PROGRAMA DE MONITORAMENTO LIMNOLÓGICO E QUALIDADE DA ÁGUA DA PCH PARACAMBI - RJ RELATÓRIO TÉCNICO. Monitoramento Rio Ribeirão das Lajes Rio Guandu

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1 PROGRAMA DE MONITORAMENTO LIMNOLÓGICO E QUALIDADE DA ÁGUA DA PCH PARACAMBI - RJ RELATÓRIO TÉCNICO Monitoramento Rio Ribeirão das Lajes Rio Guandu Março de 2011 Coordenação: Dra. Christina Castelo Branco AV. PASTEUR 458, CEP: RIO DE JANEIRO - TEL/FAX:

2 Sumário 1. Resumo Introdução Área de Estudo Métodos Análises Químicas e Físicas Bacteriológico Coliformes Resultados das Variáveis Físicas, Químicas e Biológicas Alcalinidade Cálcio e Magnésio Cloreto Total Demanda Química de Oxigênio DQO Demanda Bioquímica de Oxigênio DBO Dureza Total Fenóis Totais Fósforo Total Oxigênio Dissolvido Potencial Hidrogeniônico ph Potássio Série de Nitrogênio (Amônio, Nitrato, Nitrito) Sílica Solúvel Sódio Sulfato Alumínio Dissolvido Ferro Dissolvido Balanço Iônico Resultados das Variáveis Físicas Temperatura Transparência Disco de Secchi Turbidez Condutividade Elétrica Série de Sólidos Resultados das Variáveis Biológicas Bacteriológico Coliformes Totais e Coliformes Termotolerantes Referências ii

3 ANEXO I Índices de Figuras Figura 1 Precipitação acumulada no período de coleta... 3 Figura 2 Localização dos pontos amostrais no rio Ribeirão das Lajes e Guandu... 5 Figura 3 a) Pontos de coleta RLG1, b) RLG2, c) RLG3, d) RLG Figura 4 Ponto amostral RLG Figura 5 Pontos amostrais RLG6 e RLG Figura 6 Diagrama unifilar do sistema Ribeirão das Lajes/Guandu Figura 7 Bactérias do grupo coliformes Figura 8 Valores de alcalinidade total Figura 9 Concentrações de (a) magnésio e (b) cálcio Figura 10 Concentrações de cloreto total Figura 11 Concentrações da demanda química de oxigênio DQO Figura 12 Demanda bioquímica de oxigênio DBO Figura 13 Valores de dureza total Figura 14 Concentrações de fenóis totais Figura 15 Concentrações de fósforo total Figura 16 Concentrações de oxigênio dissolvido Figura 17 Valores de ph Figura 18 Concentrações de potássio Figura 19 Concentrações de (a) amônio, (b) nitrito, (c) nitrato Figura 20 Concentração de sílica Figura 21 Concentração de sódio Figura 22 Concentração de sulfato Figura 23 Concentração de alumínio Figura 24 Concentrações de ferro dissolvido Figura 25 Diagrama de Piper dos pontos amostrais Figura 26 Concentrações dos aníons e cátions nos pontos amostrais Figura 27 Diagrama de Durov para os sete pontos amostrais Figura 28 Variação da temperatura nos meses de fevereiro e março de Figura 29 Variação da transparência Figura 30 Valores da turbidez Figura 31 Valores de condutividade elétrica Figura 32 Concentrações de (a) sólidos totais (ST), (b) sólidos suspensos totais (SST) e (c) sólidos dissolvidos totais (SDT) Figura 33 Valores de coliformes termotolerantes Figura 33 Valores de coliformes totais iii

4 Índice de tabelas Tabela 1 Resolução CONAMA 357/2005 para corpos de água de ambiente lótico Tabela 2 Coordenadas dos pontos amostrais... 2 Tabela 3 Resultados das Variáveis físicas, químicas e biológicas. Valores em vermelho são violações de acordo com a resolução CONAMA 357/ Tabela 4 Classificação da dureza da água iv

5 1. Resumo O presente relatório abrange campanhas amostrais realizadas em fevereiro e março de 2011, em sete pontos amostrais na porção do rio Ribeirão das Lajes e do rio Guandu localizados no munícipio de Paracambi, Japeri e Seropédica RJ. Levando em consideração sua relevância para análise da qualidade da água, foram monitoradas as seguintes variáveis: alcalinidade, alumínio dissolvido, amônio total, cálcio, cloreto total, coliformes termotolerantes, coliformes totais, condutividade elétrica, DBO, DQO, Dureza, fenóis totais, ferro dissolvido total, fósforo total, magnésio, nitrato, nitrito, oxigênio dissolvido, ph, potássio, sílica, sódio, sólidos dissolvidos totais, sólidos suspensos totais, sólidos totais, sulfato, temperatura, transparência, turbidez. Os dados analisados demonstraram uma assinatura hidroquímica e limnética diferenciadas para os rios Ribeirão das Lajes e Guandu causados possivelmente pelo regime pluviométrico e por afluentes importantes do rio Guandu. O rio Ribeirão das Lajes apresentou uma resposta de maior estabilidade ao regime pluviométrico diferentemente do rio Guandu que alterou consideravelmente o seu perfil físico e químico no mês de março, período de maior pluviosidade. As variáveis que apresentam violação da resolução CONAMA 357/2005 para corpos de água da Classe II foram fenóis totais, fósforo total, alumínio dissolvido, ferro dissolvido, ph, coliformes termotolerantes e turbidez. Cabe ressaltar as altas concentrações de fenóis totais em todos os pontos amostrais, principalmente nos pontos RLG6 e RLG7, localizados no rio Guandu. A poluição oriunda principalmente dos rios Poços/Queimados e Cabuçu/Ipiranga, fato constatado nos monitoramentos realizados pela CEDAE e FEEMA (ANA, 2005), afeta as duas lagoas artificiais situadas a montante da tomada d água, concentrando e agravando as já comprometidas condições de qualidade da água. Essas bacias drenam uma área total de 224,10 km 2, sendo 177,70 km 2 correspondente à dos rios Poços/Queimados e 46,40 km 2, à dos rios Cabuçu/Ipiranga, totalizando um contingente populacional superior a habitantes. Essas bacias são também receptoras dos efluentes industriais provenientes do Polo Industrial de Queimados. 1

6 2. Introdução A análise de qualidade da água é de extrema importância para sua utilização uma vez que concentrações anômalas de determinado elemento podem causar prejuízos à saúde pública e ao meio ambiente (Tabela 1). Tabela 1 Resolução CONAMA 357/2005 para corpos de água de ambiente lótico. CONAMA 357/2005 Classe Variáveis Unidade Alumínio Dissolvido mg.l -1 Al 0,1 0,2 0,2 Cloreto total mg.l -1 Cl Coliformes Termotolerantes UFC Fenóis Totais* mg.l -1 C 6 H 5 OH 0,003 0,003 0,01 Ferro Dissolvido mg.l -1 Fe 0,3 0,3 5 Fluoreto Total µg.l -1 F 1,4 1,4 1,4 Fósforo Total mg.l -1 P 0,1 0,1 0,15 Níquel Total mg.l -1 Ni 0,025 0,025 0,025 Nitrato mg.l -1 N Nitrito mg.l -1 N Nitrogênio Amoniacal Total** mg.l -1 N 3,7 3,7 13,3 Oxigênio Dissolvido mg.l -1 > 6,0 > 5,0 > 4,0 ph 6,0 a 9,0 6,0 a 9,0 6,0 a 9,0 Sólidos Dissolvidos Totais mg.l Sulfato mg.l -1 - SO Turbidez NTU *substâncias que reagem com 4-aminoantipirina, **para ph 7,5 3. Área de Estudo As campanhas amostrais foram realizadas nos dias 10 de fevereiro e 1 de março de 2011 na porção do rio Ribeirão das Lajes e do rio Guandu localizados no munícipio de Paracambi, Japeri e Seropédica RJ. Foram escolhidos sete pontos amostrais distintos (Tabela 2), denominados ponto RLG1, RLG2 a jusante do empreendimento e RLG3, RLG4, RLG5, RLG6 e RLG7 à montante do empreendimento. Os pontos escolhidos (Tabela 2) se encontram em pontos estratégicos dos rios, passíveis de serem amostrados de pontes (Vide Anexo I), possibilitando uma agilização do processo de amostragem e uma minimização do tempo de deslocamento entre os pontos. Tabela 2 Coordenadas dos pontos amostrais UTM Zona Longitude Latitude RLG1 23k m L ,36 m S RLG2 23k m L m S RLG3 23k m L m S RLG4 23k m L m S RLG5 23k m L m S RLG6 23k m L m S RLG7 23k m L m S 2

