes: Jacuném, Veneer e Barro Branco. Deságua no Córrego Jacuném que, juntamente com o efluente da lagoa Largo do Juara, forma o rio Jacaraípe. A bacia de contribuição da lagoa Jacuném possui um equivalente populacional de habitantes. Nela existem 06 (seis) sistemas de tratamento de efluentes sanitários em operação: Eldorado, Porto Canoa, Mata da Serra, Maringá, Barcelona e CIVIT I, sendo que este último trata os efluentes industriais e sanitários do centro industrial CIVIT I. Todos os sistemas existentes são formados por lagoas de estabilização. A lagoa Jacuném assume importância caso se considere seu potencial uso para lazer, e mesmo como possível manancial alternativo de abastecimento de água, caso apresente condições qualitativas adequadas. Neste trabalho são avaliadas condições qualitativas da lagoa Jacuném a partir principalmente de resultados de campanha de monitoramento físico-químico. São analisados os parâmetros indicadores de eutrofização monitorados durante a campanha. MATERIAIS E MÉTODOS No monitoramento in situ preliminar na lagoa foram feitas sondagens em 17 (dezessete) verticais utilizando equipamento portátil denominado Hydrolab, que permite a determinação instantânea dos parâmetros Temperatura,, Oxigênio Dissolvido (OD), Salinidade e Condutividade, para diversas profundidades. Na campanha de monitoramento na lagoa foram coletadas amostras na superfície em 06 (seis) pontos, dos quais para 03 (três) deles foram feitas também amostragens de fundo. Foram coletadas ainda 04 (quatro) amostras nos córregos afluentes e 01 (uma) amostra no efluente da lagoa (Córrego Jacuném). Em todos os pontos, além das coletas foram feitas sondagens com o aparelho portátil Hydrolab. 19 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 2052

3 As amostras coletadas foram analisadas para os seguintes parâmetros: Nitrogênio Kjeldahl, Nitrogênio Amoniacal (N-NH 3 ), Nitritos (N-NO 2 - ), Nitratos (N-NO 3 - ), Ortofosfatos (P-PO 4 ), Fósforo total, Clorofila -a, Demanda Química de Oxigênio (DQO) filtrada e não filtrada, Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO 5 ), Turbidez, Cores Real e Aparente, Sólidos Suspensos e Dissolvidos, Coliformes Totais e Fecais. A profundidade de Secchi foi medida em todos os pontos de amostragem na lagoa. Para o monitoramento preliminar foram traçados perfis verticais para os parâmetros O. D.,, temperatura e condutividade. Desta forma foram traçados 68 (sessenta e oito) perfis de qualidade de água para a lagoa. Alguns destes perfis são apresentados neste trabalho. As amostras foram coletadas segundo o Guia de Coleta e Preservação de Amostras, editado pela CETESB, e analisadas segundo o Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 19? edição. As campanhas foram realizadas nas seguintes datas: - 23/01/97,para reconhecimento do local e medições in situ (monitoramento preliminar) - 24 e 26/03/97, para medições in situ e coleta de amostras Foram escolhidos os seguintes pontos de monitoramento: Na lagoa: L1 - próximo a afluência dos córregos Jacuném e Veneer L 2 - próximo a antiga estação de captação e tratamento da CESAN L 3 - próximo a entrada do primeiro braço da lagoa L 4 - próximo a entrada do segundo braço da lagoa L5 - próximo a saída da lagoa L 6 - próximo a afluência do córrego Barro Branco Na saída da lagoa: S - canal de saída Nos córregos afluentes: C 1 - córrego Jacuném C 2 - córrego Veneer C 3 - córrego Barro Branco, jusante a manilha em Porto Canoa C4 - córrego Barro Branco, próximo a Carboindustrial Mapa de localização dos pontos é apresentado na figura o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 2053

