II ASPECTOS NUTRITIVOS E SANITÁRIOS DO CAPIM ELEFANTE (Pennisetum purpureum) IRRIGADO COM DIFERENTES LÂMINAS DE ÁGUA RESIDUÁRIA DOMÉSTICA

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1 II ASPECTOS NUTRITIVOS E SANITÁRIOS DO CAPIM ELEFANTE (Pennisetum purpureum) IRRIGADO COM DIFERENTES LÂMINAS DE ÁGUA RESIDUÁRIA DOMÉSTICA Blake Charles Diniz Marques (1) Engenheiro de Materiais formado pela Universidade Federal da Paraíba (2000). Mestre em Engenharia Sanitária e Ambiental pela Universidade Federal de Campina Grande (2004). Annemarie König Doutora em Botânica (Universidade de Liverpool Reino Unido). Bióloga Universidade Federal de São Carlos SP. Professora Adjunta do Departamento de Engenharia Civil do Centro de Ciências e Tecnologia da Universidade Federal de Campina Grande PB. Hans Raj Gheyi Doutor pela Universidade de Leuven Bélgica. Professor Titular do Departamento de Engenharia Agrícola - Universidade Federal de Campina Grande- PB. Beatriz Susana Ovruski de Ceballos Doutora em Microbiologia Ambiental (USP SP). Mestre em Microbiologia (EPM SP). Graduada em Bioquímica (Universidade Nacional de Tucumán Argentina). Professora voluntária do Mestrado em Engenharia Civil e Ambiental da Universidade Federal de Campina Grande PB. Endereço (1) : Rua José Andrade Nunes, 01 Nova Betânia CEP Mossoró RN - Brasil Telefone: (xx84) charlesblakebr@yahoo.com.br RESUMO A pesquisa teve como objetivo avaliar os aspectos produtivos e sanitários do capim elefante (Pennisetum purpureum) submetido a diferentes lâminas de irrigação de água residuária doméstica tratada proveniente do efluente final da Estação de Tratamento de Esgotos (ETE) da cidade de Campina Grande PB. A ETE é composta por tratamento primário (grade, caixa de areia e calha Parshall) seguido de duas lagoas com aeradores, atualmente desativados. O plantio do capim elefante foi realizado em uma área de 1.000m 2 adjacente às lagoas, em 24 parcelas, distribuídas inteiramente ao acaso, de 20m 2, submetidas a 5 diferentes lâminas de água residuária (TI a T5 - efluente final da ETE) e 4 parcelas controle irrigadas com água de abastecimento sem cloro (TA). O método de irrigação utilizado foi o de inundação e as lâminas de irrigação foram calculadas a partir de uma lâmina de referência (T1), tomando por base as condições climáticas da região, as características do solo e da cultura. As demais lâminas (T2, T3, T4 e T5) foram calculadas a partir de acréscimo ou decréscimo dos valores da lâmina de referência. Durante o período experimental (05/02 a 10/11/03) foram realizados três cortes: 13/05-05/08 e 10/11/2003. Os indicadores de contaminação fecal (CF) foram avaliados na água, no solo e na planta. No aspecto sanitário, o efluente final da ETE não continha ovos de helmintos se enquadrando nas diretrizes da OMS para irrigação de forrageiras (categoria B), porém com elevadas concentrações de coliformes termotolerantes (1,7-5,8x10 6 UFC/100mL). A contaminação do solo por coliformes termotolerantes antes e após o plantio foi elevada ( NMP/g respectivamente), bem como a do capim para os tratamentos irrigados com água residuária (até 1,6x10 7 NMP/g) e de abastecimento (até 4,7x10 3 NMP/g) sendo associado a fatores de ordem climática (ventos e chuvas), da proximidade entre as parcelas e dessas com as lagoas. Foi atingido o limite mínimo de 7% para a proteína bruta, considerado adequado para atender as necessidades nutricionais de animais. PALAVRAS-CHAVE: Capim elefante, irrigação, coliformes termotolerantes, água residuária tratada. INTRODUÇÃO A água é um bem finito, essencial à vida de todos os organismos vivos, sendo fator primordial de desenvolvimento industrial e agrícola. O fornecimento de água em quantidade e qualidade que satisfaçam aos diversos usos humanos é um dos grandes desafios da sociedade moderna. Seu uso cada vez mais diversificado requer a implementação de políticas adequadas para gestão de recursos hídricos acompanhados de saneamento básico, tratamento de água e esgoto. Em regiões semi-áridas, como o nordeste brasileiro, os baixos índices de precipitação pluviométrica condenam a região ao subdesenvolvimento industrial, urbano e agrícola. Nesse ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 1