7 3.1. Clima O clima característico é tropical úmido com temperatura média anual entre 20 C e 27 C e elevados índices pluviométricos, cuja média anual varia de 1000 mm a 2300 mm. O período de precipitação pluviométrica máxima vai de novembro a março e o de mínima, de junho a agosto, sendo que julho é o mês mais seco, com precipitação média mensal de 50 mm, e janeiro, o mais chuvoso, com média mensal de 300 mm (Figura 1a e 1b). O mês de fevereiro e inicio de março apresentaram baixa precipitação conforme Figura 1. a) b) Figura 1 Precipitação acumulada no período de coleta, a) fevereiro e b) início de março. Fonte: CPTEC 3.2. O Rio Ribeirão das Lajes Guandu O rio Guandu, principal curso d água da bacia da baía de Sepetiba, drena uma bacia com área de Km 2. É formado pelo rio Ribeirão das Lajes que passa a se chamar rio Guandu a partir da confluência com o rio Santana, na altitude 30 m. O rio Guandu tem como principais afluentes, os rios Santana, São Pedro, Poços/Queimados e Ipiranga. O seu curso final retificado leva o nome de canal de São Francisco. O percurso rio Ribeirão das Lajes-Guandu-canal de São Francisco até a foz totaliza 48 Km (Figura 2). O trecho rio Ribeirão das Lajes-rio Guandu desde a usina de Pereira Passos até as barragens da CEDAE, que totaliza um percurso de 38 km, margeia as áreas urbanas de Japeri e Engenheiro Pedreira, situadas em sua margem esquerda, e mais abaixo, áreas do município de Seropédica. Pouco abaixo do distrito de Japeri, recebe pela margem esquerda o rio São Pedro, afluente em bom estado de conservação, mas cuja foz vem sendo degradada pela exploração de areia. Na altura de Engenheiro Pedreira há um depósito de lixo em sua margem esquerda (Figura 3). A jusante da via Dutra, o curso do rio Guandu segue rumo sul margeando áreas de pastagem até a localidade urbana de Campo Lindo em Seropédica, situada em correspondência com as barragens da CEDAE (Figura 4). 3

8 A montante da ponte da antiga estrada Rio-São Paulo situa-se a ilha da CEDAE, onde o Guandu se divide em dois braços. Em ambos há barragens pertencentes à CEDAE, e é parte da estrutura de captação do sistema Guandu. Unida ao braço leste encontra-se a lagoa do Guandu, corpo d água formado por uma das barragens da CEDAE. Nesta lagoa desembocam os rios dos Poços/Queimados e Ipiranga, ambos poluídos por esgotos domésticos, efluentes industriais e lixo. A lagoa encontra-se por vezes tomada de macrófitas, e exala mau cheiro (Figura 5). A captação da CEDAE é feita na comporta leste através de um túnel onde são aduzidos cerca de 45 m 3.s -1. A jusante da ilha da CEDAE, o Guandu atravessa um pequeno trecho com leito pedregoso, formando uma corredeira. A seguir, toma o rumo sudoeste, e percorre cerca de 9 km até adentrar no canal de São Francisco, seguindo por 15 km até desaguar na baía de Sepetiba. A zona da foz é ocupada por manguezais e nela encontra-se um delta em formação. Na Figura 6 podemos observar um esquema simplificado do sistema dos rios Ribeirão das Lajes/Guandu. 4

9 Figura 2 Localização dos pontos amostrais no rio Ribeirão das Lajes e Guandu. Fonte: Google Earth. 5

10 a) b) c) d) Figura 3 a) Pontos de coleta estabelecidos como RLG1, b) RLG2, c) RLG3, d) RLG4. Fonte: Google Earth. 6

11 Figura 4 Ponto amostral RLG5. Fonte: Google Earth. Figura 5 Pontos amostrais RLG6 e RLG7. Fonte: Google Earth. 7

12 Figura 6 Diagrama unifilar do sistema Ribeirão das Lajes/Guandu com os pontos de coleta. 8

13 4. Métodos Os métodos analíticos para determinação das varáveis físicas, químicas e microbiológicas atenderam às determinações das normas nacionais que disciplinam a matéria, da edição mais recente da publicação Standard Methods for the Examination of Waterand Wastewater, de autoria das instituições American Public Health Association (APHA), American Water Works Association (AWWA) e Water Environment Federation (WEF), das normas publicadas pela ISO (International Standardization Organization), das normas da ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas) e das normas técnicas que disciplinam cada matéria. As amostras de água foram coletadas na subsuperfície, armazenadas em frascos adequados, previamente esterilizados, refrigeradas e transportadas até a Universidade Federal do Estado do Rio de Janeiro UNIRIO onde ficam armazenadas até o processamento das análises Análises Químicas e Físicas Para as espécies químicas amônio, brometo, cálcio, cloreto, fluoreto, potássio, sódio, sulfato foram realizadas por análise de cromatografia iônica. As análises cromatográficas são realizadas num cromatógrafo modelo ICS-1000 (Dionex Sunnyvale, CA) equipado com bomba isocrática. O volume de injeção da amostra é de 500 µl, as colunas analíticas incluíam uma pré-coluna Dionex AG14, AS14A (50x4 mm), e coluna analítica Dionex CS12A, CG12A (250x4 mm). Detecção obtida por um detector de condutividade célula D56 Dionex com volume interno de 1,0 µl. A condutividade do eluente foi suprimida através das supressoras Dionex ASRS300 e CSRS-Ultra II (4 mm) no modo de regeneração por auto supressão, aplicando-se uma corrente ao supressor de 45 ma. A aquisição e tratamento de dados foram obtidos através do software Chromelleon 6.7 (Dionex). A temperatura da água, condutividade elétrica, concentração de oxigênio dissolvido e salinidade foram mensuradas com uma sonda multiparamétrica YSI 85. A turbidez foi medida com um turbidímetro INSTRUTHERM TD300 e o ph com um phmetro WTW i30. As variáveis alumínio dissolvido, ferro total, DQO, fenóis totais, fósforo total e sílica solúvel foram determinados em um espectrofotômetro UV/VIS MICRONAL B572 conforme metodologia específica para cada parâmetro Bacteriológico Coliformes Desde o início da bacteriologia sanitária, marcada pela observação de Escherich em 1885, de que o Bacillus coli (Escherichia coli) poderia ser usado como indicador de na avaliação da contaminação fecal da água. As bactérias do grupo coliforme têm sido extensivamente utilizadas na avaliação da qualidade das águas, sendo até hoje o parâmetro microbiológico básico incluído nas legislações relativas a águas para consumo humano. Para a avaliação das condições sanitárias de uma água, utilizam-se bactérias do grupo coliforme, que atuam como indicadores de poluição fecal, pois estão sempre presentes no trato intestinal humano de outros animais de sangue quente, sendo eliminadas em grandes números pelas fezes. A presença de coliformes na água indica poluição, com o risco potencial da presença de 9

14 organismos patogênicos, e uma vez que são mais resistentes na água do que as bactérias patogênicas de origem intestinal. Os microrganismos patogênicos (Figura 2) são representados pelo grupo de coliforme total e fecal que quando presentes indicam que a água distribuída é um risco para a saúde humana. O grupo de coliformes totais é definido segundo a Portaria n 518 no Art. 4 das definições, no item VI como: Coliformes Totais: grupo de bactérias constituído por bacilos gram-negativos, aeróbios ou anaeróbios facultativos, não formadores de esporos, oxidase-negativos, capazes de crescer na presença de sais biliares ou outros compostos ativos de superfície (surfactantes). Possuem propriedades similares de inibição de crescimento, e que fermentam a lactose com produção de aldeído, ácido e gás a 35 C em horas. O grupo inclui os seguintes gêneros: Escherichia, Citrobacter, Enterobacter e Klebisiela. Coliformes Fecais ou Termotolerantes: são coliformes capazes de se desenvolver e fermentar a lactose com produção de ácido e gás à temperatura de 44,5 ± 0,2 C em 24 horas. O principal componente deste grupo é Escherichia coli, sendo que alguns coliformes do gênero Klebisiela também apresentam essa capacidade. Figura 7 Bactérias do grupo coliformes. São coletados 500 ml de amostra de água em recipiente estéril, conservadas a 4 C sendo o exame realizado em menos de 24 horas utilizando a técnica da membrana filtrante, o permite a contagem de todas as bactérias presentes em volumes de 100 ml de água. A prova de Coliformes pelo método da Membrana Filtrante consiste em passar um volume conhecido de água através de uma membrana de 0,45 m de porosidade e 47 mm de diâmetro, e, então, colocar o filtro em um meio de cultura em uma placa de Petri. Cada bactéria retida pelo filtro se desenvolve e forma uma pequena colônia. O resultado de crescimento bacteriano após o período de incubação específico é expresso em unidade formadora de colônia (UFC) em 100 ml, considerando-se os possíveis fatores de diluições utilizados. A equação para calcular a densidade de coliformes em um filtro de membrana única: 10

