DETERMINAÇÃO DA QUALIDADE DA ÁGUA DA BACIA HIDROGRÁFICA DO RIO PIRANGI ATRAVÉS DA APLICAÇÃO DO ÍNDICE DE QUALIDADE DE ÁGUA (IQA) Thayse Naianne Pires Dantas 1, Juçara Ramalho de Medeios 2, Saury Kitayama da Silva³, André L. Calado de Araújo 4 1 Bolsista Voluntária de Iniciação Científica UFRN, discente do curso de Engenharia de Alimentos 2 Mestranda do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Sanitária da UFRN 3 Discente do curso de Nutrição da UFRN 4 Professor do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Sanitária da UFRN 1,2,3,4 Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Campus Universitário, Natal RN, CEP 59.072-970 e-mail: thaysemg@yahoo.com.br RESUMO - Objetivando avaliar a qualidade da água da Bacia Hidrográfica do Rio Pirangi enquadrada como classe 2 segundo a Resolução CONAMA nº 357 (2005) e formada pelos rios Pitimbu, Pium e Pirangi e Riachos Águas Vermelhas e Taborda através da aplicação do Índice de Qualidade da Água (IQA) modificado pela CETESB, foram monitoradas quinze estações distribuídas ao longo da bacia, no período estabelecido entre 13 de janeiro de 2008 a 10 de fevereiro de 2008, sendo as amostragens realizadas em cinco semanas consecutivas, sempre aos domingos, dia em que se verificava a presença de maior número de banhistas. Os parâmetros analisados para a determinação do índice foram: temperatura, oxigênio dissolvido, ph, sólidos totais, turbidez, coliformes fecais, nitrogênio total, demanda bioquímica de oxigênio e fósforo total. Após a determinação do IQA aditivo e multiplicativo, obtiveram-se, pelo método aditivo, todos os pontos enquadrados na categoria boa. Quando da utilização do método multiplicativo, dois pontos foram enquadrados na categoria regular. De uma maneira geral, a Bacia Hidrográfica do Rio Pirangi apresentou a qualidade da água inserida na categoria boa, entretanto é necessário melhorias na gestão da bacia hidrográfica, no intuito de identificar e eliminar as fontes poluidoras. Palavras-Chave: água, qualidade, bacia. INTRODUÇÃO A água é um dos elementos mais característicos do planeta Terra, constituindo um bem indispensável a todo ser vivo. O Brasil é um país privilegiado no quesito abundância de água doce, entretanto, muitos rios já secaram por falta de cuidados, como desmatamentos em suas nascentes, assoreamento de suas margens, desertificação (Dantas, 2008). A qualidade da água é um termo que não significa simplesmente a pureza deste recurso. Trata-se, também, de água com características desejadas para os seus diversos usos. As características físicas, químicas e biológicas da água podem ser alteradas, sendo na maioria dos casos provocada pela poluição. Estas alterações nos corpos aquáticos conduzem a prejuízos econômicos para a região (Bilich e Lacerda, 2005). Na caracterização da qualidade da água, utilizaram-se vários parâmetros, os quais representam as suas particularidades físicas, químicas e biológicas. Esses parâmetros são indicadores da qualidade da água e representam impurezas quando atingem valores superiores aos fixados para determinado uso (Araújo et al., 2007). Uma metodologia que considera estes vários parâmetros é o Índice de Qualidade das Águas (IQA). Através deste índice, podem-se determinar níveis e padrões de qualidade, possibilitando o enquadramento dos corpos aquáticos em classes ou categorias de qualidade. Os nove parâmetros considerados no IQA são Coliformes Termotolerantes (CT), Potencial Hidrogeniônico (ph), Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO), Nitrogênio Total (NT), Fósforo Total (PT), Temperatura (T), Turbidez (Tur), Sólidos Totais (ST) e Oxigênio Dissolvido (OD). No caso da não determinação do valor de alguma das nove variáveis, o cálculo do IQA não pode ser executado (PNMA, 2001). A proposta original de Brown et al. (1970 apud PNMA, 2001) consiste em uma combinação linear com pesos dos sub-índices. O método aditivo do IQA é representado pela equação 1. 9 IQA A = Σ qi.wi (1) i=1 Landwehr e Deininger (1976 apud PNMA, 2001) propuseram um método de IQA VIII Congresso Brasileiro de Engenharia Química em Iniciação Científica 27 a 30 de julho de 2009 Uberlândia, Minas Gerais, Brasil
