IMPACTO DAS TÉCNICAS ALTERNATIVAS DE DRENAGEM URBANA NA QUALIDADE DAS ÁGUAS PLUVIAIS

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1 IMPACTO DAS TÉCNICAS ALTERNATIVAS DE DRENAGEM URBANA NA QUALIDADE DAS ÁGUAS PLUVIAIS Carlos Alberto Barbosa de M. Gomes 1 ; Júlio César E. da Costa 2, Mônica J. M. Abdon Savóia 3, Vinícius Verna M. Ferreira 4 Resumo A drenagem pluvial urbana vem sofrendo, cada vez mais, os reflexos do esgotamento sanitário através do lançamento de esgotos nas redes pluviais, dos resíduos sólidos, através do lixo que chega nas sarjetas e dessas às redes pluviais, e da deposição de lixo nas margens e dentro dos cursos d água; de sedimentos oriundos dos terrenos desprotegidos (desmatamentos, ocupação de encostas, loteamentos irregulares, etc.) e pelo uso e ocupação do solo de forma inadequada, particularmente de áreas com declividades acentuadas. Todos esses fatores têm contribuído para o aumento e agravamento da poluição e contaminação dos cursos d água. Com o crescimento das cidades o incremento do grau de impermeabilização das bacias proporciona a redução das infiltrações, da evapotranspiração, do escoamento subterrâneo, da recarga do lençol freático, e conduz ao aumento dos volumes escoados superficialmente, a aceleração dos escoamentos e a acentuação dos picos dos hidrogramas, assim como o incremento de resíduos e sedimentos nos cursos d água, com a deterioração da qualidade de suas águas (Ellis e Hvited-Jacobsen, 1996 [1], e Tucci, 1997 [2]). Esse trabalho procurou junto à literatura pesquisada obter informações que confirmem esse segundo objetivo das técnicas alternativas de drenagem pluvial, ou seja, melhorar a qualidade das águas efluentes dos dispositivos que as constituem. Abstract The urban pluvial drainage is suffering the reflexes of the sanitary exhaustion through the release of sewers in the pluvial system of solid detritus, through the residues that arrive in the gutters and of those to the pluvial systems, and of the garbage deposition in the margins and in 1 Universidade Federal de Juiz de Fora UFJF. Aluno do Programa de Pós Graduação em Saneamento, Meio Ambiente e Recursos Hídricos da Escola de Engenharia da UFMG. cabmg@brfree.com.br 2 Companhia Energética de Minas Gerais CEMIG. jcecosta@cemig.com.br 3 Aluna do Programa de Pós Graduação em Saneamento, Meio Ambiente e Recursos Hídricos da Escola de Engenharia da UFMG. monicaabdon@ig.com.br 4 Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear CDTN. Aluno do Programa de Pós Graduação em Saneamento, Meio Ambiente e Recursos Hídricos da Escola de Engenharia da UFMG. vvmf@cdtn.br

2 the courses of water; of sediments from the unprotected lands (deforestations, occupation of hillsides, irregular divisions into lots, etc.) and for the use and occupation of the soil in an inadequate way, particularly of areas with accentuated declivity. All those factors have been contributing to the increase and aggravation of the pollution and contamination of the courses of water. With the growth of the cities the increment of the impermeabilization s degree of the basins provides the reduction of the infiltrations, of the evapotranspiration, of the underground drainage, of the recharge of the water table, and it leads to the increase of the volumes drained superficially, the acceleration of the drainages and the accentuation of the picks of the hidrograms, as well as the increment of residues and sediments in the courses of water, with the deterioration of the quality of their waters (Ellis and Hvited-Jacobsen, 1996, and Tucci, 1997). This work researched to obtain information to confirm the effectiveness of the alternative techniques of pluvial drainage, in other words, to get better the quality of the waters of the devices that constitute those alternative techniques. Palavras Chave: Águas pluviais, Técnicas alternativas, Drenagem urbana. Técnicas Alternativas de Drenagem Pluvial As técnicas alternativas de drenagem pluvial podem ser classificadas segundo os princípios de seu funcionamento físico e suas áreas de aplicação. Essas técnicas cujo objetivo primeiro é o de reduzir e/ou amortecer o fluxo de água proveniente das chuvas, antes de alcançar os cursos d água, tem cumprido também um segundo importante papel que é o de melhoria da qualidade das águas decorrentes dos escoamentos superficiais nas áreas urbanas. Na busca de soluções que possam reduzir ou controlar o excedente de água gerado pela impermeabilização das bacias e atenuar a poluição oriunda das águas pluviais tem-se procurado empregar soluções não convencionais para os sistemas de drenagem pluvial urbana, através das técnicas alternativas para a drenagem pluvial urbana. As principais técnicas alternativas disponíveis são as seguintes: 1. Soluções aplicáveis às escalas espaciais de lotes ou quarteirões: Armazenamento em reservatórios domiciliares; Armazenamento em coberturas de edificações; Infiltração por meio de planos; Infiltração por meio de trincheiras;