15 Nota: "ml de amostra" refere-se ao volume real da amostra, e não ao volume de diluição. Se o crescimento abrange toda a área da membrana ou de uma parcela da mesma, e as colônias não são discretas, resultados do relatório como crescimento confluente com ou sem coliformes. Crescimento confluente é definido como crescimento bacteriano contínuo cobrindo toda a superfície da membrana. Se o número total de colônias (coliformes + não coliformes) for superior a 200 por membrana ou as colônias são muito indistintas para a contagem exata, o relatório do resultado como "demasiado numeroso para contar (DNPC). Em ambos os casos, devem-se executar uma nova amostragem utilizando uma diluição que proporcione cerca de 50 colônias de coliformes e não mais de 200 colônias de todos os tipos. A contagem de coliformes termotolerantes é empregada como indicador de contaminação fecal, ou seja, de condições higiênico-sanitárias, pois se presume que a população desse grupo é constituída por alta proporção de E. coli que tem seu habitat exclusivo no trato intestinal do ser humano e de outros animais homeotérmicos. Assim, sua presença indica possibilidade de ocorrerem patógenos entéricos na amostra. A prova de coliformes total é realizada utilizando o Caldo m-endo Total Coliform Broth incubando a cultura em uma temperatura de 35 ± 0,5 C por 24 ± 2 h. A prova de coliformes termotolerantes é realizada utilizando o Caldo m-fc Broth com ácido rosólico incubando a cultura em uma temperatura de 44,5 ± 0,2 C por 24 ± 2 h. 11

16 5. Resultados das Variáveis Físicas, Químicas e Biológicas Na Tabela 3 podemos visualizar o resultado de toda a análise química, física e bacteriológica. Os dados em vermelho são violações de acordo com o estabelecido pela CONAMA 357/2005, para corpos de água da Classe 2. Tabela 3 Resultados das Variáveis físicas, químicas e biológicas. Valores em vermelho são violações de acordo com a resolução CONAMA 357/2005. Fev Mar Parâmetros Unidades RLG1 RLG2 RLG3 RLG4 RLG5 RLG6 RLG7 RLG1 RLG2 RLG3 RLG4 RLG5 RLG6 RLG7 Alcalinidade mg.l -1 CaCO Alumínio dissolvido mg.l -1 Al 0,007 0,034 0,048 0,03 0,032 0,04 0,36 0,006 0,045 0,04 0,069 0,139 0,194 0,164 Cálcio mg.l -1 Ca 3,3 3,0 3,5 3,3 3,0 3,0 3,2 3,7 3,7 3,5 3,6 3,8 4,6 4,8 Cloreto Total mg.l -1 Cl 3,4 3,7 3,5 3,2 3,8 3,8 4,8 3,3 4,8 5,1 4,7 5,4 5,2 5,6 Col. Termot. UFC Col. Totais UFC Cond. Elétrica µs.cm DBO mg.l -1 1,6 1,5 1,3 1,7 1,8 2,1 2,3 1,8 1,9 1,8 2,1 1,9 3,3 3,5 DQO mg.l Dureza mg.l -1 CaCO 3 12,8 12,8 13,7 15,7 14,9 14,5 15,4 15,8 15,8 16,2 16,4 17,3 20,5 22,7 Fenóis Totais mg.l -1 0,026 0,032 0,036 0,053 0,062 0,632 0,985 0,360 0,290 0,390 0,250 0,660 1,410 1,190 C 6 H 5 OH Ferro dissolvido mg.l -1 Fe 0,220 0,490 0,140 0,160 0,160 0,090 0,080 0,140 0,160 0,190 0,140 0,280 0,260 0,300 Fósforo Total µg.l -1 P Magnésio mg.l -1 Mg 1,1 1,3 1,2 1,8 1,8 1,7 1,8 1,6 1,6 1,8 1,8 1,9 2,2 2,6 Nitrato mg.l -1 N 0,753 0,689 0,654 0,752 0,653 1,2 1,1 0,900 0,963 0,750 0,965 1,8 2,1 2,1 12

17 Continuação da Tabela 3 Nitrito mg.l -1 N 0,006 0,009 0,010 0,011 0,010 0,005 0,006 0,090 0,007 0,004 0,007 0,005 0,006 0,005 N-Amoniacal Total mg.l -1 N 0,012 0,018 0,019 0,018 0,018 0,036 0,042 0,021 0,020 0,019 0,026 0,026 0,135 0,214 Oxigênio Dissolvido mg.l -1 5,50 5,62 6,09 6,02 5,30 4,87 4,01 4,32 4,67 5,51 4,18 3,27 4,62 5,59 ph 5,98 6,00 6,01 6,12 6,65 6,05 6,48 5,60 5,60 5,30 5,90 5,90 6,70 5,90 Potássio mg.l -1 K 2,5 2,1 2,6 2,5 2,4 2,4 2,8 2,7 2,8 2,8 2,8 2,9 3,5 3 Sílica mg.l -1 8,6 8,5 8,9 9,2 9,5 10,0 10,6 9,2 9,5 9,6 10,5 10,3 12,1 12,3 Sódio mg.l -1 Na 2,9 3,8 4,6 4,7 4,2 4,4 4, ,1 3,1 3,6 3,4 3,6 SDT mg.l SST mg.l ST mg.l Sulfato mg.l -1 - SO 4 4,3 3,9 4,0 4,1 5,4 4,5 6,8 4,5 7,1 7,0 6,9 6,8 6,9 7,1 Temperatura C 28,2 28,6 28,8 29,7 27,8 28,4 28,8 27,6 27,8 27,9 27,9 27,3 27,1 27,4 Transparência m 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,20 0,20 0,20 0,20 Turbidez NTU 32,1 32,4 30,6 33,9 34,4 29,9 31,1 33,4 39,2 34,

18 5.1. Alcalinidade Alcalinidade representa a capacidade que um sistema aquoso tem para neutralizar ácidos sem perturbar de forma extrema as atividades biológicas que nele decorrem (efeito tampão natural da água), ou seja, é a soma total das substâncias presentes numa água, capazes de neutralizarem ácidos. Este parâmetro, normalmente usado para descrever a qualidade da água, é um fator de capacidade e não de intensidade (como o ph), daí que uma solução com ph neutro possa ter alcalinidade considerável. Alcalinidade total é a soma da alcalinidade produzida por todos os íons presentes numa água, expressa em mg.l -1 de CaCO 3 (miligramas por litro de carbonato de cálcio). A importância do conhecimento das concentrações destes íons fornece informações sobre as características corrosivas ou incrustantes da água analisada e sua resistência a variações de ph (efeito tampão). Valores de alcalinidade abaixo de 10 mg.l -1 tem baixa capacidade tampão, valores entre 10 e 20 mg.l -1 capacidade tampão intermediária e valores de 20 a 200 mg.l -1 possuem boa capacidade tampão. Os pontos RLG1, RLG2 e RLG3 apresentaram boa capacidade tampão nos dois meses de observação, os demais pontos apresentaram de intermediária a baixa capacidade tampão, com o ponto RLG7 com o valor mais baixo no mês de março (Figura 8). Figura 8 Valores de alcalinidade total Cálcio e Magnésio O íon cálcio é um dos cátions comumente encontrado em maiores concentrações em sistemas de água doce. 14

19 É oriundo predominantemente de minerais tais como CaSO 4.2H 2 O (gesso), CaMg(CO 3 ) 2 (dolomita) e CaCO 3 em diferentes formas minerais (calcita e aragonita). O íon cálcio juntamente com o magnésio contribui para o parâmetro agregado "dureza da água". O efeito mais conhecido da presença de cálcio e/ou magnésio na água de consumo é a formação de sais insolúveis com os ânions dos sabões, formando uma espécie de "nata" na água de lavagem ou incrustações em tubulações. O rio Ribeirão das Lajes e Guandu apresentaram baixas concentrações de cálcio e magnésio com as maiores concentrações nos pontos amostrais no rio Guandu (Figura 9). a) b) Figura 9 Concentrações de (a) magnésio e (b) cálcio. 15