multiplicativo, em que os mesmos pesos tornamse potências dos sub-índices, o que evitaria resultados duvidosos, devido à sub-índices de valores muito baixos. A expressão matemática do IQA multiplicativo é dada pela equação 2. 9 IQA M = Π qi Wi (2) i=1 Após a determinação numérica, pode-se determinar a qualidade da água, representada pelo IQA, variando numa escala de 0 a 100, conforme tabela 1. Os pesos relativos de cada parâmetro que compõe o IQA são mostrados na tabela 2. Tabela 1 Classificação do IQA Categoria Ponderação Ótima 79 < IQA < 100 Boa 51 < IQA < 79 Regular 36 < IQA < 51 Ruim 19 < IQA < 36 Péssima IQA < 19 Tabela 02 Parâmetros e pesos do IQA Parâmetros Pesos Relativos OD 0,17 CT 0,15 ph 0,12 DBO FT T NT Tur 0,08 ST 0,08 Na zona costeira do estado do Rio Grande do Norte, destaca-se a Bacia Hidrográfica do Rio Pirangi, onde nasce o Rio Pitimbu, rio de grande importância para a cidade de Natal, uma vez que abastece 30% da população, na zona sul, dessa cidade (DUARTE, 1999). A bacia, enquadrada como classe 2 segundo a Resolução CONAMA nº 357 (2005), é formada pelos rios Pitimbu, Pium e Pirangi e Riachos Águas Vermelhas e Taborda. De acordo com Dantas (2007), essa bacia é alvo de várias irresponsabilidades ambientais, como a recepção de efluentes, e está ameaçada pelo acelerado crescimento populacional e industrial. Em função de sua importância para o abastecimento de água da cidade de Natal, a bacia hidrográfica do Rio Pirangi necessita de ações de controle da poluição e monitoramento de qualidade que garantam a boa qualidade da água, impeçam a proliferação de doenças e evitem a degradação das praias, importantes ecossistemas e atrações do turismo potiguar. O objetivo geral desse trabalho foi avaliar a qualidade da água da Bacia Hidrográfica do Rio Pirangi, empregando o Índice de Qualidade da Água (IQA) modificado pela CETESB Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental, ligada à Secretaria do Meio Ambiente do Governo do Estado de São Paulo através do monitoramento de quinze estações distribuídas ao longo da bacia, no período estabelecido entre 13 de janeiro de 2008 a 10 de fevereiro de 2008. MATERIAIS E MÉTODOS A avaliação da qualidade da água da bacia hidrográfica do Rio Pirangi foi desenvolvida baseada nas determinações de parâmetros químicos, físicos e microbiológicos, realizando-se 5 coletas de amostras no período compreendido entre 13 de janeiro a 10 de fevereiro de 2008. As amostragens nos rios foram realizadas em cinco semanas consecutivas, sempre aos domingos, onde se observa uma maior freqüência de banhistas, fator que agrava a qualidade das águas que normalmente já são os destinos de efluentes. A metodologia utilizada para as amostragens seguiu as técnicas descritas em APHA (1998). As análises realizadas, para a determinação do IQA da Bacia Hidrográfica Pirangi, foram oxigênio dissolvido, demanda bioquímica de oxigênio (5 dias, 20ºC), coliformes fecais, nitrogênio total, fósforo total, sólidos totais, ph, turbidez e temperatura. Os métodos empregados nos procedimentos físicos, químicos e biológicos seguiram as instruções do Standard Methodos for Examination of Water and Wastewater (APHA, 1998) e realizadas nos laboratórios de análises físico-química e de microbiologia do Centro Federal de Educação Tecnológica do Rio Grande do Norte. A partir dos dados dos dados laboratoriais, analisaram-se os parâmetros, oxigênio dissolvido, demanda bioquímica de oxigênio (5 dias, 20ºC), coliformes fecais, nitrogênio total, fósforo total, sólidos totais, ph, turbidez e temperatura, comparando-os com os padrões estipulados na Resolução CONAMA 357, de 17 de março de 2005 considerando a bacia hidrográfica do Rio Pirangi enquadrada na categoria água doce classe 2 e determinaram-se os IQAs das estações de monitoramento da bacia em estudo. RESULTADOS E DISCUSSÕES A Figura 1 apresenta a variação do oxigênio dissolvido nas estações de monitoramento definidas no estudo. O valor mínimo exigido, para oxigênio dissolvido, pela legislação está indicado pela linha destacada. Pode-se observar que os pontos P05, P12, P13 e P14 apresentaram média de oxigênio dissolvido abaixo do estipulado pela resolução em questão para águas de classe 2. A P05, que está
