Monitorização da Qualidade das Águas e dos Sedimentos

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1 Monitorização da Qualidade das Águas e dos Sedimentos

2 Monitorização da Qualidade das Águas e dos Sedimentos Maria do Pilar Pestana da Silva, Paulo Maia Marques Ana Saramago dos Santos Ministério da Defesa Nacional Marinha Instituto Hidrográfico Rua das Trinas, LISBOA

3 Resumo A Monitorização da Qualidade das Águas e dos Sedimentos que visa contribuir para o acompanhamento da evolução do estado da qualidade do meio envolvente à Central de Tratamento de Resíduos Sólidos Urbanos (CTRSU) teve um ajuste relativamente ao programa inicial, no que se refere essencialmente à periodicidade da amostragem, bem como, à eliminação de alguns parâmetros e de uma estação que não se consideraram essenciais. A nova versão do programa de monitorização teve início em 2004, mantendo as mesmas componentes do programa inicial; a medição de temperaturas e velocidades de correntes relativo ao Circuito da Água de Arrefecimento (CAR); as águas superficiais e sedimentos do estuário e vala de drenagem e as águas subterrâneas. Os teores encontrados, nas estações do estuário, para os diferentes parâmetros, ao longo deste período, estão todos dentro da gama de valores característicos de zonas estuarinas. Os valores da vala de drenagem, de um modo geral, são mais elevados do que os das estações do estuário.

4 Introdução O estuário é uma zona de grande ocupação devido ao enorme conjunto de recursos que detém, tornando-se por vezes muito vulnerável às pressões antropogénicas. As suas características dependem da sua morfologia e de todas as acções realizadas ou em curso na bacia hidrográfica em que se insere. O estuário do rio Tejo é um estuário mesotidal homogéneo com descargas irregulares do rio e onde ocorrem ocasionalmente situações de precipitação intensa nos meses de Inverno. Permanentemente ocorre mistura entre a massa de água costeira e a massa de água fluvial. As concentrações de nutrientes (azoto e fósforo) afectam o seu estado trófico e a matéria orgânica afecta as condições de oxigenação. A Central de Tratamento de Resíduos Sólidos Urbanos está localizada na margem direita do rio Tejo, na qual tem sido crescente a ocupação urbana e industrial, nas últimas décadas. Por ser uma zona vulnerável a Valorsul tem tido a preocupação desde o início da laboração desta unidade de executar um programa de monitorização de forma a avaliar e acompanhar a evolução do estado da qualidade ambiental da zona envolvente.

5 Metodologia O programa de monitorização da Qualidade das Águas e dos Sedimentos é composto por três componentes diferentes. Uma delas engloba a medição de temperaturas e velocidade de corrente junto ao ponto de descarga do Circuito de Água de Arrefecimento. Estas campanhas são efectuadas duas vezes ao ano, em períodos de marés de águas mortas, simultaneamente, em três locais diferentes da Cala do Norte; La5 - junto à tomada de água do CAR, La6 - a montante da captação e La7 - a jusante da captação. São fundeados correntómetros nas posições previamente definidas, durante um período de 25 horas consecutivas de forma a cobrir um ciclo completo de maré. Durante a realização de cada campanha de medição de temperaturas e velocidades de corrente são efectuadas recolhas, nos três pontos de medição, de amostras de água para a determinação do teor de compostos orgânicos halogenados (AOX). As amostras são colhidas a meia altura da coluna de água, com uma garrafa de colheita do tipo Niskin e em situação de baixa-mar (BM) e preia-mar (PM). metros às posições previamente estabelecidas. As amostras de água superficial são colhidas com garrafas do tipo Niskin com termómetros de inversão acoplados. Na vala de drenagem a recolha é efectuada directamente para os diferentes recipientes de acordo com os requisitos dos parâmetros a determinar. Semestralmente são também efectuadas recolhas de amostras de sedimentos superficiais não consolidados, nas diferentes estações de amostragem, com um amostrador tipo Smith McIntyre. Foi também efectuada uma campanha de sedimentos em profundidade tendo sido recolhidos três testemunhos num transepto da cala norte enfrente à estação La2. Dos três testemunhos um foi colhido junto à margem direita, outro sensivelmente no talvegue e o terceiro junto à margem esquerda. Os testemunhos obtidos atingiram profundidades entre os 60 e 100 cm (talvegue). Uma outra componente deste programa engloba a monitorização das águas superficiais e sedimentos do estuário e vala de drenagem. Nesta nova fase do programa as campanhas de monitorização para recolha de amostras de água, são efectuadas de dois em dois meses, em três estações no estuário, que se desenvolvem entre a zona a norte do rio Trancão e o limite norte do Mouchão da Povoa e designadas com: La1 entre a ponta sul do Mouchão de Alhandra e a ponta Norte do Mouchão da Póvoa, a La2 na cala Norte, em frente ao local da central de tratamento de resíduos sólidos urbanos e a La3 entre o banco do Ladeiro e o Mouchão da Póvoa, e ainda a estação Lb - numa secção transversal da vala de drenagem (Figura 1). As campanhas de amostragem de água decorrem sempre em situações consideradas de marés mortas, isto é; a amplitude de maré é pequena. As diferentes estações são ocupadas sempre em duas situações de maré distintas; preia-mar e baixa-mar e a dois níveis de profundidade, superfície e fundo. Na estação da vala de drenagem (Lb) a amostragem é efectuada apenas a um nível; à superfície. Todas as campanhas são efectuadas, de forma a garantir que a amostragem nas diferentes estações ocorra dentro do intervalo de maré de mais ou menos, uma hora dos estofos de maré. Os meios navais utilizados em cada campanha dispõem de um sistema de posicionamento diferencial (DGPS) que permite ocupar as estações com desvios inferiores a cinco Figura 1 Localização das estações de amostragem de águas superficiais e sedimentos