20 5.3. Cloreto Total O cloreto é o ânion Cl - que se apresenta nas águas subterrâneas, oriundo da percolação da água através de solos e rochas. Nas águas superficiais são fontes importantes as descargas de esgotos sanitários, sendo que cada pessoa expele através da urina cerca 6 g de cloreto por dia, o que faz com que os esgotos apresentem concentrações de cloreto que ultrapassam a 15 mg.l -1. Para as águas de abastecimento público, a concentração de cloreto constitui-se em padrão de qualidade de água, segundo a resolução CONAMA 357/2005. O cloreto provoca sabor salgado na água, sendo o cloreto de sódio o mais restritivo por provocar sabor em concentrações da ordem de 250 mg.l -1, valor este que é tomado como padrão de potabilidade. No caso do cloreto de cálcio, o sabor só é perceptível em concentrações de cloreto superior a 1000 mg.l -1. O cloreto provoca corrosão em estruturas hidráulicas, Interferem na determinação da DQO e na determinação de nitratos, apresenta também influência nas características dos ecossistemas aquáticos naturais, por provocarem alterações na pressão osmótica em células de microrganismos. O rio Ribeirão das Lajes e Guandu apresentaram baixas concentrações de cloreto total com as maiores concentrações nos pontos amostrais no rio Guandu (Figura 10). Figura 10 Concentrações de cloreto total Demanda Química de Oxigênio DQO É a quantidade de oxigênio necessária para oxidação da matéria orgânica através de um agente químico. Os valores da DQO normalmente são maiores que os da DBO, sendo o teste realizado num prazo menor. O aumento da concentração de DQO num corpo d água se deve principalmente a despejos de origem industrial. A DQO é um parâmetro indispensável 16

21 nos estudos de caracterização de esgotos sanitários e de efluentes industriais. Sabe-se que o poder de oxidação do dicromato de potássio é maior do que o que resulta mediante a ação de microrganismos, exceto raríssimos casos como hidrocarbonetos aromáticos e piridina. Desta forma, os resultados da DQO de uma amostra são superiores aos de DBO. Como na DBO se mede apenas a fração biodegradável, quanto mais este valor se aproximar da DQO significa que mais biodegradável será o efluente. A DQO apresentou um gradiente de concentração do rio Ribeirão das Lajes para o rio Guandu, com valores elevados nos pontos RLG6 e RLG7 nos meses de fevereiro e março (Figura 11). Figura 11 Concentrações da demanda química de oxigênio DQO Demanda Bioquímica de Oxigênio DBO O principal efeito ecológico da poluição orgânica em um curso d água é o decréscimo dos teores de oxigênio dissolvido. Da mesma forma, no tratamento de esgotos por processos aeróbios, é fundamental o adequado fornecimento de oxigênio para que os microrganismos possam realizar os processos metabólicos conduzindo à estabilização da matéria orgânica. Assim, surgiu a ideia de se medir a força de poluição de um determinado despejo pelo consumo de oxigênio que ele traria, ou seja, uma quantificação indireta da potencialidade da geração de um impacto, e não a medição direta do impacto em si. A DBO apresentou um gradiente de concentração do rio Ribeirão das Lajes para o rio Guandu com as maiores concentrações nos pontos RLG6 e RLG7 nos meses de fevereiro e março (Figura 12). 17

22 Figura 12 Demanda bioquímica de oxigênio DBO Dureza Total A dureza da água é causada pela presença de sais minerais dissolvidos, primariamente cátions bivalentes incluindo cálcio, magnésio, ferro, estrôncio, zinco e magnésio. Os íons de cálcio e magnésio são normalmente os únicos presentes em quantidades significativas; portanto, a dureza é geralmente considerada como uma medida do teor em cálcio e magnésio na água. A dureza total é definida como a soma das concentrações de cálcio e magnésio, ambas expressas como carbonato de cálcio, em miligramas por litro. A dureza total é expressa como CaCO 3. Habitualmente a água doce natural apresenta valores por volta de 35 mg.l -1, podendo apresentar valores muito mais elevados, sem qualquer risco para a saúde. A portaria 518/2004 estabelece o limite de 500 mg.l -1 para efeito de potabilidade. Embora não haja uma convenção formal a Tabela 3 apresenta uma classificação das águas quanto à dureza. Tabela 4 Classificação da dureza da água. Classificação Escala (mg.l -1 CaCO 3 ) Muito mole 0 a 70 Mole (branda) Média dureza Dura Muito dura >

23 O rio Ribeirão das Lajes e o rio Guandu apresentaram baixos valores de dureza (Figura 6), no mês de março há um aumento nos valores de dureza, mas ainda mantém a classificação como água muito mole (Figura 13). Figura 13 Valores de dureza total Fenóis Totais Os fenóis e seus derivados aparecem nas águas naturais através das descargas de efluentes de indústrias de processamento da borracha, colas e adesivos, resinas impregnantes, componentes elétricos (plásticos) e as siderúrgicas, entre outras, são responsáveis pela presença de fenóis nas águas naturais. Os fenóis são tóxicos ao homem, aos organismos aquáticos e microrganismos que tomam parte dos sistemas de tratamento de esgotos sanitários e de efluentes industriais. O índice de fenóis constitui padrão de emissão de esgotos diretamente no corpo receptor, sendo estipulado o limite de 0,5 mg.l -1 pela Legislação Federal (Artigo 34 da Resolução n.º 357/2005 do CONAMA). Nas águas naturais, os padrões para os compostos fenólicos são bastante restritivos. Nas águas tratadas, os fenóis reagem com o cloro livre formando os clorofenóis que produzem sabor e odor na água. Por este motivo, os fenóis se constituem como padrão de qualidade pela Resolução CONAMA 357/2005, sendo imposto o limite máximo bastante restritivo de 0,003 mg/l. Salienta-se que os fenóis são apontados tanto pelo Comitê Guandu ( como em relatório do Plano Estratégico de Recursos Hídricos da Bacia Hidrográfica dos rios Guandu, da Guarda e Guandu Mirim publicado pela Agência Nacional de Águas (ANA) em 2005, como um dos parâmetros com maiores violações da Classe 2 em pontos amostrados no rio Ribeirão das Lajes (ponto INEA LG351) e no rio Guandu (GN0201). 19

24 Os rios ribeirão das Lajes e Guandu apresentaram altas concentrações de fenóis totais com concentrações mais elevadas no mês de março, ficando bem acima do estabelecido pela Resolução CONAMA 357/2005. Os pontos RLG6 e RLG7 apresentaram altíssimas concentrações de fenóis totais (Figura 14). Figura 14 Concentrações de fenóis totais Fósforo Total Os esgotos sanitários são os principais contaminantes das águas naturais. As águas drenadas em áreas agrícolas e urbanas também podem provocar a presença excessiva de fósforo em águas naturais. O fósforo pode se apresentar nas águas sob três formas diferentes. Os fosfatos orgânicos são as formas em que o fósforo compõe moléculas orgânicas, como a de um detergente, por exemplo. Os ortofosfatos são representados pelos radicais, que se combina com cátions formando sais inorgânicos nas águas e os polifosfatos, ou fosfatos condensados, polímeros de ortofosfatos. Esta terceira forma não é muito importante nos estudos de controle de qualidade das águas, porque sofre hidrólise, convertendo-se rapidamente em ortofosfatos nas águas naturais. Assim como o nitrogênio, o fósforo constitui-se em um dos principais nutrientes para os processos biológicos, ou seja, é um dos chamados macronutrientes, por ser exigido também em grandes quantidades pelas células. Ainda por ser nutriente para processos biológicos, conduz a processos de eutrofização das águas naturais. Os ortofosfatos são biodisponíveis e uma vez assimilados, são convertidos em fosfato orgânico e em fosfatos condensados. Após a morte de um organismo, os fosfatos condensados 20

