Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PHD 2537 Águas em Sistemas Urbanos I Poluição urbana difusa Rogério dos Santos Cardoso 3127810 Igor Alves Fukushiro 3117833 Antonio Lucas Zillo 3110137 Tiago Yasou Nii 3135570 Paulo Esperandio Jr. 3167631 Rafael Agostinho Langoni 3166025 Felipe Rogério Higuchi 3120389 São Paulo, 11 de novembro de 2003
ÍNDICE Introdução...3 Poluição difusa...3 Principais fontes geradoras da carga difusa e seus respectivos poluentes...4 Impactos sobre a qualidade de água do corpo receptor...6 Método de controle da poluição por cargas difusas...7 Conclusão...10 Bibliografia...11 2
Introdução A poluição dos corpos de água nem sempre são causadas somente pelos esgotos domésticos e despejos industriais não tratados. Atualmente sabe-se que parte dessa poluição gerada em áreas urbanas tem origem no escoamento superficial em áreas impermeáveis (pavimentação, construções, impermeabilização, etc.). Dessa maneira, uma parcela significativa de poluição é carregada pelo escoamento ao encontro dos corpos de água. Além disso, a impermeabilização eleva a velocidade de escoamento, gerando maior capacidade de arraste e, portanto, maiores cargas poluidoras. As redes de drenagem urbanas são responsáveis pela veiculação dessas cargas que são grandes fontes de degradação de rios, lagos e estuários. A origem da poluição difusa é bastante diversificada, podendo vir do desgaste das ruas pelos veículos, lixo acumulado nas ruas e calçadas, atividades de construção civil, resíduos de combustíveis e óleos e graxas deixadas por veículos. Eventos de precipitações podem elevar as concentrações de metais tóxicos no corpo receptor até níveis altos. Poluição difusa A poluição gerada pelo escoamento superficial da água em zonas urbanas é dita de origem difusa, uma vez que provém de atividades que depositam poluentes de forma esparsa, sobre a área de contribuição da bacia hidrográfica. A fonte da poluição difusa é caracterizada por cinco condições: Lançamento da carga poluidora é intermitente e está relacionado à precipitação. Os poluentes são transportados a partir de extensas áreas. As cargas poluidoras não podem ser monitoradas a partir de seu ponto de origem, mesmo porque não é possível identificar a sua origem. O controle de poluição difusa, obrigatoriamente, deve incluir ações sobre a área geradora de poluição, ao invés de incluir apenas, o controle do efluente quando do lançamento. É difícil o estabelecimento de padrões de qualidade para o lançamento do efluente, uma vez que a carga poluidora lançada varia de acordo com a intensidade e duração do evento meteorológico, a extensão da área de produção e outros fatores que tornam a correlação vazão x carga poluidora praticamente impossível de ser estabelecida. É difícil estabelecerem-se diferenças nas produções das cargas de poluição entre zonas urbanas residenciais, industriais ou comerciais. Isso se deve a diferentes taxas de ocupação, assim como zonas industriais podem ser formadas por indústrias leves ou mais poluidoras. Sendo assim de fácil constatação que em zonas residenciais de baixa densidade de ocupação, há uma menor contribuição de volumes gerados no escoamento. A correta avaliação dos problemas causados pelas cargas difusas e a conseqüente escolha das medidas mitigadoras a serem implantadas são dificultadas pelo possível efeito 3
conjunto com outras descargas poluidoras, que tendem a mascarar o problema, pela irregularidade e imprevisibilidade do processo, pela variação temporal e espacial dos impactos causados e pela dificuldade da coleta de