6 Na terceira componente de monitorização, a das águas subterrâneas, a amostragem é efectuada mensalmente em seis piezómetros instalados no terreno circundante da CTRSU. Os piezómetros encontram-se, dispostos segundo linhas paralelas ao rio. Na primeira linha, encontram-se instalados dois conjuntos de piezómetro, em cada conjunto um dos piezómetro atinge os 25 metros de profundidade (Pz2 e Pz4), para captar a zona inferior e o outro, apenas 15 metros de profundidade, para captar a zona superior da massa de água. Os piezómetros mais profundos estão isolados dos 10 aos 17 metros de profundidade para impedir que a água dos dois níveis se misture. Na segunda linha na parte posterior da CTRSU encontram-se ainda instalados mais dois piezómetros de 15 metros de profundidade. A amostragem das águas subterrâneas é efectuada com uma bomba submersível alimentada autónoma por um gerador. Inicialmente é efectuada a medição do nível piezométrico seguido de um esgotamento durante dois minutos para limpeza e só posteriormente é que se dá início à amostragem. A recolha para a determinação de oxigénio dissolvido e carência bioquímica de oxigénio é efectuada logo no início e com a bomba a debitar um caudal muito baixo. Após as colheitas, todas as amostras são de imediato preservadas e acondicionadas de acordo com os requisitos necessários para a determinação dos diversos parâmetros e entregues nos laboratórios. a espectrometria de absorção molecular por análise de fluxo segmentado. Os metais pesados (com excepção do mercúrio e arsénio) foram determinados através da espectrometria de absorção atómica com chama ou câmara de grafite. O mercúrio foi determinado por espectrometria de absorção atómica por vapor frio e o arsénio por espectrometria de absorção atómica com geração de hidretos. A determinação de hidrocarbonetos em águas utiliza a espectrometria de infravermelho. No caso dos sedimentos a técnica utilizada para a quantificação de compostos orgânicos é a cromatografia gasosa recorrendo a diferentes tipos de detectores (captura de electrões ou massa) de acordo com a especificidade do composto. Figura 2 - Localização das estações de amostragem de águas subterrâneas De um modo geral, os parâmetros analisados nas águas são os compostos de azoto (nitrato, nitrito e azoto amoniacal), fósforo, metais e hidrocarbonetos, para além da temperatura, do ph, condutividade e oxigénio dissolvido. Nas águas subterrâneas são ainda analisados os sulfatos, substâncias tensioactivas aniónicas e carência bioquímica de oxigénio. Duas vezes no ano é analisado um conjunto de metais designados por elementos traço (antimónio, cobalto, estanho manganês selénio e vanádio), tanto nas águas superficiais como nas águas subterrâneas. Estes elementos são analisados apenas nos quatro piezómetros de 15 metros de profundidade (Pz1, Pz3, Pz5 e Pz6). Nas amostras de sedimentos os principais parâmetros analisados são os metais pesados, hidrocarbonetos aromáticos polinucleares (PAH) e compostos organoclorados (PCB s, DDT s e dioxinas e furanos) Na determinação dos compostos de azoto e fósforo foi utilizada

