UNIVERSIDADE SANTA CECÍLIA FACULDADE DE ENGENHARIA CURSO DE ENGENHARIA CIVIL MATHEUS SOUZA RUIZ

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1 UNIVERSIDADE SANTA CECÍLIA FACULDADE DE ENGENHARIA CURSO DE ENGENHARIA CIVIL MATHEUS SOUZA RUIZ ESTUDO COMPARATIVO DO IMPACTO DA POLUIÇÃO DIFUSA NA BALNEABILIDADE DAS PRAIAS LOCALIZADAS NAS BAÍAS DE SANTOS E DE SÃO VICENTE ( ) Santos-SP Dezembro/2016

2 UNIVERSIDADE SANTA CECÍLIA FACULDADE DE ENGENHARIA CURSO DE ENGENHARIA CIVIL MATHEUS SOUZA RUIZ ESTUDO COMPARATIVO DO IMPACTO DA POLUIÇÃO DIFUSA NA BALNEABILIDADE DAS PRAIAS LOCALIZADAS NAS BAÍAS DE SANTOS E DE SÃO VICENTE ( ) Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como exigência parcial para obtenção do título de bacharel à Faculdade de Engenharia Civil da Universidade Santa Cecília, sob orientação dos professores Me. Alexandra Franciscatto Penteado Sampaio e Me. Renan Braga Ribeiro. Santos-SP Dezembro/2016

3 MATHEUS SOUZA RUIZ ESTUDO COMPARATIVO DO IMPACTO DA POLUIÇÃO DIFUSA NA BALNEABILIDADE DAS PRAIAS LOCALIZADAS NAS BAÍAS DE SANTOS E DE SÃO VICENTE ( ) Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como exigência parcial para obtenção de título de bacharel à Faculdade de Engenharia Civil da Universidade Santa Cecília. Data da aprovação / / Nota: Banca Examinadora Prof. Me. Alexandra Franciscatto Penteado Sampaio Prof. Me. Renan Braga Ribeiro Prof. Me. João Guedes Neto Prof. Dr. Fabio Giordano

4 DEDICATÓRIA Dedico este estudo aos meus pais Amauri e Gislene e a minha irmã Camila, vocês são as pessoas mais importantes da minha vida, amo vocês.

5 AGRADECIMENTOS Profª. Me. Alexandra Franciscatto Sampaio Penteado e Prof. Me. Renan Braga Ribeiro, pela orientação e todo o conhecimento compartilhado nesses dois anos de estágio no Núcleo de Pesquisas Hidrodinâmicas, além de riquíssimas conversas e conselhos que sigo e continuarei a seguir. Profª. Me. Nilene Janini de Oliveira Seixas, por ter me indicado para este estágio que tanto agregou em minha vida pessoal e profissional. A todos os professores, que ao longo desses cinco anos de curso fizeram valer cada minuto dedicado ao estudo e agregam conhecimento profissional e pessoal a todos os alunos. A todos os amigos que fiz durante esses 5 anos de curso, que tornaram meus estudos ainda mais prazerosos. Amigos que espero levar para toda a vida. A UNISANTA, onde aprendo mais a cada dia durante os últimos anos. A todos os colaboradores que contribuíram de alguma forma para esse projeto.

6 A imaginação é mais importante que o conhecimento. (Albert Einstein, 1931)

7 RESUMO A poluição difusa proveniente da drenagem é complexa e provém de diversas fontes. As praias de Santos e São Vicente, localizadas no litoral do Estado de São Paulo, apresentam-se impróprias para banho em muitos momentos, comprometendo o potencial turístico da região. Apesar de ambas as cidades possuírem sistema de drenagem urbana composto por canais abertos junto as praias, apenas Santos possui comportas, evitando que as águas de drenagem deságuem continuamente nas praias, ao contrário do que ocorre em São Vicente. Entretanto, grandes precipitações implicam na abertura dessas comportas, comprometendo a balneabilidade das praias localizadas na Baía de Santos. O presente estudo visa relacionar a influência das chuvas locais na balneabilidade das praias em Santos e São Vicente e avaliar os aspectos e impactos ambientais da poluição difusa proveniente dos canais de drenagem afluentes às praias. Foram considerados dados de concentração de Enterococcus coletados pela CETESB e PMS, bem como dados de chuva de pluviômetros do CEMADEN, de janeiro de 2014 a dezembro de 2015, totalizando dados analisados de 104 semanas. Através do software MATLAB foi realizada uma análise percentual comparativa de frequência de ocorrência de concentrações superiores a 400 UFC/100 ml valor estipulado pela legislação como imprópria para banho a partir de uma única amostra bem como a frequência de ocorrência de praias impróprias devido ao segundo critério da legislação quando a média das últimas 5 amostragens é superior a 100 UFC/100 ml. Ambas análises foram efetuadas considerando a precipitação acumulada nas 24, 48 e 72 horas anteriores às amostragens. Além disso, através de dados disponíveis das características da drenagem e da modelagem numérica para simulação da hidrodinâmica e da qualidade da água, foi possível analisar e comparar a influência das cargas de drenagem na poluição das praias em estudo. Através dos resultados obtidos, observa-se que as praias localizadas na Baía de São Vicente, onde há a menor taxa de renovação das águas (Milionários, Gonzaguinha e Prainha ambas do município de São Vicente) apresentam altos valores de Enterococcus durante o ano todo e, além disso, possuem menor relação (entre 52 a 73%) entre altas concentrações de Enterococcus e altos valores de precipitação nas 24, 48 e 72 horas anteriores à coleta, quando comparadas às praias da Baía de Santos, que apresentam uma maior relação (entre 50% a 100%), evidenciando assim uma maior influência dos eventos de chuva na qualidade das águas balneares. Também através de resultados do modelo pode-se concluir que as descargas provenientes da drenagem urbana em período chuvoso geram impactos expressivos nas praias da Baía de Santos enquanto que nas praias da Baía de São Vicente, tanto as descargas provenientes em período seco como em período chuvoso afetam a qualidade da água dessas praias para fins balneares. Palavras-chave: Balneabilidade; Enterococcus; Modelagem numérica; Poluição difusa; Baía de Santos.

8 LISTA DE FIGURAS FIGURA 1 Grupo de microrganismos de poluição fecal FIGURA 2 Informação de Praias impróprias devido à floração de microalgas (Acima - Julho/2016; Abaixo - Agosto/2016) FIGURA 3 Área de estudo (à esquerda); Municípios de Santos (Acima) e São Vicente (Abaixo) FIGURA 4 População fixa e população flutuante para o ano de A população flutuante considera apenas a população presente em domicílios de uso ocasional, não incluindo os demais turistas FIGURA 5 Densidade demográfica na região de estudo, segundo o censo demográfico do IBGE (2010) no recorte dos setores censitários FIGURA 6 Médias mensais de temperatura média diária na cidade de Santos. Em barras temperaturas médias diárias máximas e mínimas ( ) FIGURA 7 - Médias mensais de chuva de Santos (CIIAGRO ) e São Vicente (DAEE E ) FIGURA 8 Marés de sízigia (de águas vivas) e quadratura (de águas mortas) FIGURA 9 Espaço de trabalho configurado para apresentar resultados do modelo hidrodinâmico (AQUASAFE) FIGURA 10 Sistema de canais de macrodrenagem pluvial urbana localizados na cidade de Santos FIGURA 11 Condições sanitárias no SESS utilizando como base o recorte espacial dos setores censitários FIGURA 12 Localização das fontes de poluição associadas ao saneamento básico na Baixada Santista em Em laranja as fontes associadas a drenagem... 33

9 FIGURA 13 Classificação anual das praias de Santos e São Vicente nos últimos 10 anos (amarelo regular, laranja ruim, vermelho péssima, branco sem dados) FIGURA 14 Porcentagem de tempo em situação Própria ou Imprópria em Santos em 2015, por praia FIGURA 15 Porcentagem de tempo em situação Própria ou Imprópria em São Vicente em 2015, por praia FIGURA 16 Resultados das análises de E.coli e Coliformes Termotolerantes (eixo y na escala 10 4 ) FIGURA 17 Fluxograma para avaliação da qualidade das praias de acordo com as recomendações da OMS FIGURA 18 Porcentagem de águas balneares costeiras na EU por classificação FIGURA 19 Qualidade de águas balneares na EU de 2011 a FIGURA 20 Fontes tópicas (pontuais) e fontes difusas de poluição FIGURA 21 Crescimento ocupacional de submoradias localizadas no bairro São Manoel, em Santos FIGURA 22 Crescimento ocupacional de submoradias localizadas na Vila dos Pescadores, em Cubatão FIGURA 23 Crescimento ocupacional de submoradias localizadas na Vila Esperança, em Cubatão FIGURA 24 Esquematização dos canais de drenagem de Santos e localização dos pontos de coleta CETESB e pluviômetros do CEMADEN FIGURA 25 Variações de T90 da bactéria Enterococcus e cenários simulados... 49

10 FIGURA 26 Grades numéricas utilizadas (à esquerda) e respectivas batimetrias interpoladas nas grades numéricas (à direita), a escala de cores representa a profundidade em metros FIGURA 27 Sistema de downscaling para simulação da circulação hidrodinâmica na região em estudo FIGURA 28 Localização de todas as descargas consideradas na modelagem numérica ambiental FIGURA 29 - Balneabilidade das praias da região no período de estudo ( ) FIGURA 30 Relação entre altas concentrações de Enterococcus e altos índices pluviométricos FIGURA 31 Resultados do modelo numérico considerando T90 variável. (a) sem considerar as cargas da drenagem urbana; (b) considerando as cargas da drenagem urbana FIGURA 32 Séries temporais de concentrações bacterianas durante um evento de precipitação, considerando uma taxa de decaimento bacteriano variável FIGURA 33 Resultados do modelo numérico considerando T90 fixo em 70 horas. (a) sem considerar as cargas da drenagem urbana; (b) considerando as cargas da drenagem urbana FIGURA 34 Séries temporais de concentrações bacterianas durante um evento de precipitação, considerando uma taxa de decaimento bacteriano fixa em 70 horas FIGURA 35 Resultados do modelo numérico considerando T90 fixo em 15 horas. (a) sem considerar as cargas da drenagem urbana; (b) considerando as cargas da drenagem urbana FIGURA 36 Séries temporais de concentrações bacterianas durante um evento de precipitação, considerando uma taxa de decaimento bacteriano fixa em 15 horas... 71