2 contexto, o uso de águas residuárias tratadas se apresenta como uma alternativa viável para se enfrentar o problema da escassez de água. A utilização de efluentes de esgotos domésticos tratados tem se mostrado uma alternativa promissora para o desenvolvimento social e econômico da região, podendo assim incentivar a permanência dos agricultores nas pequenas áreas rurais além de minimizar as migrações para os grandes centros urbanos. Na região semi-árida do nordeste brasileiro, onde a media pluviométrica anual é de pouco mais de 700 mm e concentrada em 4 a 6 meses do ano, a água é um recurso escasso que se reflete na produtividade agrícola e em particular nos pequenos agricultores que não tem fontes alternativas para manter suas culturas durante as estiagens. Os reflexos são sentidos na agricultura das pequenas propriedades, que dependem das chuvas como única fonte hídrica bem sucedida. O cultivo de capim elefante é muito comum nas zonas rurais e na periferia das cidades, principalmente, nos leitos e margens dos rios, canais de drenagem, riachos, vazantes e cabeceiras de açudes, servindo de suporte como volumoso na alimentação do rebanho, durante todo o ano e principalmente nos períodos secos. As plantas forrageiras apresentam as características ideais para a irrigação com águas residuárias, sendo até recomendado para essa prática o uso de efluentes primários na sua irrigação (METCALF & EDDY, 1991). Este trabalho teve como objetivo a avaliação dos aspectos sanitários e nutricionais do cultivo do capim elefante (Pennisetum purpureum) irrigado com águas residuárias domésticas oriundas de uma estação de tratamento de esgotos domésticos em escala real. MATERIAIS E MÉTODOS O experimento foi implantado e conduzido em uma área adjacente a ETE da cidade de Campina Grande PB (7º13 11 S; 35º52 31 W; 550m acima do nível do mar), da Companhia de Água e Esgoto da Paraíba (CAGEPA). A cidade está localizada na micro-região denominada de Agreste da Borborema e dista 120 km da capital do estado - João Pessoa. A ETE é constituída de pré-tratamento com grade, caixa de areia e calha Parshall seguido de duas lagoas retangulares em série com aeradores, hoje desativados. O sistema é alimentado através de dois interceptores, o de Bodocongó e o da Depuradora que drenam os esgotos das bacias oeste/leste e nordeste respectivamente; o efluente final é lançado no riacho de Bodocongó. Antes da delimitação das parcelas o solo, classificado como franco argiloso arenoso, foi arado e a área foi dividida em 24 parcelas experimentais de 5x4m separadas por 1m entre si. O experimento foi implantado em uma área de 1.000m 2 adjacente às lagoas e consistiu na aplicação de 5 lâminas de irrigação (T1 a T5) com água residuária tratada (efluente final) com 4 repetições totalizando 20 parcelas, mais 4 parcelas (TA) irrigadas com água de abastecimento sem cloro, como testemunha. As parcelas e os tratamentos experimentais foram distribuídos de forma aleatória. O método de irrigação utilizado foi o de inundação. O cálculo da lâmina de água foi feito tomando por base a capacidade de armazenamento de água do solo e o balanço hídrico. Como o objetivo principal da irrigação é de atender as necessidades hídricas da planta e devido à inexistência de