A qualidade da água das bacias dos rios, e Sudoeste do Estado do Paraná Julio Caetano Tomazoni André Virmond Lima Bittencourt Ernani Francisco da Rosa Filho Luiz Eduardo Mantovani as águas das três bacias foram classificadas na condição de qualidade boa e podem ser destinadas ao abastecimento público, após tratamento convencional Resumo A qualidade da água dos rios, e, situados no Sudoeste do Estado do Paraná, foi determinada através de índices de qualidade de água. Utilizandose de parâmetros levantados pela Companhia de Saneamento do Paraná (Sanepar) em estações de tratamento de água nas três bacias do período de 194 a 1, foram avaliados o Índice de Qualidade de Água Aditivo (IQA a ) e o Índice de Qualidade de Água Multiplicativo (IQA m ). Através do IQA a e do IQA m, avaliouse o comportamento médio dos parâmetros: coliformes fecais,, turbidez, sólidos totais dissolvidos (STD), temperatura, gás carbônico (CO ), nitrato (NO ), alcalinidade e matéria orgânica (MO). As águas das três bacias, em média para o IQA a e o IQA m, foram classificadas na condição de qualidade boa e podem ser destinadas ao abastecimento público, após tratamento convencional. Palavras chaves: índice de qualidade da água; qualidade da água; poluição da água; água potável. Abstract The water quality of the, and rivers in Southeastern Paraná was assessed by means of water quality indexes. Based on parameters provided by Companhia de Saneamento do Paraná Sanepar (the Water & Sewage Utility of Paraná) from surveys Sanare. Revista Técnica da Sanepar, Curitiba, v., n., p. 4, jul./dez. carried out in water treatment units in the watersheds from 194 to 1, we used the Additive Water Quality Index (IQA a ) and the Multiplicative Water Quality Index (IQA m ). Through the IQA a and the IQA m, we assessed the average behavior of the following parameters: fecal coliforms,, turbidity, total dissolved solids (TDS), temperature, carbon dioxide (CO ), nitrate (NO ), alkalinity and organic matter (OM). The waters from the three watersheds, according to IQA a and IQA m, were considered to be of good quality and may be used for public supply after conventional treatment. Keywords: water quality index; water quality; water pollution; drinking water. Introdução As discussões atuais sobre problemas relacionados ao meio ambiente e seus reflexos na qualidade de vida de diversas comunidades e sobre o futuro do planeta, têm levado em conta, cada vez mais, o papel dos recursos geológicos, pedológicos, hídricos, atmosféricos e biológicos, nos quais ocorrem as maiores agressões e impactos ao meio ambiente (WHITE et al 199). As bacias hidrográficas são segmentos do meio ambiente, definidos no espaço e reconhecidas em função de características e propriedades que sejam razoavelmente estáveis ou ciclicamente previsíveis, incluindo aquelas da atmosfera, do solo, do substrato geoló
gico, da hidrologia e do resultado do sistema de ocupação do solo (RAMOS et al. 199). Portanto, a bacia hidrográfica inclui em suas características os aspectos físicoquímico e a limnologia de suas águas. Esses fatores determinam o potencial de uso dos recursos hídricos. Vários métodos têm sido desenvolvidos e utilizados no estudo dos recursos hídricos, e muitos deles são constituídos de modelos matemáticos. Por isso a forma mais fácil de assimilar e disseminar informações sobre a qualidade da água é por meio da definição de índices ou padrões de alguns parâmetros físicoquímicos e/ou bacteriológicos. Utilizandose o IQA a e o IQA m, avaliouse o comportamento médio de qualidade da água no período de 194 a 1, das bacias hidrográficas dos rios, com área de 1.1,4 ha, situada no município de Santa Izabel do Oeste,, com área de 1.47,6 ha, situada no município de Clevelândia, e com área de.47, ha, situada no município de Dois Vizinhos. Todas essas bacias, conforme demonstrado na figura 1, estão localizadas no Sudoeste do Estado do Paraná, em locais estratégicos, com características físicas diferenciadas, principalmente no que tange a solos, clima e geomorfologia, e compreendem as áreas de contribuição dos mananciais de captação da Companhia de Saneamento do Paraná (Sanepar). O conteúdo desse artigo é parte da tese de doutorado: Morfodinâmica e Transporte Fluvial no Sudoeste do Estado do Paraná pelo Método de Levantamento de Microbacias Hidrográficas Através de Geoprocessamento, elaborada e defendida pelo doutor Julio Caetano Tomazoni, junto ao curso de pósgraduação em Geologia Ambiental da UFPR. Materiais e métodos Neste artigo foram determinados os índices médios de qualidade das águas a partir de parâmetros dos boletins da Sanepar, das Estações de Tratamento de Água (ETAs) dos rios, e. Os dados resultam do resgate de dados históricos da Sanepar no período compreendido entre 194 e 1. Como o número de informações era elevado, utilizouse a média dos dados desse intervalo de tempo. FIGURA 1 LOCALIZAÇÃO DAS BACIAS DOS RIOS ANTA GORDA, BRINCO E JIRAU, NO SUDOESTE DO ESTADO DO PARANÁ utilizandose o IQA a e o IQA m, avaliouse o comportamento médio de qualidade da água Sanare. Revista Técnica da Sanepar, Curitiba, v., n., p. 4, jul./dez. 9