3 Infiltração por meio de poços de infiltração. 2. Soluções aplicáveis a áreas industriais, grandes áreas comerciais e áreas de estacionamento: Armazenamento em pequenas bacias de detenção; Armazenamento em pavimentos reservatório; Armazenamento em valos de armazenamento; Infiltração em pavimentos permeáveis; Infiltração em trincheiras de infiltração. 3. Soluções aplicáveis a áreas de drenagem maiores (controle de jusante): Bacias de detenção secas, á superfície ou enterrada; Bacias de detenção com espelho d água, à superfície ou enterrada. Experiência e Resultados Obtidos com as Técnicas Alternativas O uso de técnicas alternativas nos sistemas de drenagem pluvial além dos objetivos primeiros de sua aplicação tem oferecido aos efluentes dos dispositivos utilizados, dentro dessas técnicas, resultados satisfatórios na qualidade das águas, com reduções consideráveis nas concentrações de metais pesados, DBO 5, DQO, sólidos em suspensão, dentre outros. Esses resultados podem ser observados em alguns trabalhos desenvolvidos sobre esse tema no exterior, uma vez que no Brasil ainda não se têm estudos realizados nessa área. Estudo realizado por Revitt, M. et al (1999) Revitt, M. et al [3], relataram o uso de áreas úmidas construídas para redução do impacto das águas pluviais na qualidade das águas dos corpos receptores. Esse estudo foi realizado em Brentwood, uma pequena cidade localizada a nordeste de Londres, em uma área úmida sub-superficial, com 144 m 2 e uma área natural com sistema de escoamento superficial, com capacidade mínima de 45 m 2. A drenagem de uma área de 150 ha inicialmente é lançada num tanque de sedimentação e sem seguida em uma área úmida construída, plantada com Phragmites australis, ou através de uma área úmida natural, colonizada com Typha latifólia. Ambas as áreas úmidas lançam num tratamento posterior formado por um tanque de sedimentação antes do lançamento no rio Ingrebourne.

4 Também foi estudada por Michael, R. et al, apud Revitt, M. et al(1999) uma área úmida construída em Dagenham, numa extensão de 250m ao longo do rio Wantz, a leste de Londres, com 1750 m 2, sem escoamento sub-superficial, que recebe as águas de chuva de uma bacia ocupada de 440 ha. Essa área úmida consiste de três leitos separados por barragens com controle de fluxo, sendo plantado Typha latifólia no primeiro leito e Phragmites australis no segundo e terceiros leitos. Antes do primeiro leito existe um tanque de sedimentação para remoção dos sólidos suspensos sedimentáveis. Os resultados encontrados nas análises das águas nessas duas áreas úmidas podem ser observados na tabela 1. Poluentes Tabela 1: Tratamento Potencial das Áreas Úmidas Construídas em Brentwood e Dagenham em Relação às Concentrações Máximas Medidas de Poluentes Afluentes à Essas Áreas Durante um Evento Chuvoso. Máxima concentração medida no afluente (mg/l) Área úmida de Brentwood Percentagem média de remoção durante evento chuvoso Concentração prevista no efluente (mg/l) Máxima concentração medida no afluente (mg/l) Área úmida de Dagenham Percentagem média de remoção durante evento chuvoso Concentração prevista no efluente (mg/l) DBO 5 29, ,9 17, ,4 SS 408, ,3 89,4 (1) ,0 Zn 221,0 (1) 55 99,5 632, ,6 Cd 8,9 29 6,3 9,6 73 2,6 Pb 109, ,9 31,9 70 9,6 Cu 59, ,5 42, ,6 Ni 21, ,0 58,5 (1) 39 24,0 Cr 15,6 38 9,7 13,8 83 2,3 Nitrato 20,9 (1) ,3 33,0 (1) 44 18,5 Fosfatos 0,2 (1) 48 0,1 1,4 (1) -18 1,7 (1) máxima concentração do afluente monitorada durante tempo seco Estudo realizado por Winer, R. (2000) Winer, R. [4], apresenta em seu trabalho a segunda e mais recente edição do estudo desenvolvido anteriormente por Brown e Schueler em 1997, intitulado Práticas para tratamento de águas pluviais Banco de dados de desempenho em remoção de poluentes. Essa versão considerou o estudo de 139 casos os quais estão relacionados na tabela 2.

5 Tabela 2: Número de Estudos por Técnica de Tratamento Técnica Número de Estudos Número de Estudos com Dados de Concentração Bacia em solo natural (seca ou com espelho d água) Áreas úmidas vegetadas (wetland) Filtração Infiltração 6 4 Canais abertos Outras 2 2 Total Na tabela 3 estão as concentrações originais de poluentes em mg/l em cada uma das técnicas alternativas estudadas. Tabela 3: Concentrações Originais de Poluentes em mg/l em Cada uma das Técnicas Alternativas Estudadas. Técnica Sólidos totais Fósforo Fósforo Nitrogênio Nitrato e Cobre 1 Zinco 1 em suspensão total solúvel total Nitrito Bacia seca em solo ,18 2 0,13 2 0,86 2 Não natural disponível Bacia em solo 17 0,11 0,03 1,3 0, natural com espelho d água Áreas Úmidas 22 0,20 0,09 1,7 0, vegetadas Filtração ,10 0,08 1,1 2 0, Infiltração ,05 2 0, ,8 2 0,09 2 4, Canais abertos (valas) ,19 0,08 1,1 0, Concentrações em microgramas por litro 2-Dados baseados em menos de cinco pontos de coleta 3-Excluem filtros de areia verticais e faixas filtrantes 4-Referem-se às práticas específicas para melhoria da qualidade de água A tabela 4 apresenta a percentagem de poluentes analisados dentre os 139 casos estudados. Verifica-se que os maiores poluentes analisados foram os sólidos em suspensão e fósforo total. Tabela 4: Percentagem de Monitoramento de Poluentes Poluente Estudos (%) Bactérias 19 Cádmio total 19 Cobre total 46 Hidrocarbonetos 4 Chumbo total 65 Nitrogênio, nitrato-nitrito 71 Nitrogênio total 54 Carbono orgânico 56 Fósforo solúvel 55 Fósforo total 94 Sólidos dissolvidos totais 13 Sólidos suspensos totais 94 Zinco total 71

