ADEQUAÇÃO DA ÁGUA DO RESERVATÓRIO GRUTÃO DO CARIRA PARA USO NA IRRIGAÇÃO CARIRA/SE

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1 ADEQUAÇÃO DA ÁGUA DO RESERVATÓRIO GRUTÃO DO CARIRA PARA USO NA IRRIGAÇÃO CARIRA/SE Paulo Silas Oliveira da Silva 1, Janaina Cassia Campos 2, Edinaldo de Oliveira Alves Sena 3, Laura Jane Gomes 4 1 Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, Brasil, paulooliveira_silva@hotmail.com 2 Universidade Federal do Paraná, Curitiba, Brasil, janaccampos@gmail.com 3 Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, Brasil, senaeoa@gmail.com 4 Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, Brasil, laurabuturi@gmail.com RESUMO O crescente uso de águas superficiais em sistemas de irrigação requer estudos capazes de determinar a adequação da qualidade dos corpos hídricos para esta finalidade, principalmente no que tange a critérios como riscos de salinidade e sodificação do solo, toxicidade às culturas e obstrução do sistema de irrigação. O objetivo deste trabalho foi analisar a qualidade da água do reservatório Grutão do Carira, município de CariraSE visando verificar sua adequação ao uso na irrigação com base em parâmetros químicos. Os dados analisados foram obtidos através de monitoramento realizado pela Secretaria de Meio Ambiente e Recursos Hídricos do Estado de Sergipe (SEMARH/SE) com três coletas, entre 2013 e 2014, nas estações seca e chuvosa. As amostras foram analisadas pelo Instituto de Tecnologia e Pesquisa do Estado de Sergipe (ITPS). Os resultados apontam que os riscos de salinidade e toxicidade da água do reservatório são impedimentos para o uso na irrigação, podendo comprometer consideravelmente o solo e as culturas irrigadas. Entre o período seco de 2013 e o chuvoso de 2014, as medidas de condutividade elétrica (CEa) apontaram valores que ultrapassam consideravelmente o limite máximo recomendado para água de irrigação, de 3 ds m 1. As concentrações de sais dissolvidos totais (SDT) também revelaram valores inadequados para a água de irrigação, respectivamente de 8.500, 6.056, mg L 1 nas estações chuvosa de 2013, seca de 2013 e chuvosa de 2014, com valores altos sobretudo nas estações chuvosas, acima do limite máximo de mg L 1. Através do estudo se verificou também a necessidade imediata de medidas para que se possa melhorar as condições ambientais do entorno do reservatório público a fim de favorecer a melhoria de qualidade da água para utilização pela população. PalavrasChave: Salinidade, Toxicidade da água, Condutividade Elétrica 1. INTRODUÇÃO O Semiárido nordestino tem enfrentado graves problemas socioeconômicos relacionados ao déficit hídrico devido sobretudo à má distribuição espacial e temporal das precipitações. No Estado de Sergipe a região semiárida atinge cerca de 51% do território e está parcialmente incluído no Polígono das Secas [1]. Os problemas se acentuam também devido à baixa qualidade de alguns corpos hídricos, com variações sazonais, inviabilizando seus múltiplos usos [2]. O uso da água na agricultura irrigada requer que seja realizado constante e periódico monitoramento da quantidade e qualidade dos corpos hídricos para orientar decisões que resultem em redução de riscos ou danos ao ambiente, às áreas de cultivo, aos sistemas de irrigação e aos sistemas econômicos dependentes [3]. Estimase que a cada ano 10 milhões de hectares sejam degradados pela salinização e em torno de 1/3 das terras irrigadas do mundo tenha sua produtividade reduzida devido à má gestão no uso da água [4]. A qualidade da água é fator primordial na definição da adequação de determinada fonte hídrica para irrigação, fatores como: salinidade, sodicidade, alcalinização por bicarbonatos, quando associados às características físicoquímicas do