o conjunto de parâmetros usados e seus pesos variaram para cada categoria de uso Índice de Qualidade da Água IQA Os processos de assimilação e disseminação de índices sobre a qualidade da água de forma abrangente e de utilidade para especialistas e leigos, não é tarefa fácil (CETESB, 1979). Esse fato levou ao desenvolvimento, em vários países, de índices, que representassem essas informações. As primeiras pesquisas foram realizadas pela National Sanitation Foundation dos EUA, que em 197 desenvolveu o IQA Índice de Qualidade da Água. O IQA é uma espécie de nota atribuída à qualidade da água que varia de a 1. Pesquisas realizadas em Quebec, no Canadá, levaram a um método para estabelecimento do índice de qualidade da água (IQE ou IQA) (PROVENCHER & LAMONTAGNE,1979). O Qi, Qualidade do iésimo parâmetro, cujo valor varia de a 1, e do Wi peso relativo do iésimo parâmetro que varia de a 1, foi composto a partir de uma pesquisa com 19 usuários da água de Quebec, de diferentes categorias de uso (indústrias, água potável e uso ecológico). O valor relativo do Qi ( a 1) foi determinado a partir de curvas e de acordo com a concentração atribuiuse uma nota para cada parâmetro. O Wi foi estabelecido a partir da pesquisa, quando atribuiuse o peso relativo de cada parâmetro, cujo valor varia de a 1 e a ΣWi=1. O conjunto de parâmetros usados e seus pesos variaram para cada categoria de uso, sendo que os dados da pesquisa permitiram selecionálos e determinar o valor de Wi. Para cálculo do IQA, os mesmos autores citam que podem ser usados os métodos aditivo e multiplicativo. Método aditivo Método multiplicativo Determinação do IQA Índice de Qualidade da Água Na aplicação do IQA, para determinação do Qi, foram usados como referência os trabalhos de RIZZI (1, p. 1 a 1) e SUDERHSA (1997, p. 1 a 16), para determinação dos pesos (Wi), o método de PROVENCHER & Sanare. Revista Técnica da Sanepar, Curitiba, v., n., p. 4, jul./dez. LAMONTAGNE (1979, p. 1 a 9). Para determinação do IQA, primeiro foram selecionados os parâmetros disponíveis dos resgates históricos dos dados da Sanepar como os coliformes fecais, o, a turbidez, os sólidos totais dissolvidos (STD), a temperatura, o gás carbônico (CO ), o nitrato (NO ), a alcalinidade e a matéria orgânica (MO), que possibilitassem a determinação desse índice. A importância desses parâmetros na qualidade da água será mostrada a seguir. A presença de coliformes fecais (CF) indica a contaminação da água por matéria fecal recente e serve como indicador da provável existência de microorganismos intestinais patogênicos. O da água indica o caráter ácido <7, alcalino >7, ou neutro 7. O da água pura a ºC é 7 ( neutro). As concentrações de carbonato, bicarbonato, CO dissolvido e ácidos fúlvicos e húmicos controlam o das águas. Variações do em trechos de um rio, ou em um ponto do rio em determinados períodos podem indicar a contaminação por esgotos domésticos ou industriais. Constitui um parâmetro importante por interferir nos processos de potabilização da água como coloração, coagulação e corrosão da água. A turbidez de uma água é causada pela presença de partículas em suspensão. Ela reduz a eficiência da cloração, pois impede o contato direto do desinfetante com os microorganismos. Os sólidos totais dissolvidos (STD) são resultantes da soma de todos os constituintes minerais presentes na água. O limite máximo na água para consumo é de 1, dificilmente atingido no Brasil, exceto no Sertão Nordestino e em certas áreas litorâneas. A concentração total de sólidos dissolvidos é uma indicação geral de adequabilidade da água para uso doméstico e industrial. As taxas das reações, da solubilidade entre sais e gases, aumentam e diminuem em função da temperatura da água, portanto afetam significativamente os processos biológicos, físicos, químicos e bioquímicos que ocorrem no ambiente hídrico. O gás carbônico (CO ) originase principalmente pela decomposição de plantas e animais e a partir de produtos da excreção desses organismos.