6 A seguir são apresentadas as técnicas alternativas para sistemas de drenagem pluvial e a percentagem de remoção de poluentes na aplicação dessas técnicas. Remoção de Poluentes em Pavimentos Porosos O pavimento poroso é uma superfície pavimentada permeável construída sobre uma camada de pedregulhos que temporariamente armazena as águas pluviais, antes de se infiltrarem no subsolo. Essa camada porosa substitui o pavimento tradicional permitindo que as águas pluviais infiltrem diretamente no solo e passem por um tratamento qualitativo. Há várias opções de pavimentos porosos, incluindo asfalto poroso, concreto permeável, pavimento gramado. O asfalto poroso e o concreto permeável têm superfícies similares à do pavimento tradicional; entretanto, são confeccionados sem materiais de granulometria mais fina, permitindo que a infiltração se realize. Os pavimentos gramados são compostos por blocos de concreto entrelaçados ou sistemas em grelha de fibras sintéticas, com aberturas que permitem que a grama cresça entre os interstícios. Técnicas alternativas de pavimentação podem ajudar a reduzir o volume de águas pluviais das áreas pavimentadas, mas não incorporam trincheiras em pedra para armazenamento temporário abaixo do pavimento. Embora o pavimento poroso tenha potencial para ser uma prática de tratamento altamente eficáz, sua manutenção tem sido problemática em aplicações mais antigas. A tabela 5 apresenta a percentagem de remoção de poluentes em pavimentos porosos. Tabela 5: Percentagem de Remoção de Poluentes em Pavimentos Porosos Poluente Remoção de poluente (%) 1 Sólidos totais em 95 suspensão Fósforo total 65 Nitrogênio total 82 Nitrato e nitrito não disponível Metais Bactérias não disponível 1: dados oriundos em menos que 5 pontos de coleta Remoção de Poluentes em Bacias de Detenção Extensas e Secas Também chamadas de lagoas secas, bacias detenção extensas, lagoas de detenção, lagoas de detenção extensas, essas bacias possuem sumidouros projetados para deter o escoamento superficial proveniente de tempestades por uma certa duração mínima (por exemplo, 24 horas), permitindo a sedimentação de partículas e de poluentes carreados. Essas bacias não têm um

7 espelho d água permanente e comumente são projetadas com reduzidas lâminas d água nos pontos mais a montante e a jusante. Normalmente são usadas para controle de cheias, incluindo um armazenamento adicional. Na tabela 6 tem-se a percentagem de remoção de poluentes em bacias de detenção extensas e secas. Tabela 6: Percentagem de Remoção de Poluentes em Bacias de Detenção Extensas e Secas Poluente Taxa de remoção (%) Sólidos totais em suspensão 61 ± 32 1 Fósforo total 20 ± 13 Nitrogênio total 31 ± 16 Nitrato e nitrito -2 ± 23 Metais : ± valor representa um desvio padrão 2: dados oriundos em menos que 5 pontos de coleta Remoção de Poluentes em Tratamentos Locais Esse termo se refere a uma série de práticas que são projetadas para o manejo do escoamento superficial proveniente de lotes residenciais individuais. O propósito inicial da maioria dessas práticas é o manejo do escoamento de telhados e coberturas e a diminuição do escoamento de calçadas e pistas de rolamento extensas. O escoamento das coberturas, em particular o das residenciais, geralmente tem uma pequena concentração de poluentes em comparação àqueles oriundos de outras fontes urbanas. A grande vantagem desse manejo é o isolamento dessas superfícies impermeáveis, reduzindo a cobertura efetiva total em questão. Vários dos impactos decorrentes da urbanização ao meio ambiente e, na qualidade da água dos rios, são relacionados à mudança fundamental no ciclo hidrológico causada pelo aumento da cobertura impermeável do terreno. Embora as práticas usadas localmente (trincheira de infiltração, bio-retenção, vala gramada) possam atingir altos patamares de remoção de poluentes, ainda não está clara a sua eficácia sobre escoamentos superficiais originalmente com baixas concentrações. Alguns dados de pesquisa sugerem que, pelo menos para as bacias em solo natural, deva haver uma concentração irredutível, abaixo da qual nenhuma remoção de poluente possa ser efetivada. A função primária dessas práticas locais é reduzir os picos de cheias, associados a chuvas menos intensas e, portanto, reduzir o armazenamento requerido para tratamento dos poluentes em pontos mais à jusante. A redução do armazenamento pode abater os custos de práticas mais amplas e também