11 LISTA DE TABELAS TABELA 1 Relação entre balneabilidade e precipitações elevadas nas 24, 48 e 72 horas anteriores às amostragens na Ponta da Praia em Santos, de janeiro de 2014 a setembro de TABELA 2 Crescimento populacional das cidades de Santos e São Vicente TABELA 3 Informações sobre coleta e tratamento de esgoto e o ICTEM (Índice que leva em consideração aspectos em relação à coleta, afastamento e tratamento de esgoto) nos municípios da RMBS TABELA 4 Classificações relativas ao nível de atendimento sanitário TABELA 5 Número de habitantes por nível de atendimento sanitário nos municípios da RMBS TABELA 6 Especificações da Classificação Anual para as praias com amostragem mensal TABELA 7 Critérios de classificação das praias segundo a OMS TABELA 8 Water Quality Index - Classificação dos principais países em estudo TABELA 9 Localização geográfica dos pontos de coleta de balneabilidade CETESB TABELA 10 Localização geográfica dos pluviômetros automáticos CEMADEN TABELA 11 Variação horária de T90 da bactéria Enterococcus TABELA 12 Cenários simulados e analisados no presente estudo TABELA 13 Relação entre chuva e balneabilidade na Ponta da Praia em Santos no período de TABELA 14 Relação entre chuva e balneabilidade na praia da Aparecida em Santos no período de

12 TABELA 15 Relação entre chuva e balneabilidade na praia do Embaré em Santos no período de TABELA 16 Relação entre chuva e balneabilidade na praia do Boqueirão em Santos no período de TABELA 17 Relação entre chuva e balneabilidade na praia do Gonzaga em Santos no período de TABELA 18 Relação entre chuva e balneabilidade na praia do José Menino (R. Olavo Bilac) em Santos no período de TABELA 19 Relação entre chuva e balneabilidade na praia do José Menino (R. Fred Ozanan) em Santos no período de TABELA 20 Relação entre chuva e balneabilidade na praia da Divisa em São Vicente no período de TABELA 21 Relação entre chuva e balneabilidade na praia do Itararé em São Vicente no período de TABELA 22 Relação entre chuva e balneabilidade na praia da Ilha Porchat em São Vicente no período de TABELA 23 Relação entre chuva e balneabilidade na praia dos Milionários em São Vicente no período de TABELA 24 Relação entre chuva e balneabilidade na praia do Gonzaguinha em São Vicente no período de TABELA 25 Relação entre chuva e balneabilidade na prainha em São Vicente no período de TABELA 26 Comparação entre o número de semanas impróprias e as concentrações de Enterococcus na área de estudo no período

13 LISTA DE SIGLAS CEMADEN Centro Nacional de Monitoramento e Alertas de Desastres Naturais CETESB Companhia Ambiental do Estado de São Paulo CIIAGRO Centro Integrado de Informações Agrometeorológicas CONAMA Conselho Nacional do Meio Ambiente DAEE Departamento de Águas e Energia Elétrica EEA Europe Environment Agency EPA Environmental Protection Agency EPC Estação de Pré-Condicionamento de Esgoto EPI Environmental Performance Index ETE Estação de Tratamento de Esgoto EU European Union FES Finite Element Solution GFS Global Forecast System IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística ICTEM Índice de Coleta e Tratabilidade de Esgotos da População Urbana de Municípios

14 IST Instituto Superior Técnico de Lisboa de Portugal JBIC Japan Bank International Cooperation NPH Núcleo de Pesquisas Hidrodinâmicas OMS Organização Mundial da Saúde PMS Prefeitura Municipal de Santos RMBS Região Metropolitana da Baixada Santista SABESP Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo SESS Sistema Estuarino de Santos e São Vicente SWMM Storm Water Management Model UNEP United Nation Environment Programme UNISANTA Universidade Santa Cecília UFC Unidades Formadoras de Colônias WQI Water Quality Index WHO World Health Organization

15 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO JUSTIFICATIVA HIPÓTESE OBJETIVOS OBJETIVOS GERAIS OBJETIVOS ESPECÍFICOS ÁREA DE ESTUDO CARACTERÍSTICAS GERAIS E ASPECTOS DEMOGRÁFICOS CARACTERÍSTICAS CLIMÁTICAS HIDRODINÂMICA COSTEIRA E ESTUARINA SISTEMA DE DRENAGEM SANEAMENTO BÁSICO BALNEABILIDADE FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA CENÁRIO MUNDIAL DA BALNEABILIDADE Organização Mundial da Saúde União Europeia Estados Unidos Canadá Brasil FONTES DE POLUIÇÃO... 42

16 5 METODOLOGIA ANÁLISE PERCENTUAL COMPARATIVA MODELAGEM NUMÉRICA Sistema de modelos MOHID Grade numérica e batimetria Condições iniciais e de fronteira Descargas consideradas RESULTADOS E DISCUSSÃO ANÁLISE PERCENTUAL COMPARATIVA MODELAGEM NUMÉRICA Taxa de decaimento bacteriano variável Taxa de decaimento bacteriano fixa em 70 horas Taxa de decaimento bacteriano fixa em 15 horas CONCLUSÃO REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA... 74

17 16 1 INTRODUÇÃO Balneabilidade é o termo designado para a qualidade das águas destinadas à recreação de contato primário, funcionando como um instrumento de verificação de critério de uso e de controle de qualidade das praias. Pode ser determinada a partir da quantidade de Enterococcus, Escherichia coli ou Coliformes Termotolerantes presentes na água (Figura 1), sendo o indicador comparado a um padrão previamente estabelecido, identificando assim se a água está própria ou imprópria para banho (AURELIANO, 2000; BERG et al., 2013). Figura 1 Grupo de microrganismos de poluição fecal Fonte: Cetesb, 2016 Devido à alta densidade populacional das regiões costeiras urbanas, a balneabilidade dos corpos hídricos e das águas superficiais é um problema frequente e se mostra presente até mesmo em regiões com alto índice de cobertura de esgotos. Em toda a sua história, foram muitos os problemas da Baixada Santista relacionados à falta de saneamento. Além das epidemias que quase dizimaram a população, sua economia também foi prejudicada diversas vezes, ora por restrições à atracação de navios em função do risco de contaminação por patógenos, ora por quedas acentuadas no turismo local (SARTOR et al., 2000; MACIEL, 2003).

18 17 O desenvolvimento econômico de Santos, aliado ao aumento populacional e à falta de planejamento urbano, gerou, nas últimas décadas, uma série de aspectos ambientais que, mal geridos, acarretaram em impactos negativos aos elementos bióticos e abióticos dos ecossistemas do município. A poluição das praias por agentes biológicos é uma das principais consequências da urbanização, em decorrência de diversos fatores, como o descarte irregular de efluentes e resíduos sólidos (LESCRECK, 2016). Entre 1905 e 1912, foi desenvolvido um programa de saneamento por Saturnino de Brito baseado no princípio de separar as águas de drenagem do esgoto 80 km de rede de esgoto e 177 km de canais de superfície para as águas pluviais tornando evidente a melhoria no saneamento básico da região após essas obras (ANDRADE, 1991). Atualmente, Santos conta com um sistema separador absoluto que permite a independência entre os sistemas pluvial e sanitário. A cidade possui 7 km de praias e um sistema de macrodrenagem urbana composto por canais, dos quais seis deságuam nas praias e possuem comportas localizadas na orla e em regiões intermediárias. As comportas da orla ficam permanentemente fechadas em períodos secos e de baixa precipitação, e neste período a água dos canais de drenagem é conduzida para a Estação de Pré-Condicionamento (EPC) através de interceptores. Entretanto, grandes precipitações implicam na abertura das comportas da drenagem e a descarga dessas águas nas suas praias. A cidade de São Vicente possui, por sua vez, canais de drenagem que deságuam diretamente no mar sem nenhum mecanismo de controle, fato que implica em descargas constantes dessas águas nas suas praias. São diversos os fatores diretos e indiretos que podem influenciar na balneabilidade das praias, como a fisiografia da praia, ocorrência de chuvas e condições de maré, bem como a descarga dos rios, do emissário submarino e de moradias sem tratamento de esgoto, onde a mesma é despejada diretamente no Estuário. Segundo Sampaio (2010), a baixa qualidade das águas estuarinas afeta a balneabilidade em todo o Sistema Estuarino de Santos e São Vicente (SESS) e, nas marés de sizígia, pode afetar a qualidade das praias da Baía de Santos e de São Vicente. Além disso, devido à localização geográfica da região a taxa de renovação das águas na Baía de Santos é baixa (NPH, 2008). A balneabilidade das praias pode ser prejudicada ainda por um eventual vazamento de óleo ou por floração de microalgas potencialmente nocivas, como ocorrido entre julho e agosto de 2016 (Figura 2).

19 18 Figura 2 Informação de Praias impróprias devido à floração de microalgas (Acima - Julho/2016; Abaixo - Agosto/2016) Fonte: Cetesb, 2016 Apesar da implantação da primeira fase do Projeto de Recuperação da Qualidade Ambiental da Baixada Santista conhecido popularmente como Projeto Onda Limpa pela Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo (SABESP) através do contrato SABESP/JBIC (DIARIO DO SENADO FEDERAL, 2004), no qual foram construídos mais de 1000 km de redes coletoras, ainda há um grave problema relacionado à população residente em submoradias, em sua maior parte situadas à margem de rios e dos canais do Estuário em áreas classificadas como áreas de preservação permanente pelo CONAMA (2002), por se tratar de regiões de extrema importância no ciclo reprodutivo de inúmeras espécies marinhas (SAMPAIO, 2010). Segundo um estudo recente (RUIZ et al., 2015), de janeiro de 2014 a setembro de 2015, a relação entre chuva e balneabilidade, considerando apenas a região da Ponta da Praia, em Santos, foi considerável (Tabela 1). Os autores verificaram que em 100% dos casos onde o resultado da amostra foi superior a 400 UFC/100mL - valor estipulado pela legislação como imprópria para

20 19 banho a partir de uma única amostra - houve uma precipitação de pelo menos 15 mm nas 48 horas antecedentes, indicando assim uma grande influência da chuva, e consequentemente das descargas da drenagem, na balneabilidade da praia estudada. Tabela 1 Relação entre balneabilidade e precipitações elevadas nas 24, 48 e 72 horas anteriores às amostragens na Ponta da Praia em Santos, de janeiro de 2014 a setembro de 2015 Acumulado 24h (>10mm) Média Acumulado 48h (>15mm) Média Acumulado 72h (>20mm) Média >400 UFC/100mL (15/185 amostras) 12 amostras 25,9 mm 15 amostras 45,6 mm 14 amostras 80,0% 100% 93,3% 57,8 mm Imprópria (40/ 91 semanas) 11 semanas 13 semanas 18 semanas 8,7 mm 18,5 mm 27,5% 32,5% 45,0% 26,5 mm Fonte: Ruiz et al., 2015 As águas balneares de uma região podem se tornar impróprias por muitos fatores, como derramamento de óleo ou presença de metais, por exemplo. Porém no presente trabalho será discutida apenas a balneabilidade em relação a ocorrência de bactérias, com enfoque na concentração de Enterococcus, que por sua alta resistência à salinidade é o principal indicador de contaminação fecal em águas salobras, enquanto em águas doces utiliza-se a Escherichia coli como principal indicador.