7 Análise dos Resultados No presente trabalho são apresentados os resultados dos dois anos de monitorização, 2004 e Temperaturas e Velocidades de Corrente Após o processamento de todos os dados obtidos para cada campanha de medição de temperaturas e velocidades de corrente, verifica-se que os valores de temperatura da estação junto à captação (La5) são da mesma ordem de grandeza das temperaturas nas estações a montante e a jusante (La6 e La7), em cada momento do período de amostragem, tanto em situação de Inverno como de Verão. A velocidade de corrente assume os valores mais baixos nos estofos da maré, isto é; na baixa-mar e preia-mar e os valores mais elevados correspondem sensivelmente à situação de meia maré embora estes, não sejam considerados valores muito elevados. As campanhas de medição decorrem em regime de marés mortas a que corresponde uma pequena amplitude na altura de maré, pelo que as pequenas diferenças de temperatura entre estações denotam que o meio receptor não é afectado pela descarga do circuito de água de arrefecimento. Os teores de compostos halogenados (AOX) encontrados nas estações são todos baixos, mesmo na situação de BM os valores não ultrapassaram teores da ordem de 1,0 mg/l. Águas Superficiais e Sedimentos do Estuário e Vala de Drenagem Os valores de temperatura, para as diferentes estações do estuário, variam entre os 11 ºC e os 26 ºC, com uma distribuição sazonal perfeitamente característica de águas de transição. A diferença de temperatura entre a superfície e o fundo é geralmente pouco significativa no Inverno, mas no Verão pode atingir dois graus para algumas estações. Na vala de drenagem (Lb) a amplitude térmica diária no Verão é bastante elevada uma vez que nas campanhas de Julho se verificou uma diferença de mais de dez graus entre a medição da temperatura de manhã e de tarde em ambos os anos (26,5 ºC 36,5 ºC em 2004 e 25,5 ºC 37 ºC em 2005). Esta acentuada oscilação de temperatura é devida essencialmente às características e localização desta estação. A coluna de água na vala de drenagem é muito pequena e praticamente constante ao longo do ciclo de maré, variando muito pouco entre a baixa-mar e a preia-mar devido ao grande assoreamento da embocadura da vala. Acresce ainda o facto de a própria vala se encontrar protegida do vento e com uma grande exposição solar. Os valores de ph, para as diferentes estações do estuário, estão dentro da gama considerada normal para águas estuarinas (7,42 8,40). No caso da estação Lb - vala de drenagem os valores são da mesma ordem de grandeza, tendo apenas surgido um valor pontual um pouco mais elevado (9,27 em Maio de 2005). Os valores de oxigénio estão todos dentro de valores normais para zonas de transição variando entre 5,57 mg/l e 9,64 mg/l a que corresponde uma saturação superior a 70%. No entanto, a estação Lb apresenta por vezes situações extremas como ausência de oxigénio dissolvido (< 0,03 mg/l) e valores muito elevados como 18,77 mg/l observado em Maio de Os valores de salinidade variam sensivelmente entre 10 e 30 de acordo com a localização das diferentes estações, consoante a menor ou maior influência oceânica ou fluvial a que estão sujeitas. Na estação La1, devido à menor influência da zona costeira, surgiram situações de Inverno em que, na baixa-mar, os valores de salinidade são da ordem do limite de quantificação (< 2,000 em Janeiro e Novembro de 2004 e Janeiro de 2005). Os valores de sólidos suspensos totais variam entre 4 mg/l 1 e 54 mg/l, sendo a estação La1 a que apresenta, de um modo geral, os valores mais elevados do que nas restantes estações, devido à maior influencia fluvial no transporte de partículas. O nitrato apresenta valores compreendidos entre 184,5 µg/l e 1363 µg/l para as estações do estuário. Na vala de drenagem os teores de nitrato são bastante mais elevados, surgindo teores de 9101 µg/l. A estação La1, devido à sua localização, apresenta maior influência antropogénica pelo que a gama de valores é mais elevada. Na estação La3 os valores de nitrato são mais baixos uma vez que a influência antropogénica é menor que na estação La1 e também porque nesta estação a influência da água costeira prevalece (salinidade mais elevada). Os valores de nitrito variam entre 9,86 µg/l e 51,16 µg/l, nas estações do estuário. Na vala de drenagem os valores são bastante mais elevados variando entre 55,8 µg/l e 509,6 µg/l. É na estação La2 que os valores são mais elevados relativamente às outras estações devido sendo a causa primordial a pressão tópica, devido à ocupação da margem direita do Tejo. Os teores de sílica variam sazonalmente, observando-se valores mais elevados nos meses de Inverno (45,4 µg/l e 2409 µg/l).