8 mitigar os possíveis impactos ambientais sobre as bacias vegetadas e sobre áreas naturais. Outro benefício dessas práticas é a de promover a recarga do lençol subterrâneo, seja pela infiltração direta, seja de modo indireto pelo direcionamento do escoamento superficial para áreas permeáveis. Remoção de Poluentes em Bacias em Solo Natural com Espelho d Água Essas bacias, também conhecidas como bacias pluviais, lagoas de retenção, lagoas molhadas extensas de detenção, são construídas de modo que se tenha um espelho d água permanente ao longo de todo o ano ou, pelo menos, na estação úmida. São tratados os escoamentos superficiais afluentes, por decantação e por remoção de algas. A remoção de nutrientes também pode ocorrer através de atividade biológica na própria bacia. As bacias pluviais estão entre os métodos mais eficientes levando-se em consideração o seu custo, sendo largamente usadas. A modificação mais comum que pode ocorrer em termos de projeto é a previsão de um volume adicional, de modo a deter o escoamento superficial e promover uma maior sedimentação. A tabela 7 apresenta a eficiência na remoção de poluentes em bacias implantadas em solo natural com espelho d água. Tabela 7: Eficiência na Remoção de Poluentes em Bacias em Solo Natural com Espelho D Água Poluente Eficiência de remoção (%) Sólidos totais em 80 ± 27 1 suspensão Fósforo total 51 ± 21 Nitrogênio total 33 ± 20 Nitrato e nitrito 43 ± 38 Metais Bactérias 70 ± 32 (1) ± representa um desvio padrão Remoção de Poluentes em Terrenos de Bio-retenção São terrenos adaptados para tratar o escoamento superficial no próprio local. Essas áreas são comumente localizadas em estacionamentos ou em pequenos terrenos domésticos. O escoamento superficial é direcionado para depressões estreitas no terreno, que foram projetadas para incorporar muito dos mecanismos de remoção de poluentes que operam em ecossistemas vegetados. Durante as precipitações há uma acumulação do escoamento superficial no terreno. O escoamento oriundo de grandes chuvas é geralmente desviado para esse sistema. A água

9 remanescente infiltra através da turfa e do solo previamente preparado e misturado. A água filtrada é coletada por drenos subterrâneos e revertida ao sistema de drenagem da água de chuva. A tabela 8 apresenta a eficiência na remoção de poluentes em terrenos de bio-retenção. Tabela 8: Eficiência na Remoção de Poluentes em Terrenos de Bio-retenção Poluente Remoção de poluente (%) Sólidos totais em suspensão 81 Fósforo total 29 Nitrogênio total 49 Nitrato e nitrito 38 Metais Bactérias -58 Remoção de Poluentes em Trincheira de Infiltração Também conhecida como galeria de infiltração, trata-se de uma trincheira sem saída, composta por enrocamentos, para onde flui a água da chuva. O escoamento superficial passa através de uma combinação de pré-tratamentos tais como valas do terreno ou bacias de sedimentação antes de entrar na trincheira. A água da chuva é então armazenada nos interstícios das pedras, infiltra lentamente através da parte inferior em direção ao solo em questão de poucos dias. O mecanismo essencial de remoção dos poluentes é principalmente a infiltração pelo solo. A tabela 9 apresenta a eficiência na remoção de poluentes em trincheiras de infiltração. Tabela 9: Eficiência na Remoção de Poluentes em Trincheiras de Infiltração Poluente (1) Remoção de poluente(%) Sólidos totais em não disponível suspensão Fósforo total 100 Nitrogênio total 42,3 Nitrato e nitrito 82 1: dados oriundos em menos que 5 pontos de coleta Remoção de Poluentes em Bacias de Infiltração As bacias de infiltração são represamentos estreitos projetados de modo facilitar a infiltração da água da chuva no solo. As bacias de infiltração são tidas como altamente eficientes na remoção de poluentes e na recarga do lençol freático, restaurando, portanto as vazões de base dos rios. Essas bacias podem ser pouco efetivas em muitos locais, por causa de características