dados sobre para o capim elefante, calculou-se uma lâmina de referência (T1) e outras quatro lâminas foram estimadas acima e abaixo da lâmina T1 visando compensar a evaporação e/ou as chuvas ocorridas no período do experimento (Tabela 1). Os valores de acréscimo/decréscimo foram baseados em variações nos índices de evaporação e pluviosidade ocorridos nos últimos anos na região, no sentido de reproduzir as condições reais de plantio desta cultura feita por agricultores da região circunvizinha a área experimental. Foram realizados três cortes do capim durante o período experimental (10/02/2003 a 12/11/2003) nos meses de maio (13/05/2003), agosto (05/08/2003) e novembro (10/11/2003). O corte foi feito de forma manual a aproximadamente 10 cm do solo, utilizando-se facões. Após o corte, as amostras de capim retiradas da área útil (3x4m) foram pesadas e submetidas ao procedimento de secagem a 65ºC durante 24 horas em uma estufa de recirculação interna. Após a secagem as amostras foram novamente pesadas e encaminhadas para os ensaios bromatológicos (matéria seca, proteína bruta) realizados no Laboratório do Departamento de Nutrição Animal do Campus II da UFPB (Areia PB). Para as análises microbiológicas da planta foram preparadas 6 amostras compostas referentes aos tratamentos (T1 a T5 e TA). As análises foram realizadas no Laboratório de Saneamento da Área de Engenharia Sanitária e Ambiental (AESA) do Departamento de Engenharia Civil (DEC) da UFCG, pela técnica padrão de Tubos Múltiplos (APHA et al., 1995) para coliformes termotolerantes com confirmação para E.coli usando-se o meio de cultura EC- MUG. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 2

3 TABELA 01 Valores das lâminas de irrigação calculadas a partir da lâmina de referencia TRATAMENTO T3 T2 T1 T4 T5 AGUA CAGEPA Lâmina d água diária (mm) 5,1 6,1 7,33 8,8 9,89 7,33 Acréscimo/decréscimo em relação a lâmina T1 (%) RESULTADOS E DISCUSSÃO Na região de Campina Grande o período chuvoso inicia-se em fevereiro-março e se estende até agostosetembro. Nos três ciclos de cultivo do capim, o primeiro e o segundo foram submetidos a 229,9 e 308,1 mm de precipitação enquanto que o terceiro foi aquele que recebeu menor quantidade de água de chuva (48,3 mm) (Figura 1), onde a irrigação com água residuária foi a única fonte de água para o capim. p recip itação ,9 308,1 48,3 0 1º corte (13/05/2003) 2º corte (05/08/2003) 3º corte (10/11/2003) FIGURA 1 Precipitação pluviométrica durante o cultivo de capim elefante em experimento conduzido em Campina Grande (PB), no período de fevereiro a novembro de Aspectos nutritivos do capim elefante Os teores de matéria seca (Figura 2) foram maiores nas amostras oriundas do 2º corte, destacando-se o tratamento TA (água de abastecimento) com o maior valor pontual de 60,28 % e médio de 44,61 %. No 3º corte que correspondeu ao período de menor precipitação pluviométrica, os maiores valores médios de MS foram de 26,66 e 23,94% nos tratamentos que receberam as maiores lâminas diárias de irrigação: T5 (9,89mm) e T4 (8,8mm). Os teores de proteína bruta (Figura 3) foram maiores nas amostras do 1º corte, com valores médios entre 9,90 % (T3) e 7,91 % (T5). Nos demais cortes os teores de proteína bruta diminuíram até 5,83 % (TA 3º corte). Com o desenvolvimento da planta, os teores de matéria seca (MS) foram mais elevados, mas em contrapartida diminuíram os valores os teores de proteína bruta. Segundo PASSOS (1994), a maturação das folhas e a diminuição da relação folha/colmo representam uma diminuição do teor de proteína bruta. Embora algo de biomassa fosse perdida na preparação das amostras ou de fato alguns valores devem ter sido comprometidos durante a preparação das amostras para os ensaios de proteína bruta, já que em algumas amostras, colmos e as folhas não foram misturados na proporção exata. No entanto os valores obtidos para os três cortes, sob as diferentes lâminas de irrigação, estão dentro do limite de potencial produtivo de 7%, considerado o mínimo suficiente para atender as necessidades de proteína do animal (ANDRADE, 1993), com exceção somente para as lâminas T1 (6,57 %) e TA (5,83%) ambas no 3º corte, que estiveram abaixo desse percentual. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 3