8 De um modo geral os teores de fosfato são baixos, variando para as estações do estuário entre 71,3 µg/l e 181,3 µg/l. Na figura 3 apresenta-se a relação entre o teor de nitrato e a salinidade para cada estação do estuário. Nas estações La1 e La3 a correlação entre os teores de nitrato e salinidade é normal para uma influência predominante das águas costeiras, em que para valores mais elevados de salinidade correspondem teores de nitrato mais baixos. Na estação La2 não há correlação entre a salinidade e o teor de nitrato conforme seria de esperar, visto que a dispersão dos resultados de nitrato é muito grande e a valores elevados de nitrato correspondem também valores elevados de salinidade. Nitrato ( mg - N/l) La BM PM ,000 5,000 10,000 15,000 20,000 25,000 30,000 35,000 40,000 45,000 Salinidade ( ) BM-S BM-F P M-S PM-F Os valores de azoto amoniacal variam entre 7,70 µg/l e 472 µg/l. É nos meses de Inverno que surgem os valores mais elevados. A grande maioria dos valores de cloraminas é inferior ao limite de quantificação. No entanto, em Março e Maio de 2005 surgiram valores significativos na estação La2, em baixa-mar de 3,6 mg/l Para o caso do fosfato é de notar que apenas na estação La3 é que se verifica uma correlação adequada da salinidade com teor de fosfato. Nas estações La1 e La2, de maior influência antropogénica, não se verifica uma correlação do parâmetro com a salinidade. A fonte de introdução de fosfato no sistema considerado é essencialmente de origem urbana enquanto que relativamente ao nitrito a maior influência se deve à contribuição da zona costeira. Os valores observados para os hidrocarbonetos e orgânicos extractáveis são da ordem de grandeza do limite de quantificação (0,05 mg/l) do método para as estações no estuário. Na vala de drenagem surgem, pontualmente e em situação de baixa-mar, alguns valores quantificáveis, mas pouco significativos (0,27 mg/l). Nitrato (mg - N/l) PM La2 0,000 5,000 10,000 15,000 20,000 25,000 30,000 35,000 40,000 45,000 Salinidade ( ) BM-S BM-F P M-S PM-F BM Os metais apresentam todos valores bastante baixos. Alguns como é o caso do alumínio e crómio, apresentam valores da ordem de grandeza do limite de quantificação (5 µg L-1 e 0,5 µg L-1). Dos elementos metálicos considerados mais tóxicos, o cádmio, mercúrio e chumbo também apresentam valores quantificáveis mas bastante baixos. De todos os elementos traço apenas o manganês apresenta alguns valores quantificáveis e bastante baixos. Os restantes elementos apresentam valores inferiores ao limite de quantificação. Nitrato ( mg - N/l) La BM PM ,000 5,000 10,000 15,000 20,000 25,000 30,000 35,000 40,000 45,000 Salinidade( ) BM-S BM-F P M-S PM-F Figura 3 Correlação entre o nitrato e a salinidade As amostras de sedimento das diferentes estações são essencialmente constituídas por areias e uma fracção de material mais fino (silte). Na estação La1 a fracção de silte é quase inexistente e areia é grosseira como acontece nas estações La2 e Lb. Na estação La3 a fracção de material fino é mais significativa e a areia é uma areia fina. Os teores de metais nos sedimentos superficiais de todas as estações são baixos, sendo que os valores mais significativos surgem nas estações La2 e Lb (0,394 mg/kg). O mesmo se passa com os teores dos compostos orgânicos, é também nas estações La2 que surgem o valor mais elevado (6,1 mg/kg)