4 Figura 1: Localização dos pontos de amostragem na lagoa Jacuném. RESULTADOS Perfis de Qualidade Nas figuras 2, 3 e 4 são mostrados alguns dos perfis de oxigênio dissolvido () traçados, resultantes do monitoramento in situ preliminar realizado em 23/01/97. A figura 2 mostra o perfil de medido no ponto L 1, às 14:40 hs. Para este ponto, as temperaturas de superfície e fundo medidas foram 30,8 C e 30,5 C, respectivamente. A figura 3 mostra o perfil de no ponto L 2, às 14:30 hs. Para este ponto, as temperaturas de superfície e fundo medidas foram iguais a 30,5 C. A figura 4 mostra o perfil de no ponto L 6, às 13:40 hs. Para este ponto, as temperaturas de superfície e fundo medidas foram 30,4 C e 30,0 C, respectivamente. 0,0 0,5 Profundidade 1,0 1,5 2,0 0,5 11,3 11,4 11,7 11,6 11,7 19 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 2054

5 Figura 2: Perfil de oxigênio dissolvido no ponto L1. 0,0 0,5 Profundidade 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 0,4 10,5 10,8 11,0 11,1 Figura 3: Perfil de oxigênio dissolvido no ponto L 2. 10,9 0,0 Profundidade 0,5 1,0 1,5 2,0 0,5 8,7 8,7 8,8 8,9 8,9 9,0 Figura 4: Perfil de oxigênio dissolvido no ponto L 6. 9,2 Monitoramento in situ As tabelas de 1 a 7 mostram os resultados das atividades de monitoramento in situ realizadas nos córregos afluentes e efluente da lagoa, em 24/03/97, e na lagoa, em 26/03/97. O córrego Veneer não apresentou água corrente durante o monitoramento. Os pontos de monitoramento de fundo na lagoa foram localizados a 0,5 m do fundo. Tabela 1: Monitoramento in situ - Córregos afluentes e efluente da lagoa. Córreg./parâmetr. Horário T ( C) C 1 16:15 26,1 0,4 7,1 C 2 C3 17:40 27,6 6,6 7,6 C 4 17:10 24,4 0,1 6,6 S 15:22 28,6 10,3 9,4 19 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 2055

6 Tabela 2: Monitoramento in situ - Ponto L1 Profundidade Secchi: 0,60 m; horário: 13:08 hs. T 0,15 27,8 9,2 9,6 0,141 0,50 27,8 9,2 9,5 2,00 27,5 4,9 8,5 Tabela 3: Monitoramento in situ - Ponto L2 Profundidade Secchi: 0,50 m; horário: 12:52 hs. T. 0,15 27,9 8,3 9,6 0,142 0,50 27,9 8,2 9,6 2,50 27,4 4,9 9,1 Tabela 4: Monitoramento in situ - Ponto L3 Profundidade Secchi: 0,55 m; horário: 12:07 hs. T. 0,15 28,2 10,0 10,2 0,149 0,50 28,3 10,0 10,2 3,00 27,4 5,3 9,8 0,140 Tabela 5: Monitoramento in situ - Ponto L4 Profundidade Secchi: 0,60 m; horário: 11:48 hs. T. 0,15 27,3 8,9 9,8 0,168 0,50 27,6 8,8 9,8 2,50 27,0 1,7 6,7 Tabela 6: Monitoramento in situ - Ponto L5 Profundidade Secchi: 0,60 m; horário: 10:50 hs. T. 0,15 27,2 9,2 9,0 0,202 0,50 27,3 8,9 9,0 1,65 25,7 6,8 8,9 0,140 Tabela 7: Monitoramento in situ - Ponto L6 Profundidade Secchi: 0,70 m; horário: 10:15 hs. T. 0,15 27,3 8,3 9,0 0,138 0,50 26,9 8,4 8,9 19 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 2056

7 1,50 26,8 5,6 7,9 0, o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 2057