2 solo e à toxicidade ou tolerância das culturas a estes fatores podem definir se é viável ou não o uso da água para esta finalidade [5]. A salinização através da irrigação se dá a partir da evaporação da água provocando o aumento da concentração de sais na solução do solo, como consequência observase a redução da produtividade de grande parte das culturas, o aumento da concentração de sais no solo está relacionado à redução da capacidade osmótica das culturas e à maior necessidade de energia para absorver água e nutrientes da solução do solo [5,6]. A classificação da qualidade da água para fins agrícolas tem sido determinada principalmente pelas concentrações de sódio, cálcio, magnésio, potássio, cloretos, carbonatos e bicarbonatos, sólidos totais dissolvidos e condutividade elétrica [2]. A condutividade elétrica (CEa), tem sido o parâmetro mais utilizado para avaliar a salinidade da água, diz respeito à capacidade dos íons dissolvidos na água em conduzir corrente elétrica e é proporcional ao aumento da concentração de sais [2]. A quantidade de sólidos totais dissolvidos (STD) encontra relação com a CEa de maneira proporcional e direta. Esperase que quanto maior a concentração de sólidos dissolvidos maior seja a possibilidade de ionização destes solutos resultando em maiores medidas de CEa [7]. A razão de adsorção de sódio (RAS) demonstra a relação entre as concentrações de cálcio, sódio e magnésio que tem influência na infiltração de água no solo. O sódio trocável é agente dispersante das partículas coloidais do solo e que causa obstrução da porosidade e redução da infiltração, enquanto os demais íons têm ação floculante, para uma mesma RAS, por exemplo, o risco de sodificação do solo é menor com o aumento da condutividade elétrica [8]. O risco de toxicidade da água de irrigação está associado à presença e acumulação de íons dentro das plantas ou sobre os tecidos epiteliais. Os íons Cl por serem ânions não são retidos pela capacidade de saturação do solo e são facilmente absorvidos pelas raízes e em excesso causam clorose e necrose de bordas de folhas, juntamente com o Na + que é facilmente absorvido via foliar através da irrigação por aspersão, causa queimadura e manchas nas folhas. Os íons HCO 3 causam manchas brancas no tecido epitelial vegetal diminuindo sua aceitação pelo consumidor [7]. O nitrato (NO 3 ) embora seja um elemento favorável ao crescimento vegetal pode causar riscos quando associado à adubação nitrogenada provocando seu excesso no solo, como consequência há um estímulo ao desenvolvimento vegetativo das plantas dificultando a maturidade e frutificação e diminuindo a produtividade [7]. Metais passíveis de oxidação como ferro (Fe) e manganês (Mn) formam precipitados como o carbonato de cálcio (CaCO 3 ) e são os principais problemas relacionados à obstrução do sistema de irrigação, podendo causar entupimento de gotejadores e aspersores. O índice de saturação de Langelier (ISL), por exemplo, estima a possibilidade do carbonato de cálcio na água precipitar oferecendo risco de obstrução ao sistema de irrigação localizada [8]. 2. OBJETIVO O objetivo deste trabalho foi avaliar a adequação e qualidade sazonal da água do reservatório Grutão do Carira, município de Carira, Sergipe, para uso na irrigação com base nas variáveis relacionadas aos riscos de salinidade e sodificação do solo, toxicidade às culturas e obstrução do sistema de irrigação localizada. 3. MATERIAIS E MÉTODOS Este trabalho foi realizado com dados de qualidade de água de amostras coletadas pela Secretaria de Meio Ambiente e Recursos Hídricos do Estado de Sergipe (SEMARHSRH) em um mesmo ponto em épocas diferentes no reservatório Grutão do Carira, Carira SE, do monitoramento fruto do convênio 001/2012 com o Instituto Tecnológico e de Pesquisas do Estado de Sergipe (ITPS). A coleta na coordenada UTM (E); (S) encontrase na Figura 1, elaborada com o software livre Quantum GIS 2.8 e dados da SEMARH [1]. Figura 1. Reservatório Grutão do Carira e Bacia do Rio VazaBarris.