4 MS (%) 50,00 45,00 40,00 35,00 30,00 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 0,00 45,01 44,61 37,03 32,25 30,12 28,47 26,66 22,87 21,31 23,94 18,69 18,44 18,62 15,73 15,97 14,49 14,65 14,46 Tratamento 1º CORTE 2º CORTE 3º CORTE FIGURA 2 - Valores médios de matéria seca (MS) em capim elefante irrigado com água residuária, no experimento conduzido em Campina Grande PB, no período de fevereiro a novembro de TEOR DE PROTEÍNA BRUTA 12,00 PB % 10,00 8,00 6,00 7,97 7,79 6,57 9,90 9,47 8,92 8,87 8,92 8,90 9,11 8,64 8,91 7,91 7,83 7,68 9,71 8,46 5,83 4,00 2,00 0,00 Tratam ento 1º CORTE 2º CORTE 3º CORTE FIGURA 3 - Valores médios de proteína bruta (PB), em capim elefante irrigado com água residuária, no experimento conduzido em Campina Grande PB, no período de fevereiro a novembro de Aspectos sanitários O efluente final apresentou qualidade microbiológica inferior, com valores médios de coliformes termotolerantes na ordem de 10 6 UFC/100mL não se adequando aos padrões recomendados pela OMS (WHO, 1989) para o uso em irrigação irrestrita ( 1.000UFC/100 ml). A contaminação fecal do capim foi elevada com em todos os tratamentos experimentais e cortes (Figura 4), com valores médios oscilando entre o mínimo de 8,0x10 4 NMP/g (3º corte em T1, lâmina de 7,33mm) até o máximo de 1,6x10 7 NMP/g (1º corte em T4 com lâmina de 8,8mm e em T5 com lâmina de 9,89mm). A contaminação do capim por coliformes termotolerantes nas parcelas irrigadas com água de abastecimento (TA, lâmina de 7,33mm) foi menor que naqueles que receberam água residuária (variando entre 1,6x10 2 NMP/g no 1º corte até 4,70x10 3 NMP/g no 2º corte). A análise microbiológica do capim mostrou que, apesar do método de irrigação utilizado inundação - não ter favorecido o contato direto da água residuária com a parte aérea da planta e nem ter produzido aerossóis, como ocorre na irrigação por aspersão, a contaminação ocorreu. Essa foi maior no 1º corte e foi associada a fatores de ordem climática (ventos e chuvas) e aos respingos provocados pela chuva no contato com o solo. Durante o 1º conte houve maior incidência de chuvas que, na região muitas vezes são acompanhadas por ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 4

5 ventos. Esses agitam a superfície das lagoas, favorecendo a formação de aerossóis com microrganismos diversos. A direção e intensidade dos ventos se encarregam de dispersá-los até a superfície do capim devido principalmente à proximidade das parcelas experimentais com as lagoas de estabilização.. ANALISE M ICROBIOLÓGICA DO CAPIM ELEFANTE 1,00E+08 1,00E+07 5,50E+06 1,70E+06 3,35E+06 4,00E+06 5,30E+06 1,70E+06 1,60E+07 2,60E+06 1,60E+07 1,2 0 E ,00E+06 4,00E+05 3,60E+05 2,60E+05 3,00E+05 CF (NMP/ 1,00E+05 1,00E+04 1,00E+03 8,00E+04 4,70E+03 4,70E+02 1,6 0 E ,00E+02 1,0 0 E ,00E+00 1º CO RTE 2º CORTE 3º CORTE Tratam ento FIGURA 4 Contaminação fecal (coliformes termotolerantes), em capim elefante irrigado com água residuária, no experimento conduzido em Campina Grande PB, no período de fevereiro a novembro de A análise microbiológica do capim mostrou uma densidade de Escherichia coli entre 10 2 a 10 3 NMP/g (Figura 5), compatível aos valores de 10 2 NMP/g, obtidos por BASTOS (2003), em experimento com Brachiaria, irrigada, por aspersão, com efluente de um sistema anaeróbio-biofiltro. 