à montante da estação P04, pode ter contribuído com contaminantes para esta estação, onde ocorreram resultados não satisfatórios, como pode ser observado pela concentração mínima obtida. As estações P12, P13 e P14, localizadas no Rio Pitimbu, estão situadas em áreas degradadas (despejo de esgoto, acúmulo de resíduos sólidos, avanço imobiliário). Estas degradações de podem ter causado as baixas concentrações de oxigênio dissolvido na água nestes locais. A Figura 3 mostra a variação das concentrações de coliformes fecais nos pontos de avaliação da bacia hidrográfica do Rio Pirangi. A partir do gráfico, pode-se verificar que a estação de monitoramento P01 foi a única a apresentar todas as amostras, e consequentemente a média, com o valor acima do limite de 1000 coliformes fecais estipulado pela Resolução CONAMA 357/05, fato que pode ser justificado pelo lançamento de esgoto doméstico a montante do ponto de coleta. As estações P06, P09, P10, P11, P14 e P15 também apresentaram médias acima do máximo permitido pela legislação. Figura 1 Gráfico da variação da concentração de oxigênio dissolvido A Figura 2 apresenta os valores da DBO nos pontos amostrados, cuja concentração máxima estipulada pela Resolução CONAMA 357/05 está representada pela linha em destaque. Figura 3 Gráfico da variação de coliformes fecais As estações de monitoramento P02, P03, P05, P08 e P13 apresentaram todas as amostragens enquadradas no limite estipulado pela resolução acima citada, destacando o ponto P05 que exibiu a menor discrepância e as estações P08 e P13 com algumas amostragens com baixos valores de coliformes. Pode-se ressaltar também o valor máximo determinado na estação P10, 130000 coliformes, cuja contaminação também foi refletida na DBO. A Figura 4 detalha a variação do nitrogênio total na bacia hidrográfica do Rio Pirangi. Figura 2 Gráfico da variação da demanda bioquímica de oxigênio Todas as estações de monitoramento de água doce apresentaram médias de concentrações inferiores a 5 mg/l, estando dentro do limite da classe 2, porém, destaca-se o valor máximo encontrado no ponto P10, que pode ser justificado pelas fontes de poluição, principalmente pelo despejo de esgoto doméstico de conjunto habitacional do entorno, associada a pequena vazão do local. Figura 4 Gráfico da variação de nitrogênio total
A partir da avaliação do gráfico acima, verifica-se que todos os pontos da bacia estudada apresentaram concentrações inferiores a 14,7 mg/l, estando dentro do limite da classe 2, entretanto, observa-se bastante discrepância nos resultados. Na análise de nitrogênio total, a estação de monitoramento P10 apresenta valores acima da média geral da bacia. A partir da análise do gráfico que ilustra a variação de fósforo total na bacia do Rio Pirangi (Figura 5), pode-se concluir que as águas, em todas as estações de monitoramento, apresentaram média acima do limite superior definido pela Resolução CONAMA 357/05, 0,1mg/L, sendo a estação P10 a única a apresentar todas as amostragens superando o limite máximo. ordem, destes do mar. Esta proximidade provoca dissolução de sais da água oceânica na água do rio. A variação do ph nas quinze estações de monitoramento distribuídas ao longo da bacia do Rio Pirangi é mostrada na Figura 7. Os valores de ph em todas as estações variaram na faixa levemente ácida a levemente alcalina, com predominância de valores de ph ácido. Os valores se encaixaram na faixa estabelecida para águas doce classe 2. Figura 7 Gráfico da variação de ph A Figura 8 detalha a variação de turbidez na bacia hidrográfica do Rio Pirangi. Figura 5 Gráfico da variação de fósforo total A Figura 6 apresenta os valores dos sólidos totais nas estações de monitoramento. Figura 8 Gráfico da variação de turbidez Figura 6 Gráfico da variação de sólidos totais As concentrações de sólidos totais para quase todas as estações estavam abaixo do limite máximo fixado pela Resolução CONAMA 357/05, 500 mg/l. Os níveis altos determinados nas estações P01, P02 e P03, são justificados pela proximidade, menor distância nesta mesma Todas as estações de monitoramento apresentaram turbidez dentro do limite estabelecido pela Resolução CONAMA 357/05 até 100 UNT. Em função da inexistência de pontos de lançamento de efluentes industriais, responsáveis pela modificação da temperatura da água, a variação da temperatura, a montante e jusante de cada estação de monitoramento, é igual a zero. Para a identificação e padronização da qualidade da água, utilizou-se o Índice de Qualidade de Água (IQA), calculado através dos sub-índices de qualidade e dos seus respectivos pesos.