8 Análises Laboratoriais As tabelas 8 e 9 mostram resultados das análises laboratoriais de amostras coletadas nos córregos afluentes e efluente da lagoa em 24/03/97. Tabela 8: Amostragem nos córregos afluentes e efluente da lagoa. Pts NTK N-NH 3 N-NO 2 N-NO 3 N-total P-PO 4 P-total S.S. S.D. C 1 10,20 8,55 0,004 0,003 10,21 1,33 1, C 2 C 3 3,10 1,46 0,046 0,257 3,40 0,02 0, C 4 1,97 1,19 0,002 0,011 1,98 0,17 0, S 1,56 0,38 0,002 <0,001 1,56 <0,01 0, Tabela 9: Amostragem nos córregos afluentes e efluente da lagoa. Pts Turb. (UNT) Cor R. (UC) Cor A. (UC) DQO F. DQO B. DBO5 C.F. (1) C.T. (1) C 1 8, ,0? ,0? 10 3 C2 C 3 15, < ,0? ,3? 10 5 C 4 4, < ,0? ,0? 10 3 S 11, <2 5,0? 10 4 Nota: (1) A unidade para os parâmetros Coliformes Fecais e Totais é NMP/100 ml. Legenda: NTK: Nitrogênio Total Kjeldahl; S.S.: Sólidos Suspensos; S.D.: Sólidos Dissolvidos; Turb.: Turbidez; Cor R.: Cor real; Cor A.: Cor aparente; DQO F.: DQO Filtrada; DQO B.: DQO Bruta; C.F.: Coliformes Fecais; C.T.: Coliformes Totais. As tabelas 10 e 11 mostram resultados das análises laboratoriais de amostras coletadas na lagoa em 26/03/97. As amostras de fundo foram coletadas a 0,5 m do fundo da lagoa. Houve arraste de sedimento no ponto L 5(F) ocasionando alterações nos resultados de alguns parâmetros. Tabela 10: Amostragem na lagoa. Pts NTK N-NH 3 N- NO 2 N-NO 3 N-total P-PO 4 P-total Cl-a (µg/l) Turb. (UNT) L 1 (S) 2,70 0,63 0,007 0,062 2,77 <0,01 0, ,3 L 2 (S) 2,40 0,38 0,003 0,019 2,42 <0,01 0, ,1 L 3 (S) 2,27 0,36 0,002 0,018 2,29 <0,01 0, ,9 L 3(F) 2,03 0,43 <0,001 0,046 2,08 0,02 0,05 12,2 L4 (S) 1,96 0,37 <0,001 0,042 2,00 <0,01 0, o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 2058