O CO é formado por um grupo de compostos diferenciados biológica e quimicamente. Os principais componentes são proteínas, carboidratos, lipídios e compostos húmicos. A concentração de CO está relacionada com o estado trófico das águas superficiais e com a influência à qual está submetida (muita contribuição alóctone, lançamento de esgotos, etc.) (ESTEVES, 199). O nitrato (NO ) nas águas ocorre em teores menores do que. O nitrogênio é continuamente reciclado pelas plantas e animais e pode então entrar nas águas pela poluição orgânica, quando na forma de nitrito e amônia, ou inorgânica, através de adubos químicos. Nas águas, as bactérias os convertem rapidamente em NO (ESTEVES, 199). A alcalinidade (CaCO ) indica a capacidade da solução em neutralizar um ácido. É a quantidade de substâncias que atuam como tampão em uma água. Portanto, numa água com alcalinidade adequada à adição de pequena quantidade de ácidos, não provocará alteração do, porque os íons presentes o neutralizarão (CHAPMAN, 199). A matéria orgânica (MO) pode entrar na água pela decomposição de vegetais e animais, ou por excrementos humanos e de animais. As formas pela qual adentram ao ambiente hídrico são por escoamento superficial e esgotos. O Qi qualidade do iésimo parâmetro variando de a 1, cujo valor está relacionado à concentração ou teor de cada parâmetro, consta na tabela 1. Os pesos de Wi peso relativo do iésimo parâmetro ( ), que constam nas tabelas 1 e foram determinados usando a sistemática adotada PROVENCHER & LAMONTAGNE (1979, p. a ). Primeiro determinouse a importância relativa de cada parâmetro para as bacias em estudo, atribuindo uma escala numérica de 1 a 4, da seguinte maneira: 1 parâmetro muito importante; parâmetro importante; parâmetro pouco importante; 4 parâmetro muito pouco importante. (*) Qualidade Qi TABELA 1 VALOR DE QI (QUALIDADE DO IÉSIMO PARÂMETRO) UTILIZADO NO CÁLCULO DO IQA Parâmetro (+) Peso Wi 1 9 9 7 7 6 6 4 4 1 1,14 7, 6, (7, a,) 6,6 (, a,1) 6, (,1 a,) 6,4 (, a,) 6, (, a,4) 6, (,4 a ),9 (, a,6), (,6 a,7),7 (,7 a,),6 (, a,9), (,9 a 9,),4 (9, a 9,), (9, a 9,),1 (9, a 9,7) 4, (9,7 a 9,9) 4, (9,9 a 1,) 4, (1, a 1,), (1, a 11,) Turbidez NTU,1 6 1 1 1 7 4 6 7 9 1 > 1 i= STD,7 <1 17 7 6 7 7 1. 1. 1. 1.7... 4.. 7. 1. 1. >. Temperatura ºC,6 1, e ( a 1),1 (1 a 1,1),1 (1,1 a,),6 (, a ), ( a,),7 (, a 4) 4,1 (4 a ) 4,4 (< ) 4,6 4, 6,1 6, 7,,7 1,1 1, >1 CO 1 7 9 1 1 1 1 6 4 > i=1 (*) Valores adaptados de RIZZI (1); (+) Valores calculados pelo método de PROVENCHER & LAMONTAGNE (1979). NO 4 6 7 9 1 1 1 1 1 4 7 >1 i= CF Nº/1mL 1 4 1 17 4 7 1 1 6 1. 1. 7.. >. i = CaCO < i=1 1 1 19 6 7 1 6 7 1 1 >1 i=1 MO,1 1 1,7 1,,, 4, 6 7 7,, 1 1, 1 17, > i= Sanare. Revista Técnica da Sanepar, Curitiba, v., n., p. 4, jul./dez. a concentração de CO está relacionada com o estado trófico das águas superficiais 1