10 impróprias do solo ou preparo inadequado do terreno. Ademais, alguns estudos dessa prática apresentaram altas taxas de insucessos se comparada com outras técnicas. A tabela 10 apresenta a eficiência na remoção de poluentes em bacias de infiltração. Tabela 10: Eficiência na Remoção de Poluentes em Bacias de Infiltração Poluente Remoção de poluente (%) Sólidos totais em 75 suspensão Fósforo total Nitrogênio total Metais Bactérias 90 Remoção de Poluentes em Áreas Úmidas Vegetadas e com Espelho D Água Também chamados de alagadiços artificiais, trata-se de práticas estruturais similares às bacias em solo natural com espelho d água, às quais é incorporada uma cobertura vegetal. Assim que o escoamento superficial flui através do alagadiço, a remoção de poluentes se dá por decantação e por ação biológica. Os alagadiços estão entre as práticas mais efetivas em termos de remoção de poluentes, sem contar sua grande contribuição sob o ponto de vista estético. Enquanto os alagadiços naturais podem eventualmente tratar das águas de chuvas que tenham sido pré-tratadas, os alagadiços artificiais são fundamentalmente diferentes. Eles foram projetados com o propósito precípuo de tratamento das águas de chuva, apresentando uma menor biodiversidade em termos de fauna e flora. Há diversas variações de projeto, cada um diferindo nos montantes relativos de águas rasas e profundas e volume de armazenamento disponível. A tabela 11 apresenta a eficiência na remoção de poluentes em áreas úmidas vegetadas e com espelho d água. Tabela 11: Eficiência na Remoção de Poluentes em Áreas Úmidas Vegetadas e com Espelho D Água Poluente Variações de projeto da técnica de tratamento alagadiço raso alagadiço com armazenamento adicional 1 sistema lagoa/alagadiço alagadiço com cascalhos submersos 1 Sólidos totais em 83 ± ± suspensão Fósforo total 43 ± ± Nitrogênio total 26 ± ± Nitrato e nitrito 73 ± ± Metais (-80) Bactérias 76 1 não disponível não disponível 78 1: dados oriundos em menos que 5 pontos de coleta

11 Remoção de Poluentes em Filtros Arenosos Orgânicos São filtros de areia compostos de duas câmaras; a primeira delas serve para a decantação e a segunda para filtração pela areia, que eventualmente pode ser substituída por outro meio. O escoamento superficial penetra na primeira câmara, onde as partículas maiores assentam, enquanto as partículas mais finas e outros poluentes são removidos quando a água flui através do filtro de areia. Há diversas modificações em relação ao projeto básico em areia que podem ser implementadas, a exemplo do filtro superficial ou subterrâneo arenoso, filtro perimetral arenoso, meio filtrante orgânico ou filtro multicamadas. Todas essas práticas são operadas a partir do mesmo princípio. As modificações foram primeiramente implementadas em relação ao filtro de areia e posteriormente em relação à remoção de poluentes. A tabela 12 apresenta a eficiência na remoção de poluentes em filtros arenosos orgânicos. Tabela 12: Eficiência na Remoção de Poluentes em Filtros Arenosos Orgânicos Poluente Técnica de tratamento Filtro de Filtro orgânico Filtro multicamada 2 areia 1 Sólidos totais em 86 ±23 88 ± suspensão Fósforo total 59 ± ± Nitrogênio total 38 ± não disponível Nitrato e nitrito -14 ± ± Metais Bactérias 37 ± 61 não disponível não disponível 1: exclui filtros de areia verticais 2: dados oriundos em menos que 5 pontos de coleta Remoção de Poluentes em Canais Gramados Também chamados de valas, valas secas, valas molhadas, biofiltros, são canais abertos gramados, projetados com o intuito de tratar e atenuar o escoamento superficial para um volume específico de água de chuva. Assim que a água escoa através do canal, passa por uma filtração através da vegetação, pelo terreno do subsolo e / ou infiltração nas camadas do subsolo. Há diversas variações de projeto, podendo o canal ser molhado ou não. Detalhes de projeto e de métodos de tratamento podem diferir bastante. Cada projeto incorpora uma geometria e características diferenciadas, de modo se usar o canal para tratamento e condução do escoamento superficial. A tabela 13 apresenta a eficiência na remoção de poluentes em canais gramados.

12 Tabela 13: Eficiência na Remoção de Poluentes em Canais Gramados Poluente Remoção de poluente (%) Sólidos totais em suspensão 81 ± 14 1 Fósforo total 34 ± 33 Nitrato e nitrito totais 31 ± 49 Metais Bactérias :± valor representa um desvio padrão 2: dados oriundos em menos que 5 pontos de coleta Remoção de Poluentes em Faixa Filtrante Gramada Essas faixas são áreas gramadas que se prestam ao tratamento de fluxos superficiais remanescentes de áreas impermeáveis vizinhas. Sua atuação se dá ao reduzir a velocidade do fluxo e a seguir filtrar sedimentos e poluentes, assim como infiltrá-los em camadas do subsolo. As faixas eram originalmente usadas em práticas agrícolas e evoluíram mais recentemente para práticas urbanas. Com projeto e manutenção apropriados, as faixas podem proporcionar remoções relativamente altas de poluentes. Um desafio a elas associado, entretanto, é a dificuldade de reter apenas o fluxo de projeto. Consequentemente, as faixas urbanas são freqüentemente afogadas por fluxos concentrados, com dramática redução das taxas de tratamento do escoamento superficial. A tabela 14 apresenta a eficiência na remoção de poluentes em faixas filtrantes gramadas. Tabela 14: Eficiência na Remoção de Poluentes em Faixas Filtrantes Gramadas Poluente Remoção de poluente (%) Comprimento do filtro: Comprimento do filtro: 23 m 46 m Sólidos totais em suspensão Nitrato e nitrito Fósforo total Chumbo Zinco Comparação de Resultados na Remoção de Poluentes dentre as Técnicas Alternativas Apresentadas Na tabela 15 podem ser vistas as técnicas apresentadas e as correspondentes eficiências na remoção de poluentes.