3 O reservatório Grutão do Carira está localizado na Bacia Hidrográfica do Rio VazaBarris, o clima para a localidade segundo a classificação de KöppenGeiger é do tipo BSh, semiárido e quente, caracterizado por temperaturas médias anuais acima de 18 C, com evaporação potencial anual maior que o volume médio anual precipitado [9]. Dados de precipitação fornecidos pela Agência Nacional de Águas (ANA), do posto meteorológico nº entre , apontam volumes de precipitação médio anual de 780,7 mm, com predominância da estação chuvosa entre os meses de maio, junho e julho (Figura 2). Precipitação média mensal (mm) 120,00 100,00 80,00 60,00 40,00 20,00 0,00 Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez Figura 2. Precipitação média mensal (mm) para Carira/SE entre A cobertura vegetal na área de drenagem natural do Grutão do Carira é composta por vestígios de Caatinga, pastos, áreas de plantio e pelo perímetro urbano da cidade de Carira. As atividades de produção se concentram na agricultura: feijão, fava, milho e mandioca e na pecuária: bovinos de leite e corte, ovinos, caprinos, galináceos e suínos [10]. A geomorfologia é composta por relevos dissecadospediplano sertanejo com colinas e interflúvios, geologia do grupo Macururé, prevalecem rochas do tipo metamórfico, composto por micaxisto, mármore, quartzito e aquífero do tipo fissural [1]. Para o monitoramento foram realizadas três campanhas em: 27/06/2013, 04/12/2013 e 30/07/2014. Em cada campanha foi coletada água de um ponto do reservatório, cada amostra foi acondicionada e encaminhada para análise no Instituto Tecnológico e de Pesquisas do Estado de Sergipe (ITPS), segundo padrão NBR ISO/IEC 17025:2005. Para avaliar a qualidade da água para irrigação foram analisadas, neste trabalho, as seguintes variáveis: condutividade elétrica (CEa) em ds m 1, ph, sólidos totais dissolvidos (STD) em mg L 1, sódio (Na + ), cálcio (Ca 2+ ), magnésio (Mg 2+ ), cloreto (Cl ), carbonato (CO 3 2 ), bicarbonato (HCO 3 ) em mmol c L 1, ferro (Fe) total em mg L 1, manganês (Mn) em mg L 1 e nitrato (NO 3 ) em mg L 1. Foram calculados também a razão de adsorção de sódio (RAS) que é calculada segundo Ayers e Westcot [5]: RAS = Na + Ca2+ + Mg 2+ 2 (1) Onde as concentrações de Na +, Ca 2+, Mg 2+ são expressas em mmol c L 1 e o índice de saturação de Langelier (ISL) segundo Ayers e Westcot [5] e Amorim et al. [8]: ISL = ph a ph c (2) Onde, ph a é o ph da amostra e ph c é o ph de equilíbrio para CaCO 3. O ph c de equilíbrio para CaCO 3 é calculado segundo Ayers e Westcot [5] e Amorim et al. [8]: ph c = (pk 2 pk c ) + pca + p (Alk) (3) Onde, pk 2 pk c é a soma das concentrações de Mg 2+, Ca 2+, Na + (mmol c L 1 ); pca a concentração de Ca 2+ (mmol c L 1 ) e p(alk) a soma das concentrações de CO 3 2 e HCO 3 (mmol c L 1 ). Os dados obtidos foram comparados com a metodologia aplicada por Ayers e Westcot [5] e Amorim et al. [8] (Tabela 1).