21 JUSTIFICATIVA As praias de Santos e São Vicente se apresentam como impróprias em muitos momentos (CETESB, 2014; 2015), e torna-se clara a necessidade de possíveis soluções de Engenharia para esse problema. Assim o presente estudo visa correlacionar a influência das chuvas locais na balneabilidade das praias e avaliar os aspectos e impactos ambientais da poluição difusa proveniente dos canais de drenagem de forma a prover informações para direcionar esforços futuros para ações de melhoria da qualidade balnear das praias da região. 1.2 HIPÓTESE Diante do cenário atual de balneabilidade das praias, a poluição difusa que chega às Baías de Santos e São Vicente através dos canais de drenagem é um dos principais fatores que influenciam na qualidade dessas águas.

22 21 2 OBJETIVOS 2.1 OBJETIVOS GERAIS O presente estudo visa correlacionar a influência das chuvas locais na balneabilidade das praias e avaliar os impactos ambientais da poluição difusa proveniente dos canais de drenagem. 2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS -Avaliar o grau de contribuição das descargas de macrodrenagem urbana de Santos e São Vicente na contaminação das praias locais. -Avaliar os aspectos e impactos ambientais da poluição difusa na balneabilidade das praias de Santos e São Vicente. -Analisar e comparar as condições das praias localizadas na Baía de Santos e na Baía de São Vicente antes e após eventos de altas precipitações.

23 22 3 ÁREA DE ESTUDO 3.1 CARACTERÍSTICAS GERAIS E ASPECTOS DEMOGRÁFICOS As cidades de Santos e São Vicente (Figura 3) estão localizadas na porção central da Região Metropolitana da Baixada Santista (RMBS), no litoral do estado de São Paulo. É uma área de transição entre as águas salinas do Oceano Atlântico e as águas doces provindas dos rios que deságuam no mar, formando um ambiente bastante dinâmico, principalmente em marés de sizígia, nas quais as velocidades são mais intensas e apresentam maior variabilidade espacial, quando comparadas com as marés de quadratura (SAMPAIO, 2010; ROVERSI et al., 2016). Figura 3 Área de estudo (à esquerda); Municípios de Santos (Acima) e São Vicente (Abaixo) Fonte: Ribeiro, 2012; IBGE, 2016 Ambas as cidades estão localizadas no Sistema Estuarino de Santos São Vicente (SESS), um dos mais importantes estuários do Brasil do ponto de vista socioeconômico, principalmente devido à presença do porto de Santos, o maior do País em tamanho e movimentação de cargas. Destaca-se também por representar 31% de áreas remanescentes de florestas de mangues no Estado de São Paulo (SAMPAIO et al. 2009; SCHMIEGELOW et al., 2008; SMA/CETESB, 1998; HERZ, 1991 apud SAMPAIO, 2010).

24 23 A Baixada Santista é uma região que apresenta altas densidades demográficas, principalmente por sua localização geográfica e fatores socioeconômicos. O processo de urbanização na região, até meados de 1800, se restringia à cidade como uma expansão do Porto de Santos. A partir de 1822, com a independência do Brasil e a abertura dos portos, esse cenário começa a mudar e em 1845 registrou-se o primeiro grande embarque de café para países da Europa. No século XX, com melhorias na estrutura portuária de Santos, implantação do polo petroquímico de Cubatão e a construção de rodovias ligando a capital ao litoral, a ocupação nas cidades se intensificou, acompanhada de intensas interferências no ambiente costeiro por despejo de resíduos industriais e dejetos domésticos (ZÜNDT, 2006; SARTORETTO, 2014). De acordo com a estimativa do IBGE (2015), as duas cidades somam atualmente habitantes residentes, com uma população flutuante estimada em mais de pessoas na alta temporada considerando apenas a população presente em domicílios de uso ocasional como pode ser observado na Figura 4 (CETESB, 2015). Ambas as cidades são subdivididas territorialmente em duas áreas: insular e continental. A área continental de Santos é quase seis vezes maior do que sua parte insular 239,290 km² na área continental e 40,760 km² na área insular, enquanto São Vicente possui 147,893 km², dos quais aproximadamente 16% são áreas efetivamente urbanizadas (PÓLIS, 2013). Uma parcela da área continental destes municípios são áreas de preservação ambiental, portanto sem nenhuma ocupação regular. Desta forma é possível observar que a maior concentração populacional em Santos e São Vicente ocorre na área insular (Figura 5), justamente onde estão situadas as praias da região. Na Tabela 2 observa-se a taxa de crescimento das duas cidades entre 2000 e 2010, nela é possível constatar que a população de Santos não apresenta crescimento significativo na década enquanto São Vicente ainda apresenta uma taxa de crescimento próximo de 10%. Tabela 2 Crescimento populacional das cidades de Santos e São Vicente Cidade População 2000 (hab.) População 2010 (hab.) População estimada 2016 (hab.) Crescimento Populacional ( ) Crescimento Populacional ( ) Santos ,3% 0,4% São ,5% 7,7% Vicente Total ,2% 5,4% Fonte: IBGE, 2016

25 24 Figura 4 População fixa e população flutuante para o ano de A população flutuante considera apenas a população presente em domicílios de uso ocasional, não incluindo os demais turistas Fonte: IBGE, 2015(fixa), Fundação Seade; Sabesp, 2014 (flutuante) apud Cetesb, 2015 Figura 5 Densidade demográfica na região de estudo, segundo o censo demográfico do IBGE (2010) no recorte dos setores censitários Fonte: NPH, 2015

26 CARACTERÍSTICAS CLIMÁTICAS A RMBS está localizada em uma região tropical e, de forma geral, com altos índices pluviométricos, principalmente devido à proximidade da Serra do Mar, somada à influência de frentes frias (RIBEIRO, 2012). De acordo com as Figuras 6 e 7, que representam as médias mensais históricas de temperatura na cidade de Santos e precipitação nas cidades de Santos e São Vicente, o mês com a maior média histórica de temperatura é o mês de fevereiro, que apresenta em média, no mesmo período, 226,8 mm de precipitação. Sendo julho o mês com as menores temperaturas, apresentando média de precipitação muito inferior, de 107,7 mm. Observa-se então que os períodos mais chuvosos coincidem com os períodos de maiores temperaturas, ou seja, há um número maior de banhistas em contato direto e prolongado com as águas costeiras, muitas vezes contaminadas após eventos de chuva. Além disso, ainda há outro agravante, que é o aumento da população flutuante na região demonstrado na Figura 4, fator que implica não só em um consequente aumento do número de banhistas, mas também maior pressão de carga poluidora que chega ao sistema de drenagem pluvial e em eventos de chuva é levada diretamente às praias, contaminando suas águas e colocando a saúde da população em risco. Os dados apresentados de temperatura e precipitação para Santos foram obtidos através do CIIAGRO e são relativos ao período de 1996 a 2016, e os dados de precipitação disponíveis para São Vicente foram da estação de prefixo DAEE E3-056 de 1938 a Figura 6 Médias mensais de temperatura média diária na cidade de Santos. Em barras temperaturas médias diárias máximas e mínimas ( ) Fonte: CIIAGRO, 2016

27 26 Figura 7 - Médias mensais de chuva de Santos (CIIAGRO ) e São Vicente (DAEE E ) Fonte: CIIAGRO, 2016; DAEE, HIDRODINÂMICA COSTEIRA E ESTUARINA O conhecimento detalhado da dinâmica de circulação marítima costeira se mostra de grande importância para a região, seja para o controle de poluição como balneabilidade das praias e de regiões estuarinas, seja para dimensionamento de estruturas marítimas, transporte de sedimentos e nutrientes, seja por segurança da navegação uma vez que o Porto de Santos recebe navios cada vez maiores, ou ainda no intuito de prever eventos de ressacas e monitorar possíveis vazamentos de óleo (HARARI, 1998; NPH, 2015). É importante ressaltar inclusive que o conhecimento da circulação oceânica pode resultar para a navegação em otimização das respectivas escalas e consequentemente em um crescimento econômico significativo. A oscilação das marés é, em sua maior parte, consequência de forças gravitacionais. A Lua é o corpo celeste que mais influencia nesse processo devido à sua proximidade da Terra, seguida pelo Sol, por força de sua massa. Outros planetas e estrelas também influenciam as marés, porém de forma muito menos significativa. As forças de atração da Lua e do Sol se somam em períodos de Lua Cheia e Lua Nova, produzindo as marés de sizígia (ou de águas vivas), com preamares

28 27 muito altas e baixa-mares muito baixas, como observa-se na Figura 8. Já em períodos de quarto crescente ou minguante da Lua, o Sol e a Lua formam um ângulo de 90 graus, gerando uma resultante gravitacional menor quando comparada às marés de sizígia e produzindo as marés de quadratura (ou de águas mortas), com baixas variações entre preamares e baixa-mares (MIGUENS, 1996). Figura 8 Marés de sízigia (de águas vivas) e quadratura (de águas mortas) Fonte: Miguens, 1996 Outros efeitos ainda podem influenciar nas marés, como a circulação termohalina provocada diretamente pela radiação solar, e a circulação por efeito de ventos provocada indiretamente pela radiação solar, devido ao aquecimento desigual na atmosfera. Os movimentos termohalinos predominam em regiões profundas, enquanto em regiões costeiras a influência do vento nas marés é significativa (MIGUENS, 1996). Na região em estudo, a maré dos canais estuarinos é irregular, de caráter misto e semidiurna, com período de 12h 42 min. A amplitude média de sizígia é de 1,23 m e a de quadratura 0,24 m (para o Porto de Santos). As frentes frias (frequentes na região, especialmente no inverno), produzem alterações no nível médio da maré, que podem ultrapassar 0,5 m (HARARI et al., 1999 apud RIBEIRO, 2015).