9 de policlorobifenilos ( PCB), sendo no entanto, teores pouco significativos. Na estação Lb todos os elementos apresentam valores mais elevados do que nas estações do estuário, mas sem grande expressão. Os teores de dioxinas e furanos são também, como se verificou nos outros compostos orgânicos, bastante baixos. Para a grande maioria dos congéneres os valores são inferiores ao limite de quantificação (< 0,2 ng/kg). Os congéneres quantificados não correspondem aos congéneres mais tóxicos, isto é os isómeros substituídos nas posições 2,3,7,8. Nos sedimentos em profundidade os valores mais elevados de contaminantes, no que se refere a metais e a compostos orgânicos, estão no material depositado na camada entre os 15 cm e 80 cm de profundidade em todos os testemunhos e sendo no testemunho do talvegue que estes teores assumem valores mais significativos como é o caso do mercúrio, cádmio (La2 2,68 mg/kg e 1,63 mg/kg respectivamente) e policlorobifenilos (22,2 µg/kg). Fósforo ( mg - P/l) Fósforo ( mg - P/l) La BM PM 0 0,000 5,000 10,000 15,000 20,000 25,000 30,000 35,000 40,000 45,000 Salinidade ( ) BM-S BM-F P M-S PM-F La3 250 PM BM ,000 5,000 10,000 15,000 20,000 25,000 30,000 35,000 40,000 45,000 Salinidade ( ) BM-S BM-F P M-S PM-F La2 Fósforo ( mg - P/l) BM PM ,000 5,000 10,000 15,000 20,000 25,000 30,000 35,000 40,000 45,000 Salinidade ( ) BM-S BM-F P M-S PM-F Figura 4 Correlação entre o fosfato e a salinidade.

10 Águas Subterrâneas A temperatura em todos os piezómetros apresenta uma pequena variação sazonal entre 16 ºC e 23 ºC, sendo no Pz3 onde a amplitude térmica é mais significativa. O ph apresenta valores semelhantes ao longo do tempo oscilando os valores em torno de um ph neutro de 7 em todos os piezómetros. Os valores de condutividade são mais elevados nos Pz1 e Pz2 (19280 µs/cm e µs/cm) do que nos restantes piezómetros, devido à proximidade do rio Tejo. Os valores mais elevados em cada piezómetro surgem normalmente nos meses de Verão a que corresponde maior intrusão salina. O mesmo se verifica com a salinidade que para os piezómetros Pz1 e Pz2 apresentam valores muito baixos durante todo o ano. Os restantes piezómetros apresentam valores quantificáveis, mas baixos, apenas a partir dos meses de Verão em que há menor percentagem de água nos solos e por conseguinte maior intrusão salina por parte do estuário. Em todos os piezómetros, os teores de oxigénio dissolvido foram da ordem de grandeza do limite de quantificação (0,03 mg/l) ou mesmo inferior a este. Os valores de nitrato são todos muito baixos ou mesmo da ordem do limite de quantificação (1,1 µg/l) para todos os piezómetros com excepção do Pz1 e Pz2 em que os valores sendo ainda baixos apresentam uma variabilidade sazonal. Os valores de nitrito são baixos variando entre 0,13 µg/l e 123,3 µg/l. Estes valores mais elevados surgiram apenas nos meses de Fevereiro a Abril de 2004 no piezómetro Pz4. O azoto amoniacal apresenta uma variabilidade sazonal em todos os piezómetros, com valores da ordem de grandeza de algumas unidades de miligrama por litro. A variação sazonal mais acentuada ocorre no Pz1, atingindo os valores mais elevados em Abril de Para os restantes piezómetros (Pz2, Pz3, Pz4, Pz5 e Pz6) os valores mais significativos fizeramse sentir no período de Inverno entre Dezembro de 2004 e Fevereiro de Os teores de sulfato encontrados são todos bastante baixos. No entanto, nos piezómetros Pz5 e Pz6 atingiram-se valores pontuais da ordem de 300 µg/l. Relativamente às substâncias tensioactivas aniónicas, estas não foram detectados em nenhum dos piezómetros, uma vez que, todas as determinações efectuadas foram inferiores ao limite de quantificação (<0,06 mg/l). A carência bioquímica de oxigénio (CBO5) apresenta para todos os piezómetros valores baixos não excedendo os 11 mg O2 L-1. Os teores de orgânicos extractáveis e hidrocarbonetos não polares são sempre da ordem de grandeza do limite de quantificação (0,05 mg/l) ou inferior a este. Em cada piezómetro todos os elementos metálicos analisados apresentam valores relativamente baixos. Os teores de alumínio, vanádio e crómio são sempre inferiores ao limite de quantificação (5 µg/l, 6 µg/l e 0,5 µg/l respectivamente). No caso do arsénio a grande maioria dos resultados obtidos encontra-se na ordem de grandeza do limite de quantificação, surgindo pontualmente valores mais elevados em todos os piezómetros. O mercúrio apresenta valores baixos, com excepção do piezómetro Pz1 que em Abril e Julho de 2004 e Abril de 2005 apresentou valores bastante mais elevados (0,4 µg/l). Os teores de cádmio são bastante baixos, surgindo pontualmente valores mais elevados nos piezómetros Pz1 Pz2 e Pz4. Dos elementos traço analisados, apenas o manganês foi o elemento em que se obtiveram teores quantificáveis em todos os piezómetros, embora bastante baixos, todos os outros não foram detectados. Os valores de fósforo apresentam, para todos os piezómetros, uma distribuição sazonal. No piezómetro Pz1 surgiram os valores mais elevados em Abril e Novembro de 2004.