25 são liberados na água; entretanto, não estão disponíveis para absorção biológica até que sejam hidrolisados por bactérias para ortofosfatos. A variável fósforo total também é apontada tanto pelo Comitê Guandu ( como em relatório do Plano Estratégico de Recursos Hídricos da Bacia Hidrográfica dos rios Guandu, da Guarda e Guandu Mirim publicado pela Agência Nacional de Águas (ANA) em 2005, como um dos parâmetros com maiores violações da Classe em pontos amostrados no rio Guandu (GN0200 e GN0201). No mês de fevereiro os pontos amostrais apresentaram concentrações de fósforo total dentro dos limites estabelecidos pela legislação. No mês de março as concentrações de fósforo total aumentam consideravelmente a partir do ponto RLG4 ficando acima do estabelecido pela Resolução CONAMA 357/2005 (Figura 15). Figura 15 Concentrações de fósforo total Oxigênio Dissolvido O oxigênio proveniente da atmosfera dissolve-se nas águas naturais, devido à diferença de pressão parcial. A taxa de reintrodução de oxigênio dissolvido em águas naturais através da superfície depende das características hidráulicas e é proporcional à velocidade, sendo que a taxa de reaeração superficial em uma cascata é maior do que a de um rio de velocidade normal, que por sua vez apresenta taxa superior à de uma represa, com a velocidade normalmente bastante baixa. Outra fonte importante de oxigênio nas águas é a fotossíntese de algas. Este fenômeno ocorre em maior proporção em águas eutrofizadas, ou 21

26 seja, aquelas em que a decomposição dos compostos orgânicos lançados levou à liberação de sais minerais no meio, especialmente os de nitrogênio e fósforo, que são utilizados como nutrientes pelas algas. Esta fonte não é muito significativa nos trechos de rios à jusante de fortes lançamentos de esgotos. No mês de fevereiro o rio Ribeirão das Lajes apresentou concentrações de oxigênio dissolvido dentro estabelecido pela Resolução CONAMA 357/2005 para corpos de água classe 2, no rio Guando os pontos RLG6 e RLG7 apresentaram concentrações abaixo do limite estabelecido. No mês de março apenas os pontos RLG3 e RLG7 ficam dentro do estabelecido pela legislação (Figura 16). Figura 16 Concentrações de oxigênio dissolvido Potencial Hidrogeniônico ph Por influir em diversos equilíbrios químicos que ocorrem naturalmente ou em processos unitários de tratamento de águas, o ph é um parâmetro importante em muitos estudos. A influência do ph sobre os ecossistemas aquáticos naturais dá-se diretamente devido a seus efeitos sobre a fisiologia das diversas espécies. Também o efeito indireto é muito importante podendo, em determinadas condições de ph, contribuírem para a precipitação de elementos químicos tóxicos como metais pesados; outras condições podem exercer efeitos sobre as solubilidades de nutrientes. Desta forma, as restrições de faixas de ph são estabelecidas para as diversas classes de águas naturais de acordo com a legislação federal. Normalmente, a condição de ph que corresponde à formação de um ecossistema mais diversificado e a um tratamento mais estável é a de neutralidade, tanto em meios aeróbios como nos anaeróbios. 22

27 O decréscimo no valor do ph que a princípio funciona como indicador do desequilíbrio, passa a ser causa se não for corrigido a tempo. Sabe-se que as águas ácidas são corrosivas, ao passo que as alcalinas são incrustantes. Por isso, o ph da água final deve ser controlado, para que os carbonatos presentes sejam equilibrados e não ocorra nenhum dos dois efeitos indesejados mencionados. O ph é padrão de potabilidade, devendo as águas para abastecimento público apresentar valores entre 6,0 e 9,5; de acordo com a Portaria 518/2004 do Ministério da Saúde e padrão de qualidade de água conforme a Resolução CONAMA 357/2005 devendo apresentar valores entre 6,0 e 9,0. Muitos são os exemplos de reações dependentes do ph: a precipitação química de metais pesados ocorre em ph elevado, a oxidação química de cianeto ocorre em ph elevado, a redução do cromo hexavalente à forma trivalente ocorre em ph baixo; a oxidação química de fenóis em ph baixo; a quebra de emulsões oleosas mediante acidificação; o arraste de amônia convertida à forma gasosa dá-se mediante elevação de ph, etc. Desta forma, o ph é um parâmetro importante no controle dos processos físico-químicos. No mês de fevereiro o rio Ribeirão das Lajes apresentou águas com valores de ph dentro do estabelecido pela resolução CONAMA 357/2005. No mês de março os dois rios apresentaram águas levemente ácidas ficando abaixo do estabelecido pela legislação (Figura 17). Figura 17 Valores de ph Potássio Potássio é encontrado em baixas concentrações nas águas naturais, já que rochas que contenham potássio são relativamente resistentes às ações do tempo. Entretanto, sais de potássio são largamente usados na indústria e em fertilizantes para agricultura, entrando nas águas doces através das descargas industriais e lixiviação das terras agrícolas. 23

28 O potássio é usualmente encontrado na forma iônica e os sais são altamente solúveis. Ele é pronto para ser incorporado em estruturas minerais e acumulado pela biota aquática, pois é um elemento nutricional essencial. As concentrações em águas naturais são usualmente menores que 10 mg.l -1. Valores da ordem de grandeza de 100 e mg.l -1, podem indicar a ocorrência de fontes quentes e salmouras, respectivamente. O rio Ribeirão das Lajes e o rio Guandu apresentaram baixas concentrações de potássio (Figura 18). Figura 18 Concentrações de potássio Série de Nitrogênio (Amônio, Nitrato, Nitrito) As fontes de nitrogênio nas águas naturais são diversas. Os esgotos sanitários constituem em geral a principal fonte, lançando nas águas nitrogênio orgânico devido à presença de proteínas e nitrogênio amoniacal, pela hidrólise da uréia na água, etc. Alguns efluentes industriais também concorrem para as descargas de nitrogênio orgânico e amoniacal nas águas, como algumas indústrias químicas, petroquímicas, siderúrgicas, farmacêuticas, conservas alimentícias, matadouros, frigoríficos e curtumes. A atmosfera é outra fonte importante devido a diversos mecanismos como a biofixação desempenhada por bactérias e algas, que incorporam o nitrogênio atmosférico em seus tecidos, contribuindo para a presença de nitrogênio orgânico nas águas; a fixação química, reação que depende da presença de luz, concorre para as presenças de amônia e nitratos nas águas e as lavagens da atmosfera poluída pelas águas pluviais concorrem para as presenças de partículas contendo nitrogênio orgânico bem como para a dissolução de amônia e nitrato. Nas áreas agrícolas, o escoamento das águas pluviais pelos solos fertilizados também contribui para a presença de diversas formas de nitrogênio. Também nas áreas urbanas, a 24

29 drenagem das águas pluviais, associadas às deficiências do sistema de limpeza pública, constitui fonte difusa de difícil caracterização. Como visto, o nitrogênio pode ser encontrado nas águas nas formas de nitrogênio orgânico, amoniacal, nitrito e nitrato. As duas primeiras chamam-se formas reduzidas e as duas últimas, oxidadas. Pode-se associar a idade da poluição com relação entre as formas de nitrogênio. Ou seja, se for coletada uma amostra de água de um rio poluído e as análises demonstrarem predominância das formas reduzidas significa que o foco de poluição se encontra próximo; se prevalecer nitrato denota que as descargas de esgotos se encontram distantes. Nas zonas de autodepuração natural em rios, distinguem-se as presenças de nitrogênio orgânico na zona de degradação, amoniacal na zona de decomposição ativa, nitrito na zona de recuperação e nitrato na zona de águas limpas. Os compostos de nitrogênio são nutrientes para processos biológicos são caracterizados como macronutrientes, pois, depois do carbono, o nitrogênio é o elemento exigido em maior quantidade pelas células vivas. Quando descarregados nas águas naturais, conjuntamente com o fósforo e outros nutrientes presentes nos despejos, provocam o enriquecimento do meio, tornando-o mais fértil e possibilita o crescimento em maior extensão dos seres vivos que os utilizam, especialmente as algas, o que é chamado de eutrofização. Quando as descargas de nutrientes são muito fortes, dá-se o florescimento muito intenso de gêneros que predominam em cada situação em particular. Estas grandes concentrações de algas podem trazer prejuízos aos múltiplos usos dessas águas, prejudicando seriamente o abastecimento público ou causando poluição por morte e decomposição. Pela legislação federal em vigor, o nitrogênio amoniacal é padrão de classificação das águas naturais e padrão de emissão de esgotos. A amônia é um tóxico bastante restritivo à vida dos peixes, sendo que muitas espécies não suportam concentrações acima de 5 mg/l. Além disso, como visto anteriormente, a amônia provoca consumo de oxigênio dissolvido das águas naturais ao ser oxidada biologicamente, a chamada DBO de segundo estágio. Por estes motivos, a concentração de nitrogênio amoniacal é importante parâmetro de classificação das águas naturais e normalmente utilizado na constituição de índices de qualidade das águas. O nitrato em alta concentração é tóxico, causando uma doença chamada metahemoglobinemia infantil, que é letal para crianças (o nitrato reduz-se a nitrito na corrente sanguínea, competindo com o oxigênio livre, tornando o sangue azul). O valor máximo permitido pela Portaria 518/2004 do Ministério da Saúde e pela Resolução CONAMA 357/2005 para o nitrato é de 10 mg.l -1,para o nitrito é de 1,0 mg.l -1 e para o nitrogênio amoniacal é de 3,7 mg.l -1. O rio Ribeirão das Lajes e o rio Guandu apresentaram concentrações de amônio, nitrato e nitrito, dentro do estabelecido pela Resolução CONAMA 357/2005 para corpos de água classe 2 (Figura 19). Há um incremento nas concentrações de nitrato nos mês de março com as maiores concentrações nos pontos amostrais RLG6 e RLG7. 25