29 28 A Figura 9 apresenta em forma de mapa resultados do modelo hidrodinâmico desenvolvido por NPH (2015), indicando velocidade e direção das correntes para um determinado período de tempo, através da plataforma AquaSafe (LEITÃO, 2015). Figura 9 Espaço de trabalho configurado para apresentar resultados do modelo hidrodinâmico (AQUASAFE) Fonte: NPH, 2015; Leitão, SISTEMA DE DRENAGEM As cidades em estudo possuem sistema de macrodrenagem urbana composto por canais abertos, porém, que funcionam de maneiras diferentes. Em São Vicente, toda a descarga de água proveniente da drenagem deságua diretamente nas praias da baía, enquanto em Santos em 6 dos 7 canais numerados, há um sistema de comportas localizadas na orla e em regiões intermediárias que regulam as descargas em função do regime de marés. Em períodos de ausência ou baixa pluviosidade, as comportas da orla ficam permanente fechadas, sendo a água dessa drenagem conduzida para a EPC através do interceptor oceânico controlado também por comportas operadas pela SABESP. Entretanto, grandes precipitações implicam no fechamento desse fluxo para a EPC e consequente abertura das comportas dos canais de drenagem e descarga das águas pluviais na região das praias de Santos para proteger a cidade de alagamentos.

30 29 A implantação do sistema de saneamento por Saturnino de Brito no início do século 20 foi de grande importância para a região, que apresentava extensas áreas inundáveis. Porém tal obra não previu um processo tão intenso de urbanização que, aliado à falta de manutenção, resultou em uma redução significativa em sua eficiência, resultando em problemas nas áreas de saneamento ambiental e mobilidade urbana (PÓLIS, 2013). Na figura 10 é possível verificar o sistema de canais projetado por Saturnino para Santos, bem como canais projetados posteriormente pela Prefeitura Municipal de Santos. Figura 10 Sistema de canais de macrodrenagem pluvial urbana localizados na cidade de Santos Fonte: PMS, SANEAMENTO BÁSICO Segundo a Cetesb (2016), no que diz respeito aos aspectos de saneamento, a cidade de Santos tem 98% de seu esgoto coletado considerando apenas as áreas regulares e passíveis de atendimento, cujo efluente é lançado no mar através do emissário submarino sem tratamento primário, passando pela Estação de Pré-Condicionamento onde ocorre apenas a remoção de parte

31 30 dos sólidos e da areia (através de gradeamento, peneiramento e caixa de areia) e, ainda a desinfecção com a cloração antes do lançamento no mar. A cidade de São Vicente, tem 71% de coleta e 18% tratamento de esgoto através de duas ETEs (Estações de tratamento de esgoto), localizadas nos bairros Humaitá e Samaritá. Através da Tabela 3 é possível observar a porcentagem de atendimento de esgoto em todas as cidades da RMBS e o ICTEM (Índice de Coleta e Tratabilidade de Esgotos da População Urbana de Municípios), que leva em consideração aspectos em relação à coleta, afastamento e tratamento de esgoto. Verifica-se que as cidades de Santos e São Vicente, embora possuam uma alta porcentagem de coleta de esgoto, apresentam um ICTEM baixo quando comparado com outras cidades da região. Ainda assim, é importante ressaltar que mesmo que a coleta de esgoto atenda toda a população estabelecida regularmente, o esgoto gerado pela parcela da população situada em áreas de ocupação irregular existente nas duas cidades pode continuar a comprometer a qualidade das praias da região (CETESB, 2016). Tabela 3 Informações sobre coleta e tratamento de esgoto e o ICTEM (Índice que leva em consideração aspectos em relação à coleta, afastamento e tratamento de esgoto) nos municípios da RMBS Município População IBGE (2015) Atendimento (%) ICTEM Corpo Receptor Total Urbana Coleta Tratamento Bertioga % 99% 5,24 Rio Itapanhaú Guarujá % 6% 1,59 Enseada/Est. de Santos Cubatão % 100% 6,36 Rio Cubatão Santos % 0% 1,67 Baia de Santos e Canal S. Jorge São Vicente % 18% 2,13 Humaitá, R. Mariana, Samaritá, R. Branco; Insular, Est. de Santos Praia Grande % 0% 1,25 Mar Mongaguá % 100% 7,06 Mar e Rio Aguapeú Itanhaém % 100% 4,00 Rios Poço, Itanhaém e Curitiba Peruíbe % 100% 7,23 Rio Preto Sub-total % 15% - - Fonte: Cetesb, Ano Base: 2015

32 31 Neste trabalho para efeito de análise do atendimento sanitário na região, todas as classificações relativas ao nível de atendimento foram devidas à um cruzamento de dados entre IBGE, plantas de esgotamento sanitário da concessionária de esgoto e imagens de satélite, de maneira similar ao publicado no Relatório Implantação de Sistema de Monitoramento e Previsão da Qualidade da água por Meio de Modelagem Numérica Ambiental e Desenvolvimento de Base de Dados na Bacia Hidrográfica do Estuário de Santos-São Vicente (NPH, 2015), como observase na Tabela 4. Tabela 4 Classificações relativas ao nível de atendimento sanitário Situação Rede Operando Sem Tratamento Submoradia Sem Informação Descrição Setor com rede de esgoto ligada a algum emissário submarino ou ETE (Estação de Tratamento de Esgoto); Setor sem rede de coleta e/ou tratamento de esgoto; Setor classificado pelo IBGE como aglomerado subnormal e sem cobertura pela rede de esgoto, ou classificado com base no conhecimento local e imagens de satélite, além de não ter rede de coleta e/ou tratamento de esgoto; Setor sem informação referente ao esgotamento sanitário, segundo plantas de cobertura de esgoto, normalmente em áreas não urbanizadas. Fonte: NPH, 2015 Portanto, a Figura 11 ilustra o resultado desse cruzamento de dados. Observa-se que na Ilha de São Vicente predomina a classificação Rede Operando, mas é importante ressaltar que, devido à dinâmica costeira da região, qualquer descarga contaminada pode atingir regiões relativamente distantes ao seu ponto de origem, dentro do SESS. Neste sentido, apesar da RMBS possuir de forma geral altos índices de coleta de esgoto, é importante destacar a presença de núcleos de habitações irregulares nos munícipios da região, classificadas neste trabalho como submoradias e ainda áreas urbanizadas sem rede operando, que por não receberem adequado atendimento através de rede coletora de esgoto, pressionam negativamente a qualidade das águas no SESS podendo impactar a balneabilidade das praias. Através da Tabela 5 é possível verificar o número de habitantes conforme o nível de atendimento sanitário nos municípios da RMBS, segundo NPH (2015). É importante ressaltar que 12,6% de toda a população da região está concentrada em habitações irregulares, classificadas neste estudo como submoradias.

33 32 Figura 11 Condições sanitárias no SESS utilizando como base o recorte espacial dos setores censitários Fonte: NPH, 2015 Tabela 5 Número de habitantes por nível de atendimento sanitário nos municípios da RMBS Rede Sem Sem Submoradia Município Operando Tratamento Informação TOTAL Hab. % Hab. % Hab. % Hab. % Hab. Santos , , , , São Vicente , , , , Guarujá , , , , Cubatão , , , , Praia Grande , , , , TOTAL , , , , Fonte: Adaptado de NPH, 2015 Desta maneira, através da Figura 12, observa-se que desde 1999 a CETESB aponta os lançamentos de água de drenagem como fontes de poluição associadas ao saneamento básico, ou seja, contaminadas por esgotos domésticos e que se apresentam ao longo de toda a região do SESS, prejudicando as condições das águas estuarinas e costeiras e consequentemente suas praias.

34 33 Figura 12 Localização das fontes de poluição associadas ao saneamento básico na Baixada Santista em Em laranja as fontes associadas a drenagem Fonte: Cetesb, BALNEABILIDADE Em relação à classificação anual da balneabilidade para as praias, a Tabela 6 e 7 demonstram quais os critérios adotados segundo a CETESB e a OMS, respectivamente, enquanto a Figura 13 ilustra a classificação de todas as praias localizadas na região de estudo nos últimos 10 anos, segundo a CETESB. Os resultados da classificação da CETESB dos últimos dez anos (Figura 13) demonstram que algumas praias de São Vicente como Milionários, Gonzaguinha e Prainha foram classificadas anualmente como de péssima qualidade durante todo o período. Enquanto que em Santos as praias com as piores classificações foram Ponta da Praia e José Menino R. Olavo Bilac. Por outro lado, a praia com melhor qualidade no período foi a praia da Ilha Porchat localizada em São Vicente, entretanto, em alguns anos sua classificação também foi considerada ruim.

35 34 Tabela 6 Especificações da Classificação Anual para as praias com amostragem mensal ÓTIMA Concentração de Enterococcus até 25 em pelo menos 80% do ano BOA Concentração de Enterococcus superior a 100 em até 20% do ano REGULAR Concentração de Enterococcus superior a 100 entre 20% e 30% do ano RUIM Concentração de Enterococcus superior a 100 entre 30% e 50% do ano PÉSSIMA Concentração de Enterococcus superior a 100 em mais de 50% do ano Fonte: Cetesb, 2016 Tabela 7 Critérios de classificação das praias segundo a OMS Classe Percentil 95 Enterococcus UFC/100mL A Muito Boa 40 B Boa De 41 a 200 C Regular De 201 a 500 D Ruim >500 Fonte: Adaptado de WHO, 2013 Município Santos São Vicente Praia Ponta da Praia Aparecida Embaré Boqueirão Gonzaga José Menino R. Olavo Bilac José Menino R. Fred Ozanan Praia da Divisa Itararé Posto 2 Praia da Ilha Porchat Milionários Gonzaguinha Prainha (Av. Santino Brito) Ano Figura 13 Classificação anual das praias de Santos e São Vicente nos últimos 10 anos (amarelo regular, laranja ruim, vermelho péssima, branco sem dados) Fonte: Adaptado de Cetesb, 2016

36 35 Considerando também os critérios de classificação da OMS nos últimos anos, a classificação geral das praias em Santos foi Regular e em São Vicente 50% das praias foram classificadas na categoria Ruim, 33% na Regular e 17% como Boa. Analisando o ano de 2015 (Figura 14), verifica-se que 86% das praias localizadas na cidade de Santos foram classificadas como péssimas e 14% (Aparecida) foram classificadas como ruins. Ainda de acordo com a Figura 14 observando a situação de cada praia em Santos, verifica-se que elas permaneceram próprias para banho apenas entre 35% e 60% do ano de Figura 14 Porcentagem de tempo em situação Própria ou Imprópria em Santos em 2015, por praia Fonte: Cetesb, Ano base: 2015 No mesmo ano na cidade de São Vicente, 4 das 6 praias foram classificadas como péssimas (Praia da Divisa, Milionários, Gonzaguinha e Prainha) e 2 foram classificadas como ruins (Itararé e Praia da Ilha Porchat), como observado na Figura 15. Figura 15 Porcentagem de tempo em situação Própria ou Imprópria em São Vicente em 2015, por praia Fonte: Cetesb, Ano base: 2015

37 36 No caso das praias de Santos e sua provável contaminação oriunda dos canais de drenagem às praias, segundo Coelho (2013), os canais de drenagem de Santos possuem elevadas concentrações de bactérias de origem fecal, contudo, apresentam maiores concentrações de contaminantes em períodos de baixa pluviosidade, fato que pode estar relacionado a uma possível diluição dessas águas em eventos de alta pluviosidade. Os resultados obtidos pelo autor estão representados na Figura 16 e indicam a presença de ligações clandestinas de esgoto, que podem afetar de forma significativa a qualidade ambiental das praias de Santos. Desta forma, os valores apresentados a seguir representam a média ± desvio padrão para cada canal analisado, quando comparados em períodos de alta e baixa pluviosidade (AP versus BP) e a linha tracejada significa o valor máximo estabelecido pela resolução CONAMA 274/00 para classificação como própria para banho, sendo a linha tracejada vermelha referência de 0,2x10 4 UFC/100mL para E.coli e 0,25x10 4 UFC/100mL para Coliformes totais. Figura 16 Resultados das análises de E.coli e Coliformes Termotolerantes (eixo y na escala 10 4 ) Fonte: Coelho, 2013 Portanto, a partir dos resultados obtidos das análises microbiológicas apresentado por Coelho (2013), observa-se que a presença de contaminação de origem fecal em todos os canais de Santos consequentemente o classifica como potencial fonte de contaminação das praias em eventos de abertura de comportas.