4 Risco Salinização Sodificação Toxicidade Obstrução do sistema de irrigação localizada Classe de restrição Sistema de Variáveis Irrigação Leve a Nenhum Severo Moderado CEa (ds m 1 ) < 0,7 0,7 a 3,0 >3,0 SDT (mg L 1 ) < a > RAS (mmol c L 1 ) CEa (ds.m 1 ) 0 a 3 > 0,7 0,7 a 0,2 < 0,2 3 a 6 > 1,2 1,2 a 0,3 < 0,3 6 a 12 > 1,9 1,9 a 0,5 < 0,5 12 a 20 > 2,9 2,9 a 1,3 <1,3 20 a 40 > 5,0 5,0 a 2,9 <2,9 Superfície RAS (mmol L 1 ) 1/2 < 3,0 3,0 a 9,0 > 9,0 Aspersão Na + (mmol c L 1 ) < 3,0 > 3,0 Superfície Cl (mmol c L 1 ) < 4,0 4,0 a 10,0 > 10,0 Aspersão Cl (mmol c L 1 ) < 3,0 > 3,0 Aspersão HCO 3 (mmol c L 1 ) < 1,5 1,5 a 8,5 > 8,5 NO 3 N (mg L 1 ) < 5,0 5,0 a 30,0 >30,0 ph < 7,0 7,0 a 8,0 > 8,0 Fe total (mg L 1 ) < 0,1 0,1 a 1,5 > 1,5 Mn (mg L 1 ) <0,1 0,1 a 1,5 > 1,5 ISL < 0,0 > 0,0 Tabela 1. Classificação de restrição de uso para água de irrigação. Fonte: Adaptado de Ayers e Westcot [5], Almeida [7], Amorim et al. [8] e Nakayama [11]. 4. RESULTADOS E DISCUSSÃO Os resultados da análise para as variáveis de interesse encontramse na Tabela 2. Os valores de coeficiente de variação se mostraram altos apenas para uma parte das variáveis, considerando que eram esperadas mudanças sazonais na qualidade da água em relação aos períodos seco (coleta 2) e chuvoso (coletas 1 e 3). O balaço iônico mostrou equilíbrio entre ânions e cátions. Variáveis Coleta 1 27/06/2013 Coleta 2 04/12/2013 Coleta 3 30/07/2014 Média Desvio Padrão CV% CEa 11,23 (S) 10,81 (S) 10,89 (S) 10,97 (S) 0,22 2,00 ph 8,26 (S) 8,43 (S) 8,38 (S) 8,36 (S) 0,09 1,07 SDT (S) (S) (S) 7.357,67 (S) 1.231,77 16,74 Ca 2+ 14,16 5,17 18,50 12,61 6,80 53,92 Mg 2+ 34,83 24,31 38,53 32,56 7,38 22,66 Na + 69,76(S) 48,48(S) 49,80 (S) 56,01 11,92 21,29 Cl * 107,78 (S) 90,79 (S) 94,50 (S) 97,69 (S) 8,93 9,14 CO 3 2 HCO 3 7,60 6,36 7,03 7,00 0,62 8,87 3,74 (LM) 2,98 (LM) 3,25 (LM) 3,32 (LM) 0,39 11,59 Fe 0,09 (N) 0,012 (N) 0,24 (LM) 0,11 (LM) 0,12 101,65 Mn 0,05 (N) 0,004 (N) 0,02 (N) 0,02 (N) 0,02 94,67 NO 3 4,14 (N) 0,16 (N) 0,01 (N) 1,44 (N) 2,34 163,04 RAS 14,09 (S) 12,63 (S) 9,33 (S) 12,02 (S) 2,44 20,29 ISL 135,990 84, , ,75 27,81 24,03 Tabela 2. Resultados das variáveis descritoras da qualidade da água no Reservatório Grutão do Carira/SE. Em relação ao risco: N (nenhum), LM (leve a moderado), S (severo). * Para Cl os riscos na irrigação por superfície e aspersão considerados severos (S). Os valores de CEa extremamente altos durante o período das três coletas, indicam uma concentração elevada de sais ionizados no reservatório. O risco para salinidade com base nos valores de CEa foi considerado severo. Os teores de SDT acima de mg L 1 em todas as coletas apontam riscos severos de salinização do solo pelo uso da água na irrigação e salinidade para as culturas irrigadas. Quanto ao risco de sodificação do solo considerando a RAS e CEa nas três coletas, verificase que embora os valores de RAS isoladamente indiquem elevada concentração de sódio na água, os valores de CEa também foram elevados, analisando conjuntamente os valores de (Ca 2+ + Mg 2+ ) indicam que a soma das concentrações desses cátions em cada coleta se aproxima das concentrações de Na + (Tabela 2), ou seja, que a os valores de CEa sejam influenciados pelo cálcio e magnésio que são elementos floculantes do solo, minimizando o risco de sodificação do solo que apresentou distribuição de 100% para classe Nenhum (Tabela 3).