30 a) b) c) Figura 19 Concentrações de (a) amônio, (b) nitrito, (c) nitrato 26

31 5.13. Sílica Solúvel Sílica é um constituinte de todas as águas naturais. Independente da fonte de água os valores de sílica, normalmente encontrados, estão na faixa de 3 a 50 mg/l como SiO 2. Águas altamente alcalina podem em certas ocasiões apresentar valores, talvez maiores dos que acima. A sílica presente no ambiente aquático é proveniente, principalmente, da decomposição de minerais de silicato de alumínio (p.ex., feldspato), frequentes nas rochas sedimentares (Esteves, 1998). Na água, a sílica pode estar sob as seguintes formas de íon SiO 4 (forma solúvel), sílica coloidal e sílica particulada (no fitoplâncton). A sílica pode causar turbidez na água e servir de indicador para avaliar a quantidade de descarga sólida. Sob a forma solúvel, é um composto de fundamental importância, pois é utilizada pelas algas Diatomáceas na elaboração da sua carapaça. Estas são produtores primários importantes na maioria dos lagos. Dada a abundância da sílica nos solos tropicais (presença de aluminossilicatos), seus valores, quase sempre são elevados. Isso evidencia que a sílica não atua como fator limitante aos produtores primários. No mês de fevereiro e março o rio Ribeirão das Lajes apresentou um gradiente de concentração do ponto RLG1 aumentado até RLG7 no rio Guandu. As maiores concentrações ocorrem no mês de março nos pontos amostrais RLG6 e RLG7 (Figura 20) Sódio Figura 20 Concentração de sílica. Todas as águas naturais contêm algum sódio já que é um dos elementos mais abundantes na Terra e seus sais são altamente solúveis em água, encontrando-o na forma iônica (Na + ), e nas plantas e animais, já que é um elemento ativo para os organismos vivos. 27

32 O aumento dos níveis na superfície da água pode provir de esgotos, efluentes industriais e uso de sais em rodovias para controlar neve e gelo. A última fonte citada também contribui para aumentar os níveis de sódio nas águas subterrâneas. Nas áreas litorâneas, a intrusão de águas marinhas pode também resultar em níveis mais elevados. Concentrações de sódio na superfície natural das águas variam consideravelmente, dependendo das condições geológicas do local, descargas de efluentes e uso sazonal de sais em rodovias. Valores podem estender-se de 1 mg.l -1 ou menos até 10 mg.l -1 ou mais em salmoura natural. Muitas águas superficiais, incluindo aquelas que recebem efluentes, tem níveis bem abaixo de 50 mg.l -1. As concentrações nas águas subterrâneas frequentemente excedem 50 mg.l -1. Embora a concentração de sódio na água potável geralmente seja menor que 20 mg.l -1, esse valor pode ser excedido em alguns países, porém concentração acima de 200 mg.l -1 pode dar à água um gosto não aceitável. O sódio é comumente medido onde a água é utilizada para dessedentação de animais ou para agricultura, particularmente na irrigação. Quando o teor de sódio em certos tipos de solo é elevado, sua estrutura pode degradar-se pelo restrito movimento da água, afetando o crescimento das plantas. O rio Ribeirão das Lajes apresentou uma baixa concentração de sódio (Figura 19) nos pontos amostrados (Figura 21). Figura 21 Concentração de sódio Sulfato O sulfato é um dos íons mais abundantes na natureza. Em águas naturais, a fonte de sulfato ocorre através da dissolução de solos e rochas e pela oxidação de sulfeto. 28

33 As principais fontes antrópicas de sulfato nas águas superficiais são as descargas de esgotos domésticos e efluentes industriais. Nas águas tratadas é proveniente do uso de coagulantes. É importante o controle do sulfato na água tratada, pois a sua ingestão provoca efeito laxativo. Já no abastecimento industrial, o sulfato pode provocar incrustações nas caldeiras e trocadores de calor. E na rede de esgoto, em trechos de baixa declividade onde ocorre o depósito da matéria orgânica, o sulfato pode ser transformado em sulfeto, ocorrendo a exalação do gás sulfídrico, que resulta em problemas de corrosão em coletores de esgoto de concreto e odor, além de ser tóxico. O rio Ribeirão das Lajes apresentou baixas concentrações de sulfato nos pontos amostrados. No mês de março os pontos amostrais RLG2 a RLG7 apresentaram concentrações mais elevadas (Figura 22). Figura 22 Concentração de sulfato Alumínio Dissolvido O alumínio e seus sais são usados no tratamento da água, como aditivo alimentar, na fabricação de latas, telhas, papel alumínio, na indústria farmacêutica, etc. O alumínio atinge a atmosfera como particulado, derivado de poeiras dos solos e por erosão originada da combustão do carvão. Na água, o metal pode ocorrer em diferentes formas e é influenciado pelo ph, temperatura e presença de fluoretos, sulfatos, matéria orgânica e outros ligantes. A solubilidade é baixa em ph entre 5,5 e 6,0. As concentrações de alumínio dissolvido em águas com ph neutro variam de 0,001 a 0,05 mg/l, mas aumentam para 0,5-1 mg.l -1 em águas mais ácidas ou ricas em matéria orgânica. Em águas com extrema acidez, afetadas por descargas de mineração, as concentrações de alumínio dissolvido podem ser maiores que 90 mg.l -1. Na água potável, os 29

34 níveis do metal variam de acordo com a fonte de água e com os coagulantes à base de alumínio que são usados no tratamento da água. O aumento da concentração de alumínio está associado com o período de chuvas e, portanto, com a alta turbidez. Outro aspecto da química do alumínio é sua dissolução no solo para neutralizar a entrada de ácidos com as chuvas ácidas. Nesta forma, ele é extremamente tóxico à vegetação e pode ser escoado para os corpos d água. A principal via de exposição humana não ocupacional é pela ingestão de alimentos e água. Não há indicações de que o alumínio apresente toxicidade aguda por via oral, apesar de ampla ocorrência em alimentos, água potável e medicamentos. Não há indicação de carcinogenicidade para o alumínio. Apesar de a concentração de alumínio na água ser controlada por aspectos organolépticos, existe um considerável debate no círculo médico relatando o papel deste metal na incidência do mal de Alzheimer. O mal Alzheimer é uma doença cerebral degenerativa de etiologia desconhecida caracterizada pela presença de um grande número de estruturas neurofibrilares e placas senis em certas regiões do cérebro (Freitas, 2001). No mês de fevereiro apenas o ponto RLG7 no rio Guandu apresenta concentrações acima do estabelecido pela resolução CONAMA 357/2005 (Figura 23). Figura 23 Concentração de alumínio Ferro Dissolvido O ferro aparece principalmente em águas subterrâneas devido à dissolução do minério pelo gás carbônico da água, conforme a reação: Fe + CO 2 + ½ O 2 FeCO 3 O 30