38 37 4 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 4.1 CENÁRIO MUNDIAL DA BALNEABILIDADE Em 2008, no documento Water Quality: Development of an index to assess country performance (UNEP, 2008) classificou os países adotando-se como parâmetro a avaliação de qualidade da água (Water Quality Index). Na Tabela 8 estão alguns dos países citados nesse estudo em suas respectivas colocações no ranking em Tabela 8 Water Quality Index - Classificação dos principais países em estudo País Colocação Nova Zelândia 1º Finlândia 2º Lituânia 3º Letônia 4º Eslovênia 5º Suécia 6º Canadá 12º Austrália 30º Brasil 31º Estados Unidos 36º Fonte: Adaptado de EPI, 2008 Segundo a UNEP, em seu relatório Global Metrics for the Environment (2016), 23% dos países e mais de 80% das águas residuais de todo o planeta não recebem qualquer tipo de tratamento antes de serem lançadas de volta ao meio ambiente, fato que implica em altos níveis de poluição, eutrofização das massas de água, altas taxas de coliformes e baixa concentração de oxigênio, causando a morte de muitos animais marinhos. No presente estudo foram avaliados os critérios relacionados a balneabilidade em alguns países e na União Europeia, além de recomendações preconizadas pela OMS (WHO, 2003).

39 Organização Mundial da Saúde De acordo com as Recomendações da OMS (WHO, 2003), estão como critérios de avaliação os valores de percentil 95 e inspeção sanitária, com um período de monitoramento de 5 anos e 100 amostras. Além disso, o resultado da Inspeção Sanitária faz parte do processo de avaliação e classificação de balneabilidade. O fluxograma apresentado na Figura 17 ilustra o cenário ideal, de forma a evitar qualquer tipo de doença relacionada ao contato primário com a água. Vale lembrar que, por serem recomendações, nenhum país tem a obrigatoriedade de adotálas como diretrizes. Figura 17 Fluxograma para avaliação da qualidade das praias de acordo com as recomendações da OMS Fonte: WHO, União Europeia A União Europeia tem como diretriz a E.U. Directive 2006/7/EC (ANON, 2006). Seus critérios de avaliação são valores de percentil 90 e 95, com período de monitoramento de 4 temporadas (Bathing season). Nos países da União Europeia, a prática da inspeção sanitária é

40 39 inserida no plano de monitoramento e define os pontos de amostragem. O plano de monitoramento consiste em: - Identificar as praias de banho; - Traçar o perfil sanitário; - Estabelecer calendário de monitoramento; - Definição do ponto de monitoramento onde houver maior densidade de usuários ou maior risco de poluição. O número de águas balneares em regiões costeiras com boa classificação vem aumentando na EU desde 1991 (Figura 18). Em 2014, 96,8% dessas águas foram classificadas como suficientes ou excelentes. São monitorados 28 países, totalizando águas balneares costeiras e interiores. Figura 18 Porcentagem de águas balneares costeiras na EU por classificação Fonte: EEA, Ano Base: 2014 Segundo a EEA (2014), em 3 países (Chipre, Luxemburgo e Malta) 100% das águas balneares foram classificadas como excelentes. Na Figura 18 observa-se que a porcentagem de águas balneares de boa qualidade aumentou nos últimos 15 anos, decaindo significativamente apenas entre 1994 e 1995 e entre 2009 e 2010, apresentando regularidade ao longo desse período.

41 40 Em 2015, 96,1% das águas balneares costeiras e interiores localizadas na EU, estiveram dentro dos valores mínimos aceitáveis de qualidade da água, sendo 11,7% classificadas como suficientes e 84,4% classificadas como excelentes (Figura 19). Figura 19 Qualidade de águas balneares na EU de 2011 a 2015 Fonte: EEA, Ano Base: Estados Unidos Nos Estados Unidos, a diretriz para os critérios de balneabilidade é dada pela USEPA Ambient Water Quality Criteria (USEPA, 1986) e a avaliação é feita através de média geométrica, com períodos de monitoramento de 30 dias e um número mínimo de 5 amostras, sendo a concentração limite de indicadores fecais específica para cada local e calculada através de densidades máximas individuais com: - Desvio padrão logarítmico da série de dados microbiológicos; - Fator do grau de uso do corpo hídrico avaliado. Segundo relatório publicado em 2013 pelo Conselho de Defesa dos Recursos Naturais (NRDC) do governo dos Estados Unidos sobre a qualidade das águas em 2012, ocorreram poucas melhoras de balneabilidade das praias do país em relação ao ano anterior. Os dados indicam que somente 1% da poluição registrada em praias diminuiu com relação ao ano anterior que teve praias impróprias e segundo o relatório isso ocorreu por causa do menor índice de chuvas. O relatório ainda destaca a necessidade de filtros, sumidouros e outros sistemas para evitar que as tubulações pluviais irregulares e esgoto afetem as áreas balneares causando doenças na população

42 e prejudiquem a qualidade da água nos oceanos e aponta a flexibilização dos indicadores e uma ação menos restritiva de combate as fontes de contaminação pela EPA como responsáveis Canadá O Ministério da Saúde, através do documento Guidelines for Canadian Recreational Water Quality (2012), determina as diretrizes de qualidade da água no País, sendo a avaliação feita através de média geométrica, com um número mínimo de 5 amostras e com frequências de coletas apropriadas para cada diferente local ou região Brasil No Brasil a diretriz é fornecida pela resolução CONAMA nº 274/2000, com critério de avaliação percentual e período de monitoramento de 5 semanas, com 1 amostra/semana, sendo estipulados valores fixos de concentração de indicadores fecais, sendo estes: - Enterococcus: Caracteriza-se pela alta tolerância às condições adversas de crescimento. A maioria das espécies de Enterococcus são de origem fecal humana, embora possam ser isolados de fezes de animais. Este indicador aplica-se somente à águas marinhas; - Escherichia coli: Abundante em fezes humanas e de animais, sendo encontrada em esgotos, efluentes, águas naturais e solos que tenham recebido contaminação fecal recente; - Coliformes fecais: Podem ser encontrados em fezes humanas e de animais, solos, plantas ou quaisquer efluentes que contenham matéria orgânica. Considerando como indicador a bactéria Enterococcus, a praia é dada como imprópria quando a concentração de Enterococcus da última amostra realizada for superior a 400 UFC/100mL ou a média da concentração das últimas 5 amostras for superior a 100 UFC/100mL. Ao fazer uma breve comparação, nota-se que os critérios para avaliação da balneabilidade no Brasil são menos flexíveis e relativamente mais simples e momentâneos por depender de uma única variável, enquanto que nos Estados Unidos esse limite varia para cada local e em países da

43 União Europeia há um plano mais complexo e mais preciso de monitoramento bem como a adoção de políticas de gestão e metas para melhoria da qualidade balnear das praias FONTES DE POLUIÇÃO A qualidade das águas balneares é comprometida uma vez que possa representar algum risco aos banhistas, seja por excesso substâncias tóxicas (derramamento de óleo), alta concentração de metais pesados ou bactérias, como as de origem fecal. São muitos os fatores que influenciam na balneabilidade de uma praia, dos quais destacam-se a fisiografia da praia, suas condições de maré, a ocorrência de chuvas na região e a existência de córregos afluindo ao mar. Além disso, as fontes de poluição podem ter diferentes características, sendo usualmente classificadas segundo sua origem, podendo ser de origem pontual ou difusa (Figura 20). Figura 20 Fontes tópicas (pontuais) e fontes difusas de poluição Fonte: Lopes, 2012

44 43 A poluição por fonte pontual gera impactos concentrados sobre o meio, sendo assim de fácil controle. As Estações de tratamento de esgoto (ETEs), emissários submarinos e um possível vazamento de óleo são exemplos de cargas pontuais. A poluição difusa provém de diversas fontes como lixo acumulado nas ruas e resíduos, orgânicos ou não e atinge grandes áreas, dificultando os controles de quantidade e qualidade dessa carga. Normalmente está relacionada com as enxurradas e a consequente lavagem das cidades, gerando um grande impacto ambiental, principalmente em regiões urbanas com alta densidade populacional (PRODANOFF, 2005). O relatório Inventário Nacional de Qualidade da Água entregue em 1995 ao Congresso Americano, afirmou que 30% dos casos identificados de impactos na qualidade da água são atribuídos às descargas de enxurradas ou de fontes distribuídas (EPA, 1995). Além das fontes de poluição conhecidas, a Baixada Santista possui um forte agravante, que é o elevado número de submoradias, o que implica em descargas de esgoto diretamente na região do Estuário. Através de imagens de satélite foi possível identificar crescimento nas áreas de submoradias na região entre 2003 e Através destas imagens é possível observar o crescimento ocupacional em algumas das submoradias localizadas na região da Baixada Santista (Figuras 21 a 23). Figura 21 Crescimento ocupacional de submoradias localizadas no bairro São Manoel, em Santos Fonte: NPH, 2016

45 44 Figura 22 Crescimento ocupacional de submoradias localizadas na Vila dos Pescadores, em Cubatão Fonte: NPH, 2016 Figura 23 Crescimento ocupacional de submoradias localizadas na Vila Esperança, em Cubatão Fonte: NPH, 2016