1,00E+04 E. Coli - NMP/g capim 1,00E+03 1,00E+02 1,00E+01 1,00E+00 1º CORTE 2º CORTE 3º CORTE tratamentos FIGURA 5 Contaminação por Escherichia coli em capim elefante irrigado com água residuária, no experimento conduzido em Campina Grande PB, no período de fevereiro a novembro de O solo onde o experimento foi conduzido já apresentava, antes do início do experimento elevada contaminação fecal, com 10 5 NMP/g de coliformes termotolerantes (Figura 6) e 10 3 NMP/g de Escherichia coli. Após o último corte do capim elefante, os resultados finais mostraram que houve um aumento de duas unidades logarítmicas para ambos indicadores de contaminação fecal, independente do tipo de água utilizada na irrigação (abastecimento e residuária tratada) e do volume aplicado (lâminas de irrigação). A elevada contaminação inicial do solo foi associada à sua proximidade da área experimental com as lagoas de estabilização, que não excedia os 5 metros, como também das condições úmidas do solo, que podem ter favorecido a sobrevivência desses microrganismos. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 5

6 NMP/g solo 1,00E+08 1,00E+07 1,00E+06 1,00E+05 1,00E+04 1,00E+03 1,00E+02 1,00E+01 1,00E+00 antes depois antes depois Efluente água de abastecimento CF(NMP/g) EC(NMP/g) FIGURA 6 Contaminação microbiológica do solo irrigado no início e término do período experimental (fevereiro a novembro de 2.003) - Campina Grande PB. CONCLUSÕES Com base nos resultados obtidos neste experimento pode-se concluir que: O limite de potencial produtivo de 7% de proteína bruta, considerado o mínimo suficiente para atender as necessidades de proteína do animal, foi atendido; A contaminação fecal do capim elefante (Pennisetum purpureum) foi elevada em todos os tratamentos experimentais; A localização da área experimental nas proximidades das lagoas de estabilização e a pequena distância entre as parcelas experimentais contribuíram de forma decisiva para a elevada contaminação do capim elefante e do solo por coliformes termotolerantes; Os valores médios elevados de coliformes termotolerantes encontrados na água residuária evidenciaram risco potencial à saúde dos envolvidos na sua utilização e reforça a necessidade do controle técnicosanitário rígido com a adoção de sistemas de tratamento eficientes que garantam a remoção dos microrganismos. AGRADECIMENTOS FUNASA Fundação Nacional de Saúde pelo suporte financeiro. CAGEPA Companhia de Águas e Esgotos da Paraíba, regional da Borborema por ceder a área para o desenvolvimento da pesquisa. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. ANDRADE, I. F. (1993). Efeito da época de vedação na produção e valor nutritivo do capim elefante (Pennisetum purpureum, Shum) cv mineirão. Revista da Sociedade Brasileira de Zootecnia, 22(1): APHA (American Public Health Association), Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 19 ª ed., Washington D. C., p. 3. BASTOS, R. K. X.; Utilização de esgotos tratados em fertirrigação, hidroponia e piscicultura.rafael Kopschitz Xavier Bastos (coordenador). Rio de Janeiro: ABES, Rima, p.PROSAB. 4. METCALF, L., Eddy, H. P. (1991. Wasterwater Engineering: Treatment Disposal and Reuse. 3. ed. New York: McGraw-Hill. 1335p. 5. PASSOS, L. P. Estado do conhecimento sobre a fisiologia do capim elefante. In: SIMPÓSIO SOBRE CAPIM ELEFANTE, 2, Juiz de Fora, Anais...Juiz de Fora (MG): EMBRAPA/CNPGLE, p ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 6

7 6. WHO Health guidelines for the safe use of wastewater in agriculture and aquaculture. Technical Report Series 778. Geneva: World Health Organization. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 7