35 O carbonato ferroso é solúvel e frequentemente encontrado em águas de poços contendo elevados níveis de concentração de ferro. Nas águas superficiais, o nível de ferro aumenta no período chuvoso devido ao carreamento de solos e a ocorrência de processos de erosão das margens. Também poderá ser importante a contribuição devida a efluentes industriais, pois muitas indústrias metalúrgicas desenvolvem atividades de remoção da camada oxidada (ferrugem) das peças antes de seu uso, processo conhecido por decapagem, que normalmente é procedida através da passagem da peça em banho ácido. Nas águas tratadas para abastecimento público, o emprego de coagulantes a base de ferro provoca elevação em seu teor. O ferro, apesar de não se constituir em um tóxico, traz diversos problemas para o abastecimento público de água. Confere cor e sabor à água, provocando manchas em roupas e utensílios sanitários. Também traz o problema do desenvolvimento de depósitos em canalizações e de ferro-bactérias, provocando a contaminação biológica da água na própria rede de distribuição. Por estes motivos, o ferro constitui-se em padrão de potabilidade, tendo sido estabelecida a concentração limite de 0,3 mg.l -1 na Portaria 518 do Ministério da Saúde. É também padrão de emissão de esgotos e de classificação das águas naturais. As águas que contêm ferro caracterizam-se por apresentar cor elevada e turbidez baixa. Os flocos formados geralmente são pequenos, ditos pontuais, com velocidades de sedimentação muito baixa. Em muitos pontos de tratamento de água, este problema só é resolvido mediante a aplicação de cloro, denominada de pré-cloração. Através da oxidação do ferro pelo cloro, os flocos tornam-se maiores e a ponto passa a apresentar um funcionamento aceitável. No entanto, é conceito clássico que, por outro lado, a pré-cloração de águas deve ser evitada, pois em caso da existência de certos compostos orgânicos chamados precursores, o cloro reage com eles formando trihalometanos, associados ao desenvolvimento do câncer. Salienta-se que a variável ferro solúvel é apontada em relatório do Plano Estratégico de Recursos Hídricos da Bacia Hidrográfica dos rios Guandu, da Guarda e Guandu Mirim publicado pela Agência Nacional de Águas (ANA) em 2005, como um dos parâmetros com maiores violações da Classe 2 em pontos amostrados no rio Ribeirão das Lajes (ponto INEA LG351) e no rio Guandu (GN0201). O rio Ribeirão das Lajes e o rio Guandu apresentaram concentrações de ferro dissolvido dentro do estabelecido pela resolução CONAMA 357/2005 para classes 1 e 2. No mês de fevereiro no ponto RLG2 e no mês de março no ponto RLG7 (Figura 26) ficam acima do estabelecido pela legislação (Figura 24). 31

36 Figura 24 Concentrações de ferro dissolvido. 6. Balanço Iônico O balanço de íons significa a soma dos aníons igual à soma dos cátions, quando expressos em meq.l -1. Estes íons estão geralmente presentes nas concentrações de miligramas por litro. Os sais, como sabemos, são produtos químicos formados pela reação de um ânion com um cátion; assim, quando o ânion cloreto (Cl - ) reage com o cátion cálcio (Ca +2 ), forma-se o Cloreto de Cálcio ou CaCl 2. A figura 25 mostra a composição química quanto aos maiores íons das amostras para os pontos amostrais estudados. Cálcio e sódio é o principal cátion destas águas, com uma contribuição de em torno de 40%. Os ânions maiores, como sulfato e cloreto, apresentaram contribuições em torno de 25 e 30% respectivamente. A razão molar entre HCO 3 - e Ca 2+ foi próxima a 3:1. Os pontos amostrais RLG1 a RLG6 apresentaram um balanço iônico equilibrado com uma assinatura hidroquímica semelhante com água do tipo bicabornatada sódica no mês de fevereiro e mudando para bicabornatada cálcica no mês de março evidenciando que sofre influencia direta da precipitação de chuvas. A análise química das águas locadas no Diagrama de Piper revelou uma distribuição espacial constante nas espécies químicas estudadas, formando um só grupo com todos os pontos (Figura 25) com variação quantitativa nos meses amostrados, exceto no ponto RLG7 que possui uma assinatura hidroquímica característica. 32

37 80% 80% SO 4 + Cl 60% 40% 40% 60% Ca + Mg 20% 20% A AK E JP I Mg 60% 80% 20% 40% Na + K 40% HCO 3 + CO 3 20% 80% 60% SO 4 40% 60% 40% 60% 20% K AP JE A I 80% 80% JA I K A PE 20% 80% 60% 40% 20% 20% 40% 60% 80% a) Ca Cl 80% 80% SO 4 + Cl 60% 40% 40% 60% Ca + Mg 20% RLG7 Mar O B AC H 20% Mg 60% 80% 20% 40% Na + K 40% HCO 3 + CO 3 20% 80% 60% SO 4 20% 40% BO H C A 60% 80% 80% RLG7 Mar O H AB C 40% 20% 60% 80% 60% 40% 20% 20% 40% 60% 80% b) Ca Cl Figura 25 Diagrama de Piper dos pontos amostrais no rio Ribeirão das Lajes/Guandu. a) fevereiro, b) março. As águas analisadas apresentaram como característica principal a fraca mineralização nos pontos amostrais do rio Ribeirão das Lajes, com valor médio de sólidos dissolvidos totais (SDT) de 46 (± 13) mg.l -1 no mês de fevereiro e 79 (± 13) mg.l -1 no mês de março inserindo-se nos padrões aceitos pela legislação. Nos meses de baixa pluviosidade os sólidos dissolvidos totais tendem a aumentar enquanto os sólidos totais diminuem suas concentrações. Embora sejam fracamente mineralizadas as águas, segundo os íons dominantes, são em sua maioria 33

38 mg/l bicabornatadas cálcicas. O balanço iônico se encontra equilibrado com uma variação abaixo de 20%, mostrando a consistência dos dados analisados. O Diagrama de Schoeller (Figura 26) mostra que os diversos íons analisados encontram-se distribuídos heterogeneamente pelos pontos amostrais, havendo, portanto diferenças quanto à composição iônica da água entre os pontos do rio Ribeirão das Lajes e do rio Guandu. O Diagrama de Durov (Figura 27) indica uma variação de ph e sólidos dissolvidos totais influenciados pelo regime climático local mas mantendo uma composição iônica constante e a diferenciação dos pontos RLG6 e RLG7 dos demais pontos amostrais A CB O K A EH PI J PI J K HC A AC B E O CO B CA PK E AI JH O B JK A C E HC B O H C I A JA PK E IJ A KE BO AC P H Legend A RLG1 Fev P RLG2 Fev I RLG3 Fev J RLG4 Fev K RLG5 Fev E RLG6 Fev A RLG7 Fev H RLG1 Mar C RLG2 Mar A RLG3 Mar A RLG4 Mar C RLG5 Mar B RLG6 Mar O RLG7 Mar SO 4 HCO 3 + CO 3 Cl Mg Ca Na + K P I A Figura 26 Concentrações dos aníons e cátions nos pontos amostrais. 34

39 100% Mg 100% SO 4 Legend 20% 20% 50% 50% 80% ph Ca 80% Na + K 80% Cl % 20% 20% 50% O CB A EK PA IH J 80% HCO 3 + CO TDS (mg/l) O BC P A P A A K AH O CB JE I A H H EK IJ IP K AC B O EJ A RLG3 Mar A CH O CA EP AI J A BK RLG1 Fev A RLG1 Fev P RLG2 Fev I RLG3 Fev J RLG4 Fev K RLG5 Fev E RLG6 Fev A RLG7 Fev H RLG1 Mar C RLG2 Mar A RLG3 Mar A RLG4 Mar C RLG5 Mar B RLG6 Mar O RLG7 Mar Figura 27 Diagrama de Durov para os sete pontos amostrais nos meses de fevereiro e março de Resultados das Variáveis Físicas 7.1. Temperatura Variações de temperatura é parte do regime climático normal e, corpos de água naturais apresentam variações sazonais e diurnas, bem como estratificação vertical. A temperatura superficial é influenciada por fatores tais como latitude, altitude, ponto do ano, período do dia, taxa de fluxo e profundidade. A elevação da temperatura em um corpo d água geralmente é provocada por despejos industriais (indústrias canavieiras, por exemplo) e usinas termoelétricas. O mês de fevereiro apresentou água mais quente do que o mês de março, caracterizando que a variação térmica no rio Ribeirão das Lajes/Guandu é influenciada pelas características climáticas sazonais (Figura 28). 35

40 Figura 28 Variação da temperatura nos meses de fevereiro e março de Transparência Disco de Secchi Essa variável pode ser medida facilmente no campo utilizando-se o disco de Secchi, um disco circular branco ou com setores branco e preto e um cabo graduado, que é mergulhado na água até a profundidade em que não seja mais possível visualizar o disco. Essa profundidade a qual o disco desaparece, e logo reaparece, é a profundidade de transparência. A partir da medida do disco de Secchi, é possível estimar a profundidade da zona fótica, ou seja, mede a profundidade de penetração vertical da luz solar na coluna d água. Na zona fótica ocorre a fotossíntese, indicando o nível da atividade biológica. A baixa transparência nos pontos amostrados no mês de março na porção do rio Guandu é devido a influencia do regime pluviométrico ocorrido no período de amostragem (Figura 29). 36