11 Considerações Finais A análise dos dados das campanhas de medição de temperaturas e velocidades de corrente indica que mesmo em situação menos favorável (marés de águas mortas), a descarga do circuito de água de arrefecimento, não causa perturbação no meio receptor. Os teores encontrados, nas estações do estuário, para os diferentes parâmetros, ao longo deste período, estão todos dentro da gama de valores característicos de zonas estuarinas. Os valores da vala de drenagem, de um modo geral, são mais elevados do que os das estações do estuário, em virtude do seu baixo caudal e também pelo facto de ser um meio para o qual convergem pequenas descargas de origem industrial e urbana. A estação La2 é a estação do estuário que apresenta os valores mais significativos tanto na matriz água como no sedimento, devido à sua localização e maior exposição à pressão antropogénica. A variação dos parâmetros observados é sazonal e os teores encontrados nas estações do estuário estão de acordo com os objectivos ambientais de qualidade mínima para as águas superficiais (Anexo XXI D.L. nº 236/98). Considerando como referência o Despacho Conjunto dos Ministérios do Ambiente e Recursos Naturais e do Mar que classifica o material a dragar em cinco classes de acordo com o grau de contaminação em metais pesados e compostos orgânicos, permite classificar os sedimentos superficiais das diferentes estações como material limpo. Nos sedimentos em profundidade, os teores mais elevados encontrados no testemunho do talvegue junto à estação La2 poderão ser classificados como material com contaminação vestigiária (classe 2). Tendo em conta a taxa de sedimentação para esta zona do Tejo, poder-se-á afirmar que a maior carga poluente nesta zona terá ocorrido algumas décadas de anos atrás, na medida em que os teores mais elevados de metais e compostos orgânicos surgem na camada entre os 15 cm e os 80 cm de profundidade.

12 Referências Brown, J. et al, Seawater: Properties, composition, and behavior. Ed Pergamon Press associated with the Open University. Walton Hall, England, 1989, 165p. D. Barceló, Sample Handling and Trace Analysis of Pollutants Elsevier, 2000 F. P. Shepard, J. Sediment. Petrol., 1954, 24, 151. Pilson, Michael E.Q. An Introduction to The Chemistry of The Sea, Prentice Hall, New Jersey, 1998 Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, American Public Health Association, Washington, DC 20th Ed