13 Tabela 15: Técnicas Alternativas e Percentagens na Remoção de Poluentes Técnica Sólidos totais em suspensão Fósforo total Fósforo solúvel Nitrogênio total Nitrato e Nitrito Cobre Zinco Bacia seca em solo natural , , Bacia em solo natural com espelho d água Áreas úmidas vegetadas (wetlands) Filtração Infiltração n/d 99 2 Canais abertos Dados baseados em menos de 5 pontos de coleta 2- Incluem filtros de areia verticais e faixas filtrantes Estudo realizado por Färm, C. (2001) Färm, C [5], analisou a influência que a passagem das águas pluviais através de uma bacia de detenção exerce sobre a presença de metais pesados nessas águas. Para isso foram estudados os afluentes e efluentes de uma bacia de detenção, com capacidade para armazenar 160 m 3, profundidade média de 0,80m e área de 200 m 2. Nessas condições essa bacia proporciona um tempo de detenção médio de 10h, drenando uma área de 4,3 ha, coberta por rodovias, em Valley, Suécia. Esse estudo foi desenvolvido num período de 18 meses, compreendidos entre maio de 1998 e dezembro de 1999, no qual houve uma precipitação total de 206mm. Comparando-se os valores entre afluentes e efluentes da bacia de detenção nesse período, constatou-se uma redução de 67% para o nitrogênio total; 78% para fósforo total; 92% para a demanda química de oxigênio (COD); 52% para o cromo (Cr); 51% para o cobre (Cu); 26% para o chumbo (Pb) e 84% para o zinco (Zn). Foram analisados também os sedimentos na entrada e na saída da bacia, os quais nesse período apresentaram espessuras entre 5-8 cm na entrada e 1,5 cm na saída. Os resultados dessa análise encontram-se na tabela 16. Tabela 16: Percentuais de Redução de Poluentes na Bacia de Detenção em Valley, Sweden. Local Espessura Cd Cr Cu Ni Pb Zn DMC (*) VOC (**) (cm) ( g/ kg) (mg/ kg) (mg/ kg) (mg/ kg) (mg/ kg) (mg/ kg) (%) (%) Afluente Afluente Efluente 1, (*) Matéria seca contida (**) Composto orgânico volátil

14 Estudo realizado por Jacopin, C. et al (2001) Jacopin, C. et al. [6], relatam os resultados obtidos com a qualidade das águas pluviais de uma área central com 196 ha e um grau de impermeabilização de 32% em Bordeaux, na França, após passarem pela bacia de detenção enterrada de Périnot, com capacidade para m 3 e altura de 4,00m. Os resultados obtidos foram os seguintes, conforme podem ser vistos na tabela 17. Tabela 17: Eficácia da Despoluição na Bacia de Detenção de Périnot (durante 9 campanhas) Parâmetros Eficácia de despoluição em % Mínimo Máximo Médio Sólidos em suspensão Demanda química de oxigênio Chumbo Zinco Estudo realizado por Daligault, A. et al (2001) Daligault, A. et al [7], apresentam em seu trabalho os resultados obtidos com a qualidade das águas pluviais em quatro diferentes zonas de estudo situadas em Verneuil, às margens do rio Sena, localizada cerca de 50 km a leste de Paris, denominadas de zona testemunho ; zona I ; zona II e zona de planejamento prioritário ZAC também denominada de zona III. Esses estudos se desenvolveram durante o período compreendido entre dezembro de 1997 e dezembro de 1998, onde essas zonas apresentavam as seguintes características: CARACTERÍSTICAS DAS ZONAS ESTUDADAS POR DALIGAULT, A. et al Descrição Zona testemunho Zona I Zona II ZAC Zona III Superfície total (há) 1,30 1,97 2,24 21 Ocupação do solo Estrutura Declividade longitudinal Zona pavimentada com 21 lotes Pavimento betuminoso impermeabilizado com redes pluviais tradicionais Alta < 1%; baixa 4% Zona pavimentada com 44 lotes Estrutura reservatório com 0,55m de espessura. Fundo impermeabilizado. Pavimento drenante na superfície Zona pavimentada com 40 lotes Estrutura reservatório com 0,55m de espessura. Fundo impermeabilizado. Pavimento clássico com sarjeta na superfície Zona com 235 casas individuais, 280 alojamentos para pequenas coletividades, um centro escolar e de lazer Estrutura reservatório com 0,55m a 1,55m de espessura sobre o conjunto das redondezas. Fundo impermeabilizado na parte baixa da ZAC. Pista de rolamento constituída de pavimento clássico, à exceção da zona I <1% Alta = 1%, baixa 2% < 1% nas partes altas e 10% nas partes baixas