41 Figura 29 Variação da transparência nos meses de fevereiro e março de Turbidez A compreensão da dinâmica dos processos erosivos e deposicionais são complexas, pois envolve vários fatores de ordem física, meteorológica e antrópica/cultural (SILVA, SCHULZ & CAMARGO, 2003). Uma das principais variáveis de qualidade das águas capaz de demonstrar alterações na dinâmica hidrossedimentar de uma bacia como consequência da erosão acelerada é a turbidez. A turbidez de uma amostra de água é o grau de atenuação de intensidade que um feixe de luz sofre ao atravessá-la (esta redução dá-se por absorção e espalhamento, uma vez que as partículas que provocam turbidez nas águas são maiores que o comprimento de onda da luz branca), devido à presença de sólidos em suspensão, tais como partículas inorgânicas (areia, silte, argila) e de detritos orgânicos, algas e bactérias, plâncton em geral, etc. A erosão das margens dos rios nos períodos chuvosos é um exemplo de fenômeno que resulta em aumento da turbidez das águas. A erosão pode decorrer do mau uso do solo em que se impede a fixação da vegetação. Este exemplo mostra também o caráter sistêmico da poluição, ocorrendo inter-relações ou transferência de problemas de um ambiente (água, ar ou solo) para outro. Os esgotos sanitários e diversos efluentes industriais também provocam elevações na turbidez das águas. Um exemplo típico deste fato ocorre em consequência das atividades de mineração, onde os aumentos excessivos de turbidez provocam formação de grandes bancos de lodo em rios e alterações no ecossistema aquático. Alta turbidez reduz a fotossíntese de vegetação enraizada submersa e algas. Esse desenvolvimento reduzido de plantas pode, por sua vez, suprimir a produtividade de peixes. Logo, a turbidez pode influenciar nas comunidades biológicas aquáticas. Além disso, afeta adversamente os usos doméstico, industrial e recreacional de uma água. 37

42 No mês de fevereiro o rio Ribeirão das Lajes e o rio Guandu apresentaram valores de turbidez, em todos os pontos amostrados, dentro dos limites estabelecidos pela resolução CONAMA 357/2005 (Figura 30). No mês de março o rio Ribeirão das Lajes apresenta um leve aumento nos valores de turbidez, no entanto, influenciado pela chuva e pelos seus principais afluentes, o rio Guandu aumenta consideravelmente seu valores de turbidez, principalmente nos pontos RLG6 e RLG7, ficando acima do estabelecido pela legislação. Figura 30 Valores da turbidez Condutividade Elétrica A condutividade elétrica é uma grandeza que traduz numericamente a capacidade de uma solução conduzir corrente elétrica. Esse valor depende da natureza e mobilidade de diferentes espécies iônicas presentes em solução para uma mesma temperatura, o que justifica a necessidade de termostatizar a solução. A condutimetria é uma técnica não seletiva, na medida em que todas as espécies com carga contribuem para a produção de corrente elétrica. No caso de termos apenas uma determinada espécie iônica em solução, como por exemplo, numa titulação condutimétrica, esta técnica pode considerar-se seletiva. A condutividade elétrica nos corpos d água naturais depende das concentrações iônicas e da temperatura e indica a quantidade de sais existentes na coluna d'água, à medida que mais sólidos dissolvidos são adicionados, a condutividade da água aumenta. Altos valores podem indicar características corrosivas da água. Em geral, níveis superiores a 100 µs/cm indicam ambientes impactados. A condutividade também fornece uma boa indicação das modificações na composição de uma água, especialmente na sua concentração mineral, mas não fornece nenhuma indicação das quantidades relativas dos vários componentes. 38

43 A condutividade elétrica juntamente com a alcalinidade sugere estabilidade na massa d água do rio (Figura 31) nos pontos amostrados. No mês de março a condutividade aumenta devido a maior concentração de íons. Figura 31 Valores de condutividade elétrica Série de Sólidos Em saneamento, sólidos nas águas correspondem a toda matéria que permanece como resíduo, após evaporação, secagem ou calcinação da amostra a uma temperatura préestabelecida durante um tempo fixado. Em linhas gerais, as operações de secagem, calcinação e filtração são as que definem as diversas frações de sólidos presentes na água (sólidos totais, em suspensão, dissolvidos, fixos e voláteis). Os métodos empregados para a determinação de sólidos são gravimétricos (utilizando-se balança analítica ou de precisão). Nos estudos de controle de poluição das águas naturais, principalmente nos estudos de caracterização de esgotos sanitários e de efluentes industriais, as determinações dos níveis de concentração das diversas frações de sólidos resultam em um quadro geral da distribuição das partículas com relação ao tamanho (sólidos em suspensão e dissolvidos) e com relação à natureza (fixos ou minerais e voláteis ou orgânicos). Este quadro não é definitivo para se entender o comportamento da água em questão, mas constitui-se em uma informação preliminar importante. Para o recurso hídrico, os sólidos podem causar danos aos peixes e à vida aquática. Eles podem se sedimentar no leito dos rios destruindo organismos que fornecem alimentos, ou também danificar os leitos de desova de peixes. Os sólidos podem reter bactérias e resíduos orgânicos no fundo dos rios, promovendo decomposição anaeróbia. Altos teores de sais minerais, particularmente sulfato e cloreto, estão associados à tendência de corrosão em sistemas de distribuição, além de conferir sabor às águas. 39

44 A composição de sólidos na água é a variável mais influenciada pelo regime climático. No mês de março por influencia da chuva os pontos amostrais localizados no rio Ribeirão das Lajes aumentam discretamente seus valores enquanto os pontos amostrais no rio Guandu aumentam consideravelmente (Figura 32), cabe lembrar que o rio Guandu sofre influências de afluentes importantes como pode ser visto na Figura 6. a) b) 40

45 c) Figura 32 Concentrações de (a) sólidos totais (ST), (b) sólidos suspensos totais (SST) e (c) sólidos dissolvidos totais (SDT). 8. Resultados das Variáveis Biológicas 8.1. Bacteriológico Coliformes Totais e Coliformes Termotolerantes No mês de fevereiro os pontos RLG6 e RLG7 ficam acima do estabelecido para a resolução CONAMA 357/2005 para coliforme termotolerantes (Figura 33) e no mês de março os pontos RLG4, RLG5, RLG6 e RLG7 ficam acima do estabelecido pela legislação. Os pontos amostrais no rio Guandu (RLG4, RLG5, RLG6 e RLG7) apresentaram valores elevados de coliformes totais (Figura 34). Figura 33 Valores de coliformes termotolerantes. 41

46 Figura 34 Valores de coliformes totais. 9. Referências AMEEL, J. J., AXLER, R. P. & OWEN, C. J. Persulfate Digestion For Determination Of Total Nitrogen And Phosphorus In Low-Nutrient Waters. American Environmental Laboratory, v.10, p AMERICAN PUBLIC HEALTH ASSOCIATION, AMERICAN WATER WORKSAS SOCIATION, WATER ENVIRONMENT FEDERATION. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. 19th ed. Washington, DC: American Public Health Association, ANA Agência Nacional de Águas (ANA). Relatório técnico de Plano Estratégico de Recursos Hídricos da Bacia Hidrográfica dos rios Guandu, da Guarda e Guandu Mirim (PERH Guandu), desenvolvido pela Sondotécnica no âmbito do Contrato 31/ANA/2005, firmado em 15/12/2005. BRANCO, C.W.C., ROCHA, M.I.A., PINTO, G.F.S., GÔMARA, G.A. & DE FILIPPO, R., Limnological features of Funil reservoir (RJ,Brazil) and indicator properties of rotifers and cladocerans of the zooplankton community. Lakes & Reservoirs: Researchand Management 7: BRASIL, MINISTÉRIO DO MEIO AMBIENTE CONAMA, Resolução nº 274. Dispõe sobre a classificação das águas doces, salobras e salinas essencial à defesa dos níveis de qualidade, avaliados por varáveis e indicadores específicos, de modo a assegurar as condições de balneabilidade. Brasília, BRASIL, MINISTÉRIO DO MEIO AMBIENTE CONAMA, Resolução nº 357. Dispõe sobre a classificação dos corpos de água e diretrizes ambientais para o seu enquadramento, bem como 42