5 Risco Salinização Sistema de Irrigação Classe de restrição Variáveis Leve a Nenhum Moderado Severo CEa (ds m 1 ) SDT Sodificação RAS (mmol c L 1 ) e CEa (ds m 1 ) Toxicidade Obstrução do sistema de irrigação localizada Superfície RAS (mmol L 1 ) 1/ Superfície Cl (mmol c L 1 ) Aspersão Na + (mmol c.l 1 ) Aspersão Cl (mmol c L 1 ) Aspersão HCO 3 (mmol c L 1 ) NO 3 N (mg L 1 ) ph Fe total (mg L 1 ) 66,67 33,33 0 Mn (mg L 1 ) ISL Tabela 3. Distribuição de frequência em % do risco associado à cada variável. A avaliação da toxicidade da água para as plantas na irrigação por superfície com base na RAS indica grau de risco severo, evidenciado pelos valores elevados de sódio nas três coletas (Tabela 2). Com base no Cl o risco de toxicidade para as plantas na irrigação por superfície foi severo para todas as épocas de coleta. Convém ressaltar que na natureza não existem limites estáticos para esses intervalos de classes, portanto devem ser considerados desvios de 1020% para mais ou menos nestes valores [7]. Considerando o sistema de irrigação por aspersão, verificase risco severo de toxicidade por íons Na + e Cl devido à alta concentração desses íons que podem facilmente serem absorvidos pela via foliar. Para HCO 3 foi considerado risco leve a moderado para irrigação de aspersão quanto aos efeitos de toxicidade. As concentrações de NO 3 normalmente associados ao risco de toxicidade para culturas sensíveis não apresentou riscos para as águas nas três coletas [7]. A avaliação dos riscos de obstrução do sistema de irrigação localizada indica risco severo para valores de ph nas três coletas (Tabela 3), embora se verifique que o índice de saturação de Langelier (ISL) não apresentou risco de obstrução pela formação de precipitados de carbonato de cálcio (CaCO 3 ), possivelmente devido às menores concentrações de íons bicarbonato (HCO 3 ) nas três coletas em relação às concentrações de Ca 2+, a alcalinização apresenta riscos severos pelos valores de ph elevados. O risco de obstrução do sistema de irrigação localizada por ferro (Fe) apresentou distribuição de risco em 33,33% para classe leve a moderado na coleta 3 e nenhum risco nas demais coletas. Os valores de manganês (Mn) não apresentaram riscos de obstrução do sistema de irrigação localizada nas três coletas (tabela 3). Embora se esperassem valores mais elevados de Ca 2+ e Mg 2+ considerando a geologia local com presença de rochas metamórficas do tipo mármore e quartzito, que contém esses elementos, observouse que os valores de Na + se mostraram superiores à soma de Ca 2+ e Mg 2+, exceto na coleta 3, mesmo não havendo presença de rochas sedimentares para dissolução de bicarbonato de sódio (NaHCO 3 ) presente na estrutura da maioria destes minerais, segundo a SEMARH [1], o que supõese que as elevadas concentrações de Na + tenham origem na ação antrópica. Em relação à salinidade da água, observouse que os valores excepcionalmente altos de CEa nas três coletas apontam perturbações no sistema, gerando elevada disponibilidade de íons solubilizados, este fato pode ter relação com o carreamento de sedimentos ou descarte de resíduos no corpo hídrico, visto se tratar de um reservatório impactado pela forte interferência urbana, escassa vegetação ciliar e uso inadequado do solo do entorno. Em relação à sazonalidade, observaramse reduções nas concentrações de STD, Ca 2+, Mg 2+, CO 2 3, HCO 3 no período de estiagem (coleta 2). 5. CONCLUSÕES 1. As águas do reservatório Grutão do Carira possuem restrições de uso na irrigação evidenciando riscos severos de salinidade para as culturas, salinização do solo, toxicidade às culturas e obstrução do sistema de irrigação localizada pela alcalinização. 2. A água do reservatório não apresentou riscos de sodificação do solo, provavelmente devido ao balanceamento entre os elementos dispersantes e floculantes das partículas coloidais do solo, evidenciado pela relação entre a RAS e a CEa.