15 As zonas I e II correspondem a duas sub-bacias situadas dentro da ZAC, sendo que a zona I é tratada com pavimento drenante e a zona II com pavimento clássico dotado de drenagem superficial, com captação das águas pluviais através de bocas de lobo. Na tabela 18 pode se ver as concentrações médias de alguns indicadores de poluição obtidas quando dos eventos pluviais observados. Zonas DBO 5 (mg/l) Tabela 18: Concentrações Médias Obtidas Quando dos Eventos Pluviais Observados DQO (mg/l) SS (mg/l) SV (% SS) Hc (mg/l) Pb (µg/l) Zn (µg/l) NTK (mg/l) P total (mg/l) Zona I , ,9 0,2 Zona II ,3 Zona III ,2 0,3 Zona testemunha Limite de detenção ,9 0, , ,25 0,04 A redução da poluição, em termos de concentração, devido à infiltração e armazenamento nas estruturas reservatórios, comparados a um sistema de drenagem pluvial tradicional, do tipo separador absoluto, pode ser vista na tabela 19. Tabela 19: Redução da Poluição por Infiltração e Armazenamento nas Estruturas Reservatórios Comparados a um Sistema de Drenagem Pluvial Tradicional, Separador Absoluto Local Características Abatimento da poluição (%) sobre a concentração DBO 5 DQO SS SSV Hc Pb Zn NTK P total Zona III Zona II Zona I Estrutura reservatório Estrutura reservatório Estrutura reservatório + pavimento drenante Na tabela 20 têm-se os valores de redução e armazenamento suplementar da poluição, em termos de concentração, devido a colocação de um pavimento drenante sobre uma estrutura reservatório, da zona I, comparado somente a uma estrutura reservatório, da zona III.

16 Tabela 20 Redução e Armazenamento Suplementar da Poluição Face a Colocação de um Pavimento Drenante Sobre uma Estrutura Reservatório (zona I) Comparado Somente a uma Estrutura Reservatório (zona III). Local Características Abatimento da poluição (%) DBO 5 DQO SS SSV Hc Pb Zn NTK P total Zona I Estrutura reservatório + pavimento drenante Na tabela 21 pode se observar a redução do fluxo médio de poluição por infiltração e armazenamento na estrutura reservatório comparado a um sistema de drenagem pluvial tradicional com separador absoluto (zona testemunho). Tabela 21: Redução do Fluxo Médio de Poluição por Infiltração e Armazenamento Numa Estrutura Reservatório Comparado a um Sistema de Drenagem Pluvial Tradicional com Separador Absoluto (zona testemunho) Local Características Abatimento da poluição (%) DBO 5 DQO SS SSV Hc Pb Zn NTK P total Zona III Estrutura reservatório 48,7 55,9 52, ,5 81,6 64,2 47,7 40,8 Zona II Zona I Estrutura reservatório Estrutura reservatório + pavimento drenante 51,1 58,5 76, ,1 83,3 66,6 49,8 16,8 65,3 78,3 87, ,0 87,0 69,2 63,3 69,4 A tabela 22 indica a redução e armazenamento suplementar do fluxo médio de poluição pela colocação de um pavimento drenante sobre uma estrutura reservatório, da zona I, comparado a somente uma estrutura reservatório da zona III. Tabela 22: Redução e Armazenamento Suplementar do Fluxo Médio de Poluição Face a Colocação de um Pavimento Drenante Sobre uma Estrutura Reservatório (zona I) Comparado Somente a uma Estrutura Reservatório (zona III). Local Características Abatimento da poluição (%) DBO 5 DQO SS SSV Hc Pb Zn NTK P total Zona I Estrutura reservatório + pavimento drenante 26,2 41,2 50, ,7 16,4-5,2 22,2 48,7

17 Situação no Brasil No Brasil ainda não dispomos de experiências no uso de técnicas alternativas de drenagem pluvial aplicada a grandes áreas e análise do comportamento de poluentes no afluente e efluente dos dispositivos utilizados nessas técnicas. Contudo vale citar o caso da lagoa da Pampulha, que atua como uma grande bacia de detenção da área drenada pelo ribeirão Pampulha e seus afluentes em um estudo feito por Mattos, 1998, em que foi considerada a similaridade entre as bacias do ribeirão do Onça, que é alimentado pelo efluente da lagoa da Pampulha e a bacia do ribeirão Arrudas e, através de análises das águas desses cursos, foi feita uma comparação nos resultados dos parâmetros analisados. A lagoa da Pampulha, cuja barragem foi construída no final dos anos da década de 1950, tinha múltiplos objetivos, como paisagístico, abastecimento de água e laminação das cheias. O reservatório gerado, quando de sua inauguração, possuía um volume de 18 milhões de metros cúbicos e um espelho d água de 261 ha. Com o passar dos anos a bacia hidrográfica do ribeirão Pampulha sofreu um amplo e desordenado processo de urbanização, com a intensificação de processos erosivos. Nos últimos anos, apesar das operações de dragagem, movimentando-se 4,2 milhões de metros cúbicos de sedimentos, calcula-se que o volume reservado não deve ultrapassar 10 milhões de metros cúbicos, Nascimento e Baptista, em trabalho a ser publicado. Juntamente com os problemas de assoreamento, a Lagoa da Pampulha vem recebendo o impacto em decorrência do lançamento de esgoto sanitário (atualmente reduzido face à implantação de interceptores de esgoto em suas margens e de alguns de seus formadores) contribuindo além da poluição de suas águas para a sua eutrofização. Além desses problemas foram criadas condições bastante favoráveis ao desenvolvimento de insetos, em especial os mosquitos e pernilongos, transmissores, principalmente da dengue, bem como de outros vetores transmissores de doenças de veiculação hídrica. A reunião dos fenômenos de assoreamento, proliferação dos aguapés e a criação de condições favoráveis ao desenvolvimento de insetos, comprometem as funções urbanísticas e cênicas do complexo paisagístico da lagoa da Pampulha, além de colocar em risco a saúde da população que ocupa a área de sua bacia. Entretanto pode-se considerar que o reservatório, apesar desses aspectos negativos, contribuiu para a redução da poluição dos cursos d água situados à jusante ao se comparar a série de resultados de monitoramento da qualidade das águas no ribeirão do Onça, formado pelo ribeirão da Pampulha, com a série de resultados de análises de outros cursos d água do município de Belo Horizonte (ribeirão Arrudas) com características semelhantes