46 45 5 METODOLOGIA O presente estudo foi realizado em duas partes: Análise dos dados ambientais e modelagem numérica da qualidade da água na área de estudo. A primeira consiste em uma análise comparativa percentual da relação entre precipitação e balneabilidade das praias em estudo, enquanto a segunda tem como objetivo quantificar a influência das descargas de drenagem na balneabilidade das praias, através de modelagem numérica. 5.1 ANÁLISE PERCENTUAL COMPARATIVA Para a análise comparativa da relação entre precipitação e balneabilidade, foram considerados, através da plataforma AquaSafe (LEITÃO et al., 2015) dados de concentração de Enterococcus coletados semanalmente pela Companhia Ambiental do Estado de São Paulo (CETESB, 2014; 2015) em 13 pontos localizados nas praias de Santos e São Vicente (Tabela 9). Para os 7 pontos localizados nas praias de Santos foram também integrados dados da PMS, aumentando a quantidade total de coletas e consequentemente o nível de precisão da balneabilidade em relação às praias de São Vicente. Também foram considerados dados de chuva oriundos de dois pluviômetros do CEMADEN, ambos localizados dentro da área de estudo e próximo às praias: um localizado na Ponta da Praia e outro no Itararé (Tabela 10). O período de estudo foi de janeiro de 2014 a dezembro de 2015, totalizando dois anos e o equivalente a 104 semanas. A Figura 24 ilustra todos os pontos considerados no presente estudo. Através do software MATLAB foi realizada uma análise percentual comparativa de frequência de ocorrência das concentrações de Enterococcus superiores a 400 UFC/100mL, valor estipulado pela legislação como imprópria para banho a partir de uma única amostra, bem como a frequência de ocorrência da balneabilidade imprópria (quando a média das 5 últimas amostragens é superior a 100 UFC/100mL), ambas, com a precipitação acumulada nas 24, 48 e 72 horas anteriores as amostragens. É importante destacar que foram utilizados dados de chuva de um pluviômetro próximo, localizado no bairro Ponta da Praia, para 4 dos 13 pontos de coleta Ponta da Praia, Aparecida,

47 46 Embaré e Boqueirão e o pluviômetro localizado no Itararé, próximo da divisa de Santos com São Vicemte para os pontos restantes Gonzaga, José Menino (R. Olavo Bilac), José Menino (R. Fred Ozanan), Divisa, Itararé, Ilha Porchat, Milionários, Gonzaguinha e Prainha. Figura 24 Esquematização dos canais de drenagem de Santos e localização dos pontos de coleta CETESB e pluviômetros do CEMADEN Fonte: Cetesb; Cemaden, Elaborado pelo autor Tabela 9 Localização geográfica dos pontos de coleta de balneabilidade CETESB Local Latitude Longitude Ponta da Praia 23 59'10.43"S 46 18'32.19"O Aparecida 23 58'51.54"S 46 18'46.29"O Embaré 23 58'34.68"S 46 19'08.31"O Boqueirão 23 58'21.13"S 46 19'32.20"O Gonzaga 23 58'12.61"S 46 19'58.44"O José Menino (R. Olavo 23 58'07.41"S 46 20'54.29"O Bilac) José Menino (R. Frederico 23 58'07.71"S 46 20'32.31"O Ozanan) Praia da Divisa 23 58'09.30"S 46 21'27.39"O Itararé (Posto 2) 23 58'15.96"S 46 21'56.30"O Praia da Ilha Porchat 23 58'24.32"S 46 22'09.74"O Milionários 23 58'26.09"S 46 22'20.26"O Gonzaguinha 23 58'09.78"S 46 22'52.50"O Prainha (Av. Santino Brito) 23 58'42.00"S 46 23'07.78"O Fonte: Cetesb, 2016

48 47 Tabela 10 Localização geográfica dos pluviômetros automáticos CEMADEN Local Latitude Longitude Ponta da Praia 23 58'51.60"S 46 18'00.00"O Itararé 23 57'54.00"S 46 21'46.80"O Fonte: Cemaden, MODELAGEM NUMÉRICA Utilizando o sistema de modelos MOHID, desenvolvido pelo Instituto Superior Técnico de Lisboa de Portugal (IST), foi adotado um modelo numérico para simular a hidrodinâmica e qualidade da água a fim de avaliar a capacidade de dispersão, diluição e decaimento de Enterococcus, principalmente após eventos de chuva. O modelo numérico utilizado para esta finalidade foi implementado pela equipe de professores do Núcleo de Pesquisas Hidrodinâmicas da Universidade Santa Cecília, que coordenam um projeto mais amplo que têm o objetivo de previsão de qualidade da água em toda a região. Neste projeto já foi feita a calibração e validação do modelo numérico a ser utilizado no presente trabalho (NPH, 2015). O modelo numérico oceanográfico utilizado foi calibrado e validado pelos pesquisadores do NPH (NPH, 2015) e o período simulado foi de seis dias, durante uma maré de sizígia ou de águas vivas. Como o objetivo principal deste estudo é analisar e comparar a influência da poluição difusa na balneabilidade das praias de Santos e São Vicente, não se observou a necessidade da simulação de um ciclo completo de maré. Foram analisados dois cenários principais: o primeiro contendo a simulação das áreas descobertas pela rede de esgoto e das submoradias presentes na região; o segundo contendo uma simulação da descarga dos canais de drenagem, além das áreas descobertas pela rede de esgoto e das submoradias, avaliando-se assim a influência da descarga proveniente dos canais de drenagem em determinado período do ano. Cada um desses dois cenários foi subdividido em três cenários secundários, que variaram em função da taxa de decaimento bacteriano, conhecida como T90. T90 é um parâmetro que representa o tempo necessário, em horas, para o desaparecimento de 90% de uma população de bactérias em determinado ambiente. Na ausência de estudos de decaimentos em regiões tropicais, o T90 para o indicador de contaminação fecal (Enterococcus) foi imposto no modelo numérico com base no trabalho de Pommepuy (2005 apud ISPRA, 2010), no

49 48 qual foram obtidos valores de T90 de 15 horas (céu claro) e 70 horas (céu nublado). Ainda, com intuito de representar a variação horária do T90, considerando os efeitos da incidência dos raios ultravioletas ao longo do dia, foi utilizado o trabalho apresentado por da Wallis (1977 apud ISPRA, 2010), entretanto o autor apresentou valores para coliformes fecais. Nesse sentido foi imposta essa variação horária para obtenção dos valores de T90 para Enterococcus, porém com valores entre 15h e 70h, conforme apresentado na Tabela 11. Tabela 11 Variação horária de T 90 da bactéria Enterococcus Hora T90 (h) 00:00 61,25 01:00 70,00 02:00 70,00 03:00 70,00 04:00 70,00 05:00 70,00 06:00 39,36 07:00 23,32 08:00 18,36 09:00 16,31 10:00 15,29 11:00 15,00 12:00 15,29 13:00 15,88 14:00 16,46 15:00 17,33 16:00 18,36 17:00 19,38 18:00 21,42 19:00 24,05 20:00 27,69 21:00 32,07 22:00 40,82 23:00 51,03

50 49 É importante destacar que este estudo em referência foi realizado na Europa, em uma latitude superior à latitude da região em estudo e, portanto, em regiões com menor incidência da radiação solar. Estudos relativos à taxa de decaimento bacteriano no Brasil e principalmente na região Sudeste são necessários para a obtenção de resultados de simulações numéricas ambientais mais fidedignos. Os cenários adotados estão ilustrados na Figura 25, na qual é possível observar a variação do T90 em função da radiação solar. Figura 25 Variações de T90 da bactéria Enterococcus e cenários simulados Todos os cenários simulados e analisados podem ser observados na Tabela 12. Cenários de Descargas de drenagem 1 2 Tabela 12 Cenários simulados e analisados no presente estudo Cenários T 90 Descargas de drenagem T 90 a Não Variação horária b Não Fixo em 70 horas c Não Fixo em 15 horas a Sim Variação horária b Sim Fixo em 70 horas c Sim Fixo em 15 horas

51 Sistema de modelos MOHID O sistema de modelos MOHID evoluiu para o atual MOHID Water Modeling System, que conta com 40 módulos, 150 mil linhas de programação em ANSI Fortran 95 e possui três programas principais: - MOHID Water: Simulação de processos em corpos d água; - MOHID Land: Modelagem em bacias hidrográficas; - MOHID Soil: Estudo dos processos em meios porosos. Neste trabalho está sendo aplicado o programa MOHID Water, com o objetivo final de simular a circulação hidrodinâmica na região, bem como a dispersão e transporte das cargas de esgoto, de forma a identificar as regiões mais contaminadas, principalmente em eventos de chuvas Grade numérica e batimetria A grade e batimetria adotadas (Figura 26) derivam de um projeto que têm como finalidade a previsão de balneabilidade das águas estuarinas e das praias da região (NPH, 2015). São 4 níveis de grades: - Level 1: Região costeira da Baixada Santista 2 km; - Level 2: Região costeira da Baixada Santista 2 km; - Level 3: Região costeira adjacente ao Estuário de Santos 400 m; - Level 4: Estuário de Santos 80 m. Esta técnica é denominada downscaling e têm como objetivo transferir informações de modelos de larga escala e menos refinados para modelos de pequena escala, tal qual a circulação é simulada considerando não só os efeitos locais, mas também efeitos meteorológicos, por exemplo. Segundo Ribeiro (2012), o modelo 2D na vertical apresenta maior eficiência em termos de tempo de cálculo quando comparado ao modelo 3D. Além disso, a aplicação de um modelo 3D possivelmente não resultaria em diferenças significativas quando comparado ao modelo 2D para este estudo. Os dados de batimetria foram obtidos através da digitalização das Cartas Náuticas de N os 1701 e 1711, da DHN e de informações provenientes do banco de dados do NPH. Na região dos manguezais foi realizado um levantamento das áreas cobertas por esse ecossistema (SAMPAIO et

52 al., 2009), sendo os dados interpolados entre o limite dos manguezais e a margem dos canais ou rios. 51 Figura 26 Grades numéricas utilizadas (à esquerda) e respectivas batimetrias interpoladas nas grades numéricas (à direita), a escala de cores representa a profundidade em metros Fonte: Ribeiro et al., Condições iniciais e de fronteira A grade Level 1 é forçada por uma composição da maré astronômica (obtida através de resultados do modelo global de maré FES 2012), a segunda grade, Level 2, é forçada com os resultados da grade Level 1 somados aos resultados de correntes e maré meteorológica (obtidos do modelo global oceânico do CMEMS). O funcionamento do modelo, bem como as dimensões de cada grade, é ilustrado na Figura 27.