9 L 5 (S) 1,80 0,36 0,003 0,031 1,83 0,02 0, ,3 L 5 (F) 7,39 0,52 0,002 0,005 7,40 0,27 0,36 11,2 L 6 (S) 1,52 0,33 0,002 0,018 1,54 <0,01 0, ,4 L 6 (F) 3,02 0,59 <0,001 0,014 3,03 <0,01 0,22 9,7 Tabela 11: Amostragem na lagoa. Pts S.S. S.D. Cor R. (UC) Cor A. (UC) DQO F. DQO B. DBO 5 C.F. (1) L 1 (S) < <2 2,4? 10 5 L2 (S) < ,0? ,3? 10 4 L 3 (S) < <2 3,0? 10 4 L 3(F) < L4 (S) < <2 2,3? 10 4 L 5 (S) < <2 2,4? 10 5 L 5 (F) < L 6 (S) < <2 5,0? 10 4 L 6 (F) < Nota: (1) A unidade para os parâmetros Coliformes Fecais e Totais é NMP/100 ml. Legenda: ( S ) Superfície; ( F ) Fundo NTK: Nitrogênio Total Kjeldahl; Cl-a: Clorofila-a; S.S.: Sólidos Suspensos; S.D.: Sólidos Dissolvidos; Turb.: Turbidez; Cor R.: Cor real; Cor A.: Cor aparente; DQO F.: DQO Filtrada; DQO B.: DQO Bruta; C.F.: Coliformes Fecais; C.T.: Coliformes Totais. C.T. (1) DISCUSSÃO Os cursos d água do Estado do Espírito Santo estão classificados com Classe 2 da Legislação CONAMA 20/86. A análise qualitativa da lagoa Jacuném apresentou alguns parâmetros com valores acima dos limites estabelecidos pela Resolução CONAMA n 20, de 18 de junho de O variou de 6,7 a 10,2, ultrapassando a faixa limite estabelecida pela Resolução de 6,0 a 9,0 para as classes 1 e 2. Valores de mais elevados são frequentes em corpos d água durante o período de elevada fotossíntese (supersaturação de ), sendo, dessa forma, um indicativo do estado de eutrofização do corpo d água. A DBO 5 variou de 5 a 8 mg/l, com média aproximada de 7 mg/l, estando pouco acima do limite de 5 mg/l para corpos d água enquadrados na classe 2. Em termos de coliformes fecais, a lagoa apresentou valores próximos a zero em quase todos os pontos de amostragem, apesar de receber afluentes apresentando coliformes, inclusive acima do limite estabelecido pelo CONAMA de coliformes fecais por 100 ml para classe 2 (o córrego Barro Branco, no ponto C 3, por exemplo, apresentou concentrações de coliformes fecais de 5,0x10 4 NMP/100ml). Isso indica que na lagoa estão ocorrendo processos de diluição e remoção de coliformes fecais. 19 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 2059

10 As figuras 2, 3 e 4 demonstram que há uma supersaturação de oxigênio dissolvido na superfície e condições quase anaeróbias no fundo do corpo d água. Marshall e Falconer (1973), baseados em experiência no Zimbabwe, sugerem a supersaturação de oxigênio no epilímnio como indicador de eutrofização em lagos tropicais, baseado nos processos fotossintéticos realizados por algas e macrófitas que resultam em altas concentrações de oxigênio, principalmente em dias claros e quentes. Em lagos eutrofizados, no fundo do corpo d água predominam condições anaeróbias devido à sedimentação e estabilização da matéria orgânica, à reduzida penetração de oxigênio a maiores profundidades e à ausência de fotossíntese, devido à ausência de luz (von Sperling, 1995). Segundo von Sperling (1994), os parâmetros mais tradicionalmente utilizados para classificação trófica de um corpo d água são: transparência, concentração de fósforo e concentração de clorofila -a. A concentração de fósforo total na lagoa Jacuném variou de 0,05 a 0,42 mg/l, com média de 0,20 mg/l. Salas e Martino (1990), analisando lagos quentes tropicais, chegaram à média geométrica de 119 mg/m 3 de concentração de fósforo total em lagos eutrofizados. Vollenweider (1968) e OECD (1982) sugerem que lagos com concentrações de fósforo total acima de 100 mg/m 3 sejam considerados com classe de trofia hipereutrófico. O uso de valores limites de níveis tróficos de lagos temperados para lagos tropicais é questionável, pois o fato de ambientes aquáticos tropicais possuirem maior capacidade de metabolização de nutrientes permitem que os valores limites para cada categoria trófica sejam mais elevadas. A concentração de clorofila-a na lagoa variou de 14 a 87 µg/l, com média de 56 µg/l. Salas e Martino obtiveram uma média geométrica de 17,4 µg/l de clorofila-a, analisando lagos quentes tropicais eutrofizados. Sakanoto (1966) descreve uma faixa de concentração de clorofila-a de 5 a 140 µg/l para lagos japoneses eutrofizados. A transparência na lagoa, medida pela profundidade Secchi, variou de 0,50 a 0,70 m. Carlson (1977) cita o limite de 1,9 m de transparência para lagos eutrofizados. Tendo em vista as faixas de valores para a classificação trófica de lagos tropicais e temperados acima citadas, poderíamos classificar a lagoa Jacuném com um nível no mínimo eutrófico. Contudo, a fixação das faixas de valores foi fundamentalmente empírica, baseada em observações feitas em corpos d água distribuídos por diversos continentes (von Sperling, 1994). Desta forma, é muito difícil a obtenção da classificação trófica exata de um corpo d água, visto que a denominação do grau de trofia depende em primeira linha do referencial bibliográfico utilizado. Podemos, no entanto, considerar, a partir dos resultados apresentados neste artigo, a lagoa Jacuném como sendo um ambiente de alta produtividade, fato característico de lagos em níveis eutrófico ou hipereutrófico (Vollenweider, 1983). A Agência de Proteção Ambiental Americana (USEPA, 1972) sugere, dentre outros critérios, o aumento na concentração de sólidos em suspensão, principalmente matéria orgânica, como indicador de eutrofização em lagos ou represas. As diferenças existentes entre os parâmetros cores real e aparente, bem como DQO bruta e DQO filtrada, apresentados neste trabalho, confirmam a alta produtividade da lagoa Jacuném. CONCLUSÕES 19 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 2060