18 em área de drenagem, uso e ocupação do solo, porém sem a existência de reservatório para armazenamento da água, como é o caso do Onça (Mattos, 1998 [8]). Esses resultados podem ser vistos na tabela 23. Tabela 23: Valores Médios de Parâmetros Físicos, Químicos e Bacteriológicos em Águas dos Ribeirões Arrudas e Onça, a Montante do Rio das Velhas. Parâmetros Ribeirão Arrudas Ribeirão do Onça Percentagem de redução Cor (mg/l KPtCl) 10 5,2 48,0 Turbidez (NTU) 48,86 40,29 17,5 Sólidos Totais (mg/l) 315,26 206,22 34,6 Cloretos (mg/l) 45,26 22,21 50,9 Fosfato (mg/l P) 2,11 0,97 54,0 Nitrogênio Orgânico (mg/l) 3,01 1, Oxigênio Dissolvido (mg/l) 0,23 2,46 969,5 (*) DBO 5 (mg/l) 78,84 26,93 65,8 DQO (mg/l) ,8 71,9 Coliformes Fecais (NMP/100ml) ,2 (*) Percentual de acréscimo no nível de oxigênio dissolvido. Conclusão Através dos trabalhos apresentados podem ser tiradas as seguintes conclusões: A importância em se preocupar, a cada dia mais, com a qualidade das águas pluviais e na busca de soluções para reduzir a carga de poluentes nelas contidas. Que o uso de técnicas alternativas para os sistemas de drenagem pluvial urbana, além de cumprirem o papel principal para as quais foram concebidas, conduziu a resultados satisfatórios em termos de redução da carga de poluição conduzida pelas águas pluviais. Que, infelizmente existem pouquíssimos estudos desenvolvidos em nosso país relatando o emprego dessas técnicas e, investigando a qualidade das águas efluentes dos dispositivos empregados nessas técnicas, comparada com as afluentes aos mesmos. Que, diante desse quadro, deve-se difundir tanto quanto possível o uso das técnicas alternativas de drenagem pluvial acompanhada de avaliações de sua eficiência na redução de poluentes nas águas a elas afluentes. E, pesquisar, a utilização de técnicas auxiliares às alternativas para que cada vez mais se diminuam os impactos negativos do lançamento das águas pluviais nos cursos d água. Referências Bibliográficas [1] - ELLIS, J.B. HVITED-JACOBSEN, T. (1996) Urban drainage impacts on receiving waters. Journal of Hydraulic Research, vol. 34, pp

19 [2] - TUCCI, C.E.M. (1997) - Plano Diretor de Drenagem Urbana: Princípios e Concepção. RBRH - Revista Brasileira de Recursos Hídricos. ABRH Associação Brasileira de Recursos Hídricos, Porto Alegre/RS, v.2, n.2, p [3] - REVITT, M., SHUTES B. & SCHOLES L. (1999) The use of constructed wetlands for reducing the impacts of urban runoff on receiving water quality, in Ellis, B. Impacts or Urban Growth on surface Water and Groundwater Proceedings of the IAHS at IUGD XXII General Assembly of the International Quality, Birmingham: IAHS, p [4] - WINER, R. (2000). National Pollutant Removal Performance Database for Stormwater Treatment Practices 2nd Edition, Rebecca Winer [5] - FÄRM, CARINA (2001) Accumulation of sediment and heavy metals in a storm-water detention pond, In: 4 th International conference on innovative technologies in urban drainage, NOVATECH, Lyon, França, v.1, p [6] - JACOPIN, C., LUCAS, E, DESBORDES, M., BOURGOGNE, P. Lutle lês inondations et réducion de la pollution: analyse dês contraintes liées au doublé emploi dês bassins de retenue, In: 4 th International conference on innovative technologies in urban drainage, NOVATECH, Lyon, França, v.1, p [7] - DALIGAULT, A., RANCHET, J., AIRES, N., LUCAS, E., CICCIONE, M., DAMOUR, A., NOUGARÈDE, F., RAIMBAULT, G., TEILLT, J. P. (2001) Suivi expeèrimental de chaussées à structure réservoir à verneuil-sur-seine (France), In: 4 th International conference on innovative technologies in urban drainage, NOVATECH, Lyon, França, v.1, p [8] - MATTOS, A.R. (1998) - Índice de qualidade de água para a bacia do Rio das Velhas: aspectos metodológicos e avaliação qualitativa do ambiente. Belo Horizonte: Universidade Federal de Minas Gerais, (Dissertação, Mestrado em Saneamento, Meio Ambiente e Recursos Hídricos).