53 52 Figura 27 Sistema de downscaling para simulação da circulação hidrodinâmica na região em estudo Fonte: NPH, Descargas consideradas Foram implementadas no modelo vazões e concentrações de todas as descargas consideradas importantes para o estudo, a fim de obter resultados próximos de dados reais. Um estudo recente (ROVERSI, ROSMAN & HARARI, 2016) apresentou uma análise dos corpos hídricos afluentes ao Sistema Estuarino de Santos São Vicente, ilustrando por exemplo que as águas do Rio Cubatão alcançam a Baía de Santos preferencialmente pela embocadura do Estuário de São Vicente, diferentemente do Rio Quilombo, cujas águas seguem preferencialmente pelo Canal do Porto. No presente trabalho as descargas no modelo hidrodinâmico foram simplificadas e representadas por um único ponto próximo à foz de cada rio, e as vazões utilizadas foram obtidas por meio de médias históricas, com variações mensais e sazonais. As cidades de Santos e São Vicente possuem, respectivamente, 8 e 9 cursos d água monitorados afluentes às praias, dos quais nenhum atendeu ao padrão de qualidade segundo norma

54 53 da Cetesb de 2013 (600 UFC E.coli/100mL) no ano de A partir dos dados obtidos através desse monitoramento e da correlação entre E.coli e Enterococcus foi estimada a concentração de Enterococcus. As descargas das submoradias a serem consideradas foram implementadas em cargas pontuais e estimadas de acordo com o estudo realizado pelo Núcleo de Pesquisas Hidrodinâmicas da Unisanta (NPH, 2015). Esse processo envolveu o cruzamento de mapas georeferenciados através da plataforma ArcGIS contendo dados do IBGE e a cobertura da rede de esgoto, bem como áreas delimitadas das sub-bacias e da rede de drenagem que fazem parte da base de dados do Comitê de Bacias Hidrográficas das Baixada Santista. Além de todo esse material, imagens de satélite e o conhecimento local da equipe do NPH também foram recursos utilizados para esta atividade, bem como, dados fornecidos de vazão horária e de concentração de E.coli do esgoto tratado pela Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo (SABESP), para a caracterização das Estações de Tratamento de Esgoto e de Pré-Condicionamento. Foi simulado um evento de precipitação de duas horas, incluindo abertura das comportas localizadas na orla de Santos. As vazões provenientes dos canais de drenagem foram estimadas segundo Gimiliani et al. (2016). Todas as descargas consideradas na modelagem numérica ambiental estão ilustradas na Figura 28. Figura 28 Localização de todas as descargas consideradas na modelagem numérica ambiental Fonte: NPH, 2015

55 54 6 RESULTADOS E DISCUSSÃO Os resultados obtidos através da análise percentual comparativa e da modelagem numérica de qualidade da água foram concordantes. Ambos apresentaram uma influência considerável das descargas de drenagem na Baía de Santos, enquanto na Baía de São Vicente tanto as descargas em período seco quanto as descargas de drenagem em períodos chuvosos afetam a qualidade da água. 6.1 ANÁLISE PERCENTUAL COMPARATIVA Foram consideradas nesta análise precipitações em horas anteriores às amostras com concentrações superiores à 400 UFC/100mL e anteriores às amostras consideradas impróprias. Os resultados desta análise comparativa para cada uma das praias estão ilustrados nas tabelas a seguir (Tabelas 13 a 25). A partir dos resultados obtidos para cada praia foi possível fazer uma comparação entre as praias localizadas na Baía de Santos e as praias localizadas na Baía de São Vicente, sendo que a última de acordo com os trabalhos anteriores possui uma taxa de renovação das águas menor quando comparada à Baía de Santos. Também foi feita uma análise comparativa do número de amostras referentes a datas em que cada praia foi considerada própria ou imprópria e a concentração de Enterococcus (Tabela 26). Na Ponta da Praia (Tabela 13) há uma forte relação entre altas concentrações de Enterococcus e altos valores de precipitação, principalmente quando se considera a chuva nas 48 horas anteriores às amostras, resultado semelhante ao de um estudo recente deste autor (RUIZ 2015). Enquanto que as amostras dadas como impróprias não apresentam uma relação expressiva com os valores de precipitação nas horas anteriores à coleta.

56 55 Tabela 13 Relação entre chuva e balneabilidade na Ponta da Praia em Santos no período de Ponta da Praia Acumulado 24h (>10mm) Acumulado 48h (>15mm) Acumulado 72h (>20mm) >400 UFC/100mL 21 amostras 25 amostras 24 amostras (30/290 amostras) 70,0% 83,3% 80,0% Imprópria 16 semanas 16 semanas 21 semanas (49/ 104 semanas) 32,7% 32,7% 42,9% Na tabela 14, verifica-se que a praia da Aparecida apresenta resultados semelhantes à Ponta da Praia, apresentando forte relação entre as amostras com concentrações superiores a 400 UFC/100mL e altos valores de precipitação e baixa relação quando consideradas todas as amostras dadas como impróprias. A praia do Embaré também se caracteriza por apresentar uma forte relação entre altos valores pluviométricos e altas concentrações bacterianas (Tabela 15). Tabela 14 Relação entre chuva e balneabilidade na praia da Aparecida em Santos no período de Aparecida Acumulado 24h (>10mm) Acumulado 48h (>15mm) Acumulado 72h (>20mm) >400 UFC/100mL 18 amostras 20 amostras 19 amostras (23/290 amostras) 78,3% 87% 82,6% Imprópria 15 semanas 15 semanas 19 semanas (41/104 semanas) 36,6% 36,6% 46,3%

57 56 Tabela 15 Relação entre chuva e balneabilidade na praia do Embaré em Santos no período de Embaré Acumulado 24h (>10mm) Acumulado 48h (>15mm) Acumulado 72h (>20mm) >400 UFC/100mL 18 amostras 22 amostras 21 amostras (28/290 amostras) 69,2% 84,6% 80,8% Imprópria 20 semanas 19 semanas 22 semanas (48/104 semanas) 41,7% 39,6% 45,8% É possível observar que a maior relação se apresenta no acumulado das 48 horas anteriores à coleta para as três praias (Ponta da Praia, Aparecida e Embaré). As praias do Boqueirão e do Gonzaga, por sua vez, apresentaram a maior relação nas 72 horas anteriores à coleta (Tabelas 16 e 17). Na primeira, 26 das 28 amostras apresentam uma precipitação de pelo menos 20 mm nas 72 horas antecedentes à coleta, enquanto na segunda, foram 33 em 38 amostras. Tabela 16 Relação entre chuva e balneabilidade na praia do Boqueirão em Santos no período de Boqueirão Acumulado 24h (>10mm) Acumulado 48h (>15mm) Acumulado 72h (>20mm) >400 UFC/100mL 21 amostras 25 amostras 26 amostras (28/290 amostras) 75,0% 89,3% 92,9% Imprópria 19 semanas 19 semanas 23 semanas (46/104 semanas) 41,3% 41,3% 50,0%

58 57 Tabela 17 Relação entre chuva e balneabilidade na praia do Gonzaga em Santos no período de Gonzaga Acumulado 24h (>10mm) Acumulado 48h (>15mm) Acumulado 72h (>20mm) >400 UFC/100mL 30 amostras 31 amostras 33 amostras (38/290 amostras) 78,9% 81,6% 86,8% Imprópria 19 semanas 24 semanas 32 semanas (50/ 104 semanas) 38% 48% 64% As duas praias localizadas no José Menino (Tabelas 18 e 19) também apresentam forte relação, acima de 70% e 80% respectivamente, nas 24, 48 e 72 horas antecedentes à coleta. Tabela 18 Relação entre chuva e balneabilidade na praia do José Menino (R. Olavo Bilac) em Santos no período de José Menino (R. Olavo Bilac) Acumulado 24h (>10mm) Acumulado 48h (>15mm) Acumulado 72h (>20mm) >400 UFC/100mL 29 amostras 29 amostras 31 amostras (39/290 amostras) 74,4% 74,4% 79,5% Imprópria 18 semanas 21 semanas 26 semanas (48/ 104 semanas) 37,5% 43,8% 54,2%

59 58 Tabela 19 Relação entre chuva e balneabilidade na praia do José Menino (R. Fred Ozanan) em Santos no período de José Menino (R. Fred Ozanan) Acumulado 24h (>10mm) Acumulado 48h (>15mm) Acumulado 72h (>20mm) >400 UFC/100mL 24 amostras 25 amostras 25 amostras (29/290 amostras) 82,8% 86,2% 86,2% Imprópria 18 semanas 21 semanas 28 semanas (49/ 104 semanas) 37,5% 43,8% 57,1% É importante destacar que, devido às coletas realizadas pela prefeitura, foram realizadas 290 coletas nas praias de Santos neste período de dois anos, enquanto em São Vicente foram 104 amostragens. Portanto as praias de Santos apresentam resultados mais representativos para essa análise quando comparadas com as praias de São Vicente. Observando ainda os resultados, as praias de São Vicente localizadas na Baía de Santos (Divisa, Itararé e Ilha Porchat) raramente apresentam concentrações superiores ao limite estabelecido pela norma para que a praia seja dada como imprópria por uma única amostra, como pode ser observado nas Tabelas 20, 21 e 22.

60 59 Tabela 20 Relação entre chuva e balneabilidade na praia da Divisa em São Vicente no período de Divisa Acumulado 24h (>10mm) Acumulado 48h (>15mm) Acumulado 72h (>20mm) >400 UFC/100mL 5 amostras 5 amostras 5 amostras (7/104 amostras) 71,4% 71,4% 71,4% Imprópria 16 semanas 20 semanas 24 semanas (51/ 104 semanas) 31.4% 39.2% 47.1% Tabela 21 Relação entre chuva e balneabilidade na praia do Itararé em São Vicente no período de Itararé Acumulado 24h (>10mm) Acumulado 48h (>15mm) Acumulado 72h (>20mm) >400 UFC/100mL 3 amostras 3 amostras 3 amostras (3/104 amostras) 100% 100% 100% Imprópria 11 semanas 14 semanas 16 semanas (30/ 104 semanas) 36,7% 46,7% 53,3%