As representações gráficas do IQA aditivo e do IQA multiplicativo são ilustradas na Figura 9 e Figura 10, respectivamente. A partir dos valores encontrados no IQA aditivo, podem-se verificar todas as estações de monitoramento enquadradas na categoria BOA; entretanto, ao aplicar o IQA multiplicativo, os pontos P13 e P14 são classificados como REGULAR, confirmando assim o caráter mais restritivo do mesmo. Estes resultados mais baixos apresentados nestas duas estações se devem ao baixo nível de oxigênio dissolvido, parâmetro de maior peso no cálculo do IQA. Figura 9 Gráfico da variação do IQA aditivo Figura 10 Gráfico da variação do IQA multiplicativo O IQA multiplicativo é mais indicado para a determinação da qualidade das águas da Bacia Hidrográfica do Rio Pirangi devido a necessidade de concentrações dos parâmetros mais adequadas, com relação a Resolução CONAMA 357/05, para se atingir classificações satisfatórias de qualidade das águas. CONCLUSÕES Após a comparação dos resultados das análises com os limites estipulados pela Resolução CONAMA nº. 357, de 17 de março de 2005, podem-se fazer as seguintes considerações: As baixas concentrações de oxigênio dissolvido nas estações de monitoramento P13 e P14 podem estar relacionadas ao fato de estarem localizados em trechos do rio que apresentam características de ambientes lênticos a ausência de turbulência diminui a aeração das águas nestes pontos onde ocorre o aumento da concentração e o tempo de detenção hidráulica dos contaminantes. Nas estações P13, P14 e P15 verificamse elevadas concentrações de sólidos totais e turbidez, podendo estar associadas à degradação das margens da BR, remoção da vegetação e, conseqüentemente, erosão nos entornos. Estes parâmetros influenciam também na baixa penetração de luz nas duas últimas estações, contribuindo também na redução do oxigênio dissolvido. É necessário, portanto, uma fiscalização mais severa na expansão imobiliária e industrial e nas atividades de infraestrutura, além de preocupação com a conscientização da população local. As elevadas taxas de fósforo necessitam de uma análise mais detalhada para identificar as fontes poluidoras e impedir problemas de eutrofização. A estação de monitoramento P10 necessita de avaliação e cuidado mais criterioso. As altas concentrações em quase todos os parâmetros indicam a contaminação contínua nesse ponto do rio. Na determinação do IQA, apesar de serem verificados vários impactos ambientais ao longo da bacia hidrográfica do Rio Pirangi, o IQA aditivo e multiplicativo apresentaram classificações satisfatórias. Entretanto é necessária a eliminação de possíveis fontes poluidoras, que contribuem para resultados impróprios de alguns parâmetros, segundo a resolução CONAMA nº 357 de 2005, quando estes são avaliados isoladamente, e fiscalização mais rigorosa através da implementação de uma melhor gestão da bacia. NOMENCLATURA IQA A = Índice de Qualidade da Água (método aditivo) variando entre 0 e 100; IQA M = Índice de Qualidade da Água (método multiplicativo) variando entre 0 e 100; qi = valor do sub-índice referente ao i-ésimo parâmetro, extraído da respectiva curva média de variação de qualidade ; Wi = peso relativo do i-ésima variável.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS APHA (American Public Health Association), American Water Works Association. Water Environment Federation, 1998. Standard methods for the examination of water and wastewater analysis. 20. ed. Washington, D.C.: American Public Health Association. ARAÚJO, V. S.; ARAÚJO, A. L. C.; SANTOS, J. P., 2007. Monitoramento das águas do rio Mossoró/RN, no período de abril/2005 a julho/2006. Holos, Ano 23, maio. BILICH, M. R.; LACERDA, M. P. C., 2005. Avaliação da qualidade da água do Distrito Federal (DF), por meio de geoprocessamento. Anais XII Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto, abril 2005, INPE. Goiânia, p. 2059-2065. DANTAS, T. N. P., 2008. Avaliação da qualidade das águas da bacia hidrográfica do Rio Pirangi/RN. Monografia (Curso de Tecnologia em Controle Ambiental) Centro Federal de Educação Tecnológica do Rio Grande do Norte, Natal. DUARTE, A. C., 1999. Utilização dos índices do estado trófico (IET) e de qualidade da água (IQA) na caracterização limnológica e sanitária das lagoas do Bomfim, Extremoz e Jiqui/RN. Natal: UFRN. PROGRAMA NACIONAL DE MEIO AMBIENTE (PNMA)., 2001. Índice e indicadores de qualidade da água revisão da literatura. Recife.