11 A lagoa Jacuném apresentou parâmetros com valores superiores aos limites estabelecidos pela Resolução CONAMA 20/86 para classe 2, tais como: e DBO 5. No que concerne a coliformes, os resultados do monitoramento indicam estar havendo diluição e remoção pela lagoa. A análise de diversos parâmetros, entre eles concentração de fósforo total, concentração de clorofila -a, transparência e perfil de oxigênio dissolvido na coluna d água, leva à conclusão de ser a lagoa Jacuném um ambiente de alta produtividade. Na continuidade do presente estudo será feita estimativa da carga de nutrientes afluente à lagoa, bem como análise da variação sazonal de alguns parâmetros de qualidade de água aqui discutidos. Estas informações certamente colaborarão para uma definição mais precisa do estado trófico da lagoa Jacuném. Será realizado também estudo das eficiências de remoção de nitrogênio e fósforo nos sistemas de tratamento implantados na bacia hidrográfica que contribui para a lagoa. Isto permitirá a proposição de medidas que contribuirão para a recuperação da qualidade de água da lagoa, possibilitando um melhor aproveitamento dos seus recursos hídricos. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. CARLSON, R. A trophic state index for lakes. Limnol. Oceanog., v. 22, p , CONSELHO NACIONAL DO MEIO AMBIENTE. Legislação CONAMA 20/86, MARSHALL, B. E. & FALCONER, A. C. Eutrophication of a Tropical African Impoundment. Hydrobiologia, v. 45, p , ORGANIZATION FOR ECONOMIC COOPERATION AND DEVELOPMENT. Eutrophication of water: monitoring, assessment and control. OECD, Paris, 150 p., SALAS, H. J. & MARTINO, P. Metodologias simplificadas para la evaluacion de eutroficacion en lagos calidos tropicales. Programa Regional CEPIS/HPE/OPS, S. ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY USEPA. Water Quality Criteria. Washington D. C., USA, Relatório do Nacional Advisory Committee, VOLLENWEIDER, R. A. Scientific fundamentals of the eutrophication of lakes and flowing waters with particular reference to nitrogen and phosphorus as factors in eutrophication. OECD, Paris, Tech. Rep , VOLLENWEIDER, R. A. Eutrophication. Notes distributed during the II Meeting of the Regional Project on the Eutrophication of Tropical Lakes, VON SPERLING, E. Avaliação do estado trófico de lagos e reservatórios tropicais. Bio Engenharia Sanitária e Ambiental. Encarte Técnico, Ano III, p 68-76, VON SPERLING, M. Introdução à qualidade das águas e ao tratamento de esgotos. Belo Horizonte: Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental; Universidade Federal de Minas Gerais, 240 p., o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 2061