6 3. Os teores de STD extremamente elevados podem indicar lixiviação de particulados ou lançamento de resíduos no corpo hídrico, fator que pode estar relacionado à deterioração da vegetação ciliar e ao lançamento urbano de resíduos. 4. São necessários mais eventos de monitoramento para verificar o comportamento futuro do corpo hídrico em relação à sazonalidade a fim de permitir melhores conclusões, considerandose que as reduções no período seco não são conclusivas. RECONHECIMENTOS Agradecemos à Secretaria de Meio Ambiente e Recursos Hídricos do Estado de Sergipe (SEMARH) e a Superintendência de Recursos Hídricos na pessoa de João Carlos Santos da Rocha pela disponibilização dos dados. REFERÊNCIAS [1] SEMARH Secretaria de Meio Ambiente e Recursos Hídricos do Estado de Sergipe Atlas Digital Sobre Recursos Hídricos de Sergipe (2014), 1 Pendrive, color. [2] A.A.F. Barroso, G.E. Gomes, A.E.O. Lima, H.A.Q. Palácio e C.A. Lima, Avaliação da qualidade da água para irrigação na região Centro Sul no Estado do Ceará, Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental (2011) 15(6): [3] G.O. Santos e F.B.T. Hernandez, Uso do solo e monitoramento dos recursos hídricos no córrego do Ipê, Ilha Solteira, SP, Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental (2013) 17(1):6068. [4] S. Khan and M.A. Hanjra, Sustainable land and water management policies and practices: a pathway to environmental sustainability in large irrigation systems, Land degradation & development (2008) 19(5): [5] R.S. Ayers and D.W. Westcot, Water quality for agriculture (FAO: paper 29, 1994) 174. [6] G.S. Lima, R.G. Nobre, H.R. Gheyi, L.A.A. Soares, G.S. Lourenço e S.S. Silva, Aspectos de crescimento e produção da mamoneira irrigada com águas salinas e adubação nitrogenada, Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental (2014) 18(6): [7] O.Á. de Almeida, Qualidade da Água de Irrigação, (Cruz das Almas: Embrapa Mandioca e Fruticultura Tropical, 2010) 227. [8] J.R.A. Amorim, M.A.S. Cruz e R.S. Resende, Qualidade da água subterrânea para irrigação na bacia hidrográfica do Rio Piauí, em Sergipe Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental (2010) 14(8): [9] DNIT Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes, Projeto executivo para pavimentação da rodovia BR235 BA/SE: relatório final de avaliação ambiental (Engesur, 2010) 203. [10] IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística, IBGE cidades: produção agrícola e pecuária do município de Carira, SE em 2013 (2014). [11] F.S. Nakayama, Water analysis and treatment techniques for control emitter plugging, (In: Proceedings Irrigation Association Conference, Portland, Oregon, 1982),