61 Tabela 22 Relação entre chuva e balneabilidade na praia da Ilha Porchat em São Vicente no período de Ilha Porchat Acumulado 24h (>10mm) Acumulado 48h (>15mm) Acumulado 72h (>20mm) >400 UFC/100mL 1 amostras 1 amostras 1 amostras (2/104 amostras) 50% 50% 50% Imprópria 11 semanas 16 semanas 18 semanas (32/ 104 semanas) 34,4% 50% 56,3% Enquanto que as praias localizadas na Baía de São Vicente são consideradas como impróprias na maior parte do tempo, atingindo o limite de 400UFC/100mL em aproximadamente uma a cada 5 amostras. Observa-se também que estas praias não apresentam uma forte relação entre altas concentrações bacterianas e altas precipitações. Isso se dá provavelmente porque a região é muito afetada por descargas de esgoto provenientes do interior do estuário e também pela ausência de comportas na sua rede de drenagem afluente às praias. Os resultados da análise para estas praias estão ilustrados nas Tabelas 23, 24 e 25. Tabela 23 Relação entre chuva e balneabilidade na praia dos Milionários em São Vicente no período de Milionários Acumulado 24h (>10mm) Acumulado 48h (>15mm) Acumulado 72h (>20mm) >400 UFC/100mL 13 amostras 15 amostras 16 amostras (22/104 amostras) 59.1% 68.2% 72.7% Imprópria 23 semanas 29 semanas 38 semanas (89/ 104 semanas) 25,8% 32,6% 42,7%

62 Tabela 24 Relação entre chuva e balneabilidade na praia do Gonzaguinha em São Vicente no período de Gonzaguinha Acumulado 24h (>10mm) Acumulado 48h (>15mm) Acumulado 72h (>20mm) >400 UFC/100mL 14 amostras 13 amostras 14 amostras (20/104 amostras) 70% 65% 70% Imprópria 23 semanas 30 semanas 39 semanas (89/ 104 semanas) 25,8% 33,7% 43,8% Tabela 25 Relação entre chuva e balneabilidade na prainha em São Vicente no período de Prainha Acumulado 24h (>10mm) Acumulado 48h (>15mm) Acumulado 72h (>20mm) >400 UFC/100mL 10 amostras 11 amostras 14 amostras (21/104 amostras) 47,6% 52,4% 66,7% Imprópria 22 semanas 26 semanas 35 semanas (80/ 104 semanas) 27,5% 32,5% 43,8% Verifica-se, através das Tabelas 23 a 25, que as praias localizadas na Baía de São Vicente (Milionários, Gonzaguinha e Prainha) apresentaram altos valores de Enterococcus durante o ano todo, o que evidentemente afeta a balneabilidade dessas praias. Este fato também pode ser observado na Figura 29, que ilustra a porcentagem de tempo em que as praias foram dadas como

63 62 própria para banho no período de estudo, enquanto a Figura 30 ilustra a relação entre elevadas concentrações de Enterococcus (superiores à 400 UFC/100 ml) e altos valores de precipitação para as 24, 48 e 72 horas antecedentes à coleta. Figura 29 - Balneabilidade das praias da região no período de estudo ( ) Figura 30 Relação entre altas concentrações de Enterococcus e altos índices pluviométricos

64 63 Na Figura 30, observa-se fortes correlações entre a ocorrência de altas concentrações e altos valores de precipitação para as praias localizadas na Baía de Santos (50% a 100%), enquanto que para as praias localizadas na Baía de São Vicente não há uma relação representativa (47,6% a 72,7%). Considerando todas as amostras impróprias, é possível observar que não há uma forte relação para a Baía de Santos (31,4% a 64%) ou para a Baía de São Vicente (25,8% a 43,8%). Quando é feita uma comparação entre a balneabilidade das praias de São Vicente localizadas na Baía de Santos e localizadas na Baía de São Vicente, é possível verificar que a fisiografia da praia, responsável por interferir na hidrodinâmica, é um fator importante também a ser considerado na qualidade das águas da região em estudo. Observa-se também que as vezes uma praia pode ser dada como imprópria devido à média das últimas 5 amostras, e a mesma apresentar baixas concentrações de Enterococcus. Isso ocorre porque esta metodologia considera coletas que variaram em um horizonte temporal de aproximadamente duas semanas (para as praias de Santos) até um mês (para as praias de São Vicente) anteriores à amostra atual. A Tabela 26 a seguir ilustra o número de semanas em que cada praia ficou imprópria e em quantas dessas amostras a concentração de Enterococcus observada foi regular (inferior 100 UFC/100mL) ou baixa (inferior a 50 UFC/100mL). Na mesma Tabela é possível verificar o número de semanas em que cada praia foi classificada como própria, bem como quantas dessas amostras apresentaram altas concentrações de Enterococcus, superior a 200 UFC/100mL.

65 Tabela 26 Comparação entre o número de semanas impróprias e as concentrações de Enterococcus na área de estudo no período Praia Nº semanas próprias N º amostras >200 UFC/100mL Nº semanas impróprias Nº amostras <50 UFC/100mL Ponta da Praia ,6% ,7% Aparecida ,8% ,4% Embaré ,6% ,0% Boqueirão ,6% ,0% Gonzaga ,6% ,0% José Menino (R. Olavo Bilac) ,6% ,6% José Menino (R. Fred Ozanan) ,6% ,8% Divisa ,7% ,1% Itararé ,4% ,7% Ilha Porchat ,0% ,0% Milionários ,7% ,3% Gonzaguinha ,0% ,6% Prainha ,0% ,5% Todas as praias apresentaram uma porcentagem expressiva de amostras impróprias que apresentaram baixos valores de Enterococcus (21,3% a 50%), sendo que a praia que apresentou a menor relação entre o número de semanas imprópria e baixas concentrações microbiológicas foi a praia dos Milionários, em São Vicente (21,3%). Nessa praia, verifica-se que em 19 das 89 semanas

66 65 em que a praia foi considerada imprópria, a concentração de Enterococcus foi inferior a 50 UFC/100mL. A praia da Ilha Porchat apresentou a maior relação, sendo que das 32 semanas em que foi considerada imprópria, a concentração foi inferior a 50 UFC/100mL em 16. Foram menos frequentes as ocorrências de altas concentrações microbiológicas em semanas que a praia foi considerada própria, observando-se assim que o método utilizado é bastante conservador. Mesmo assim, é importante destacar que esta é a pior situação, uma vez que o número de pessoas que entram em contato prolongado com a água tende a ser maior, assim como a probabilidade de ocorrência de doenças transmitidas através deste contato. 6.2 MODELAGEM NUMÉRICA Os valores de T90 fixos adotados foram os valores máximo e mínimo da variação diária (15 horas e 70 horas), que representam a pior e a melhor situação, respectivamente. Os resultados dos cenários simulados podem ser analisados a seguir (Figura 31 a Figura 36) Taxa de decaimento bacteriano variável A Figura 31 apresenta os resultados do modelo, considerando uma taxa de decaimento bacteriano variável ao longo do dia, devido à incidência de radiação solar. Nota-se que as descargas de drenagem geram impactos consideráveis na região da Baía de Santos, enquanto que a região da Baía de São Vicente não apresentou grandes variações nas concentrações bacterianas.

67 66 (a) (b) Figura 31 Resultados do modelo numérico considerando T 90 variável. (a) sem considerar as cargas da drenagem urbana; (b) considerando as cargas da drenagem urbana A Figura 32 ilustra resultados de série temporal do modelo para alguns dos pontos durante um período curto, correspondente a um evento de precipitação e abertura das comportas localizadas na cidade de Santos. É possível verificar que a praia dos Milionários, localizada na Baía de São Vicente, não apresentou variações representativas na concentração de Enterococcus. As outras três praias estão localizadas na Baía de Santos, sendo a praia da Ilha Porchat pertencente ao município de São Vicente. Nestas, é possível observar a influência das descargas provenientes da drenagem urbana. As praias da Ilha Porchat e do Gonzaga apresentaram um decaimento bacteriano relativamente lento após as descargas, enquanto a Ponta da Praia apresentou um pico de concentração bem definido. Vale ressaltar que o cenário com T90 variável ao longo do dia,

68 67 representa o cenário mais próximo da realidade, apresentando variações na qualidade da água durante todo período. As altas concentrações de Enterococcus na Ponta da Praia e na praia dos Milionários em períodos de baixa ou nenhuma pluviosidade estão associadas a descargas no estuário. Figura 32 Séries temporais de concentrações bacterianas durante um evento de precipitação, considerando uma taxa de decaimento bacteriano variável Taxa de decaimento bacteriano fixa em 70 horas A Figura 31 apresenta os resultados do modelo considerando uma taxa de decaimento bacteriano fixa ao longo do dia (70 horas). No presente cenário, observa-se que as descargas de drenagem não provocaram alterações consideráveis na concentração de Enterococcus nas praias da baía de São Vicente, e sim naquelas localizadas na cidade de Santos. Quando comparado ao cenário anterior (Taxa de decaimento variável), apresenta-se uma situação mais crítica, com concentrações maiores da ordem de 10³ Enterococcus em 100mL, o que é perfeitamente compreensível uma vez que neste cenário consideramos um decaimento mais lento em todo o ambiente.

69 68 (a) (b) Figura 33 Resultados do modelo numérico considerando T 90 fixo em 70 horas. (a) sem considerar as cargas da drenagem urbana; (b) considerando as cargas da drenagem urbana Como observado anteriormente, na Figura 32, é possível verificar que as praias localizadas na cidade de Santos apresentaram maiores variações, enquanto que as praias de São Vicente (Milionários e Ilha Porchat) não apresentaram variação expressiva. É possível verificar também concentrações de ordem de grandeza maior quando comparadas ao primeiro cenário, como foi demonstrado na Figura 31.

70 69 Figura 34 Séries temporais de concentrações bacterianas durante um evento de precipitação, considerando uma taxa de decaimento bacteriano fixa em 70 horas Taxa de decaimento bacteriano fixa em 15 horas A Figura 33 apresenta os resultados do modelo considerando uma taxa de decaimento bacteriano fixa ao longo do dia (15 horas). Assim como os cenários citados anteriormente, é possível evidenciar que as praias localizadas na Baía de São Vicente encontram-se contaminadas até mesmo em períodos de baixa ou nenhuma pluviosidade. É possível identificar também que as praias localizadas na Baía de Santos apresentam, em eventos de precipitação, grandes variações na concentração de Enterococcus em todos os cenários analisados.

71 70 (a) (b) Figura 35 Resultados do modelo numérico considerando T 90 fixo em 15 horas. (a) sem considerar as cargas da drenagem urbana; (b) considerando as cargas da drenagem urbana Através da Figura 34 o mesmo padrão observado nos cenários analisados anteriormente é observado. É importante destacar que neste cenário hipotético a concentração bacteriana se mantém abaixo do limite de 100 UFC/mL nas praias da Baía de Santos, sem considerar as descargas da drenagem urbana e na Baía de São Vicente acima de 100 UFC/ml. Em eventos de precipitação, a concentração de Enterococcus atinge o ápice logo após a abertura das comportas e decai rapidamente. Na Baía de São Vicente ainda há contaminação uma vez que as concentrações nessa região são mais elevadas quando comparadas com as concentrações na Baía de Santos, embora nesse cenário elas ainda sejam de menor grandeza quando comparadas aos dois cenários analisados anteriormente.