TABELA DETERMINAÇÃO DO PESO Wi UTILIZADO NO CÁLCULO DO IQA Parâmetro Importância Peso relativo Wir Peso final Wi relativa Ir (1 a 4) ( ) ( ) 1,6,6,14 Turbidez 1,,67,1 STD,,7 Temperatura 4,,6 CO, Nitrato, Coliformes fecais, Alcalinidade, MO 1,,67,1 Total 4,4 1, determinouse a importância relativa de cada parâmetro para as bacias em estudo, atribuindo uma escala numérica de 1 a 4 Qualidade da Água de acordo com o IQA a e IQA m Verificando os parâmetros avaliados que constam na tabela 4, cujas origens resultam de dados da Sanepar, constatase pela tabela, que as águas das três bacias têm o seguinte enquadramento, conforme Resolução número do Conselho Nacional de Meio ambiente (Conama 196): pelo método aditivo IQA a, os dados finais das três bacias variaram de 64,6 a 66,7, portanto as águas enquadramse em condições médias na classe. Pelo método multiplicativo IQA m, considerando as três bacias, os valores variaram de 1, a,1, portanto as águas também se enquadram em condições médias na classe. As águas enquadradas na Classe podem ser destinadas: a) ao abastecimento doméstico, após tratamento convencional; b) à proteção das comunidades aquáticas; c) à recreação de contato primário (esqui aquático, natação e mergulho); d) à irrigação de hortaliças e plantas frutíferas; e) à criação natural e/ou intensiva (aqüicultura) de espécies destinadas à alimentação humana Em períodos chuvosos, as águas das três bacias estudadas enquadramse na Classe e podem ser destinadas: a) ao abastecimento doméstico, após tratamento criterioso; b) à irrigação de culturas arbóreas, cerealíferas e Sanare. Revista Técnica da Sanepar, Curitiba, v., n., p. 4, jul./dez. forrageiras; c) à dessedentação de animais. Outro aspecto a ser observado é que, nas três bacias, os parâmetros coliformes fecais, turbidez, gás carbônico (CO ), nitrato (NO ) e a matéria orgânica (MO) estão diretamente ligados à contribuição do interflúvio, via processo erosivo ou descargas de esgotos (pocilgas e domésticos) e seus teores são mais afetados nos períodos chuvosos. Portanto, a melhoria da qualidade da água em relação a esses parâmetros deve passar, necessariamente, pelo controle no interflúvio das principais fontes poluidoras. Conclusões O estudo sobre a qualidade das águas das três bacias demonstra que os principais contaminantes têm origem principalmente nas formas de poluição orgânicas de origem animal e vegetal. As bacias dos rios, e, têm a qualidade da água comprometida pela expansão urbana sobre a área do manancial, e isso constitui um foco importante de poluição por dejetos humanos. Nas bacias dos rios e, a falta de manejo adequado dos dejetos de suínos contamina a rede de drenagem. Outras formas de contaminação têm origem na piscicultura, que está presente na bacia do Rio. Os valores finais obtidos pelo IQA Índice de Qualidade da Água, pelo método aditivo
IQA a 19 a 6 7 a 1 a 79 a 1 TABELA QUALIFICAÇÃO DA ÁGUA IN NATURA EM FUNÇÃO DO IQA Qualidade Enquadramento nas classes da imprópria Resolução do CONAMA (196) (*) imprópria para tratamentos convencionais Excede os limites da IV aceitável IV qualidade boa II e III qualidade ótima I Concentração Qi IQAa IQAm (*) Enquadramento efetuado pela SUDERHSA (1997, p. 1). Parâmetro Unidade Wi TABELA 4 ÍNDICE DE QUALIDADE DA ÁGUA IQA MÉDIO DOS RIOS ANTA GORDA, BRINCO E JIRAU, NO PERÍODO DE 194 A 1 IQA,1 6,9 6,1 6, 9, 6, 9, 11,7 7, 11,7 1,79 1,7 1,79 Turbidez NTU,1 7,6,7 4, 4, 6,, 6,7 9,, 1,77 1, 1,7 STD,7 66,19 4, 1, 1, 1, 1, 7, 7, 7, 1, 1, 1, Temperatura ºC,6 19, 1, 1,,,,,,, 1,1 1,1 1,1 CO,19 4, 1,76,, 9, 9, 9, 9,9 1,6 1,6 1,64 IQA a, e pelo método multiplicativo IQA m, são dados dependentes de um conjunto de variáveis e uma metodologia de atribuição de valores. Nesse estudo, os dados finais das três bacias demonstram um comportamento médio da qualidade das águas no período compreendido entre 194 a 1. Ressaltase também, que nessas bacias, os valores de IQA têm amplitudes diferenciadas entre o comportamento médio e os dias chuvosos. Portanto, podese concluir que a água das três bacias pode ser destinada ao consumo humano, desde que o tratamento seja mais criterioso em períodos chuvosos, quando os índices de qualidade da água in natura são piores e podese adotar o tratamento convencional apenas em ocasião de tempo de pouca chuva, pois nesses períodos diminuem as concentrações de contaminantes nas águas. NO,9,,7 9, 9, 9, 1,4 1,4 1,4 1,6 1,6 1,6 Coliformes fecais Nº/1mL 17,, 6, 1,,, 1,1,, 1,9 1,9 1,9 Alcalinidade (CaCO ),17 1,61 19,7 7,, 7,,,, 1,61 1,6 1,61 MO,1,7,1 4,1 7, 79, 64, 1, 11, 9,6 1,9 1,9 1,7 Diversos WiΣ = 1, 6,4 66,7 64,6 1,,1, Finalizando, podese concluir que a sistemática de avaliação dos padrões de potabilidade das águas pelo IQA se caracteriza como um indicativo de contaminação que pode ser utilizado, mas com certa precaução, no diagnóstico e prognóstico dos problemas ambientais em uma pequena (micro) bacia hidrográfica. Referências COMPANHIA DE TECNOLOGIA DE SANE AMENTO AMBIENTAL. Modelo matemático para cálculo do índice de qualidade da água IQA. São Paulo: CETESB, 1979. CONSELHO NACIONAL DO MEIO AMBI ENTE. Resolução n. de 1 de junho de 196. Classifica as águas doces, salobras e salinas do IQA a IQA m Sanare. Revista Técnica da Sanepar, Curitiba, v., n., p. 4, jul./dez. os principais contaminantes têm origem nas formas de poluição orgânicas de origem animal e vegetal
a falta de manejo adequado dos dejetos de suínos contamina a rede de drenagem território nacional, em nove classes, segundo seu uso preponderante. Diário Oficial da República Federativa do Brasil, Brasília, 196. ESTEVES, F. de A. Fundamentos de limnologia.. ed. Rio de Janeiro: Interciência, 199. PROVENCHER, M.; LAMONTAGNE M. P. A method for establishing a water quality index for different uses (IQE). Québec: Ministère des Richesses Naturales/Service Qulité des Eaux, 1979. RIZZI. N. E. Índices de qualidade de água. Sanare. Rev. Téc. Sanepar, Curitiba, v. 1, n. 1, p. 11, jan./jun. 1. SUPERINTENDÊNCIA DE DESENVOLVI MENTO DE RECURSOS HÍDRICOS E SA NEAMENTO AMBIENTAL. Qualidade das águas interiores do Estado do Paraná 197 199. Curitiba, 1997. WHITE, I. D.; MATERSHEAD D. N.; HARRISON S. J. Environmental systems. nd. Londres: Chapman & Hall, 199. TOMAZONI, J. C. Morfodinâmica e transporte fluvial no Sudoeste do Estado do Paraná por método de levantamento de microbacias hidrográficas através de geoprocessamento. Curitiba,. 79 f. Tese (Doutorado em Geologia Ambiental) Setor de Ciências da Terra, Universidade Federal do Paraná. Autores Julio Caetano Tomazoni, geógrafo, doutor em Geologia Ambiental, professor do Cefet PR Unidade de Ensino de Pato Branco. André Virmond Lima Bittencourt, engenheiro químico, doutor em Geologia, professor do curso de Geologia da UFPR. Ernani Francisco da Rosa Filho, geólogo, doutor em Geologia, professor do curso de Geologia da UFPR. 4 Sanare. Revista Técnica da Sanepar, Curitiba, v., n., p. 4, jul./dez. Luiz Eduardo Mantovani, geólogo, doutor em Geologia, professor do curso de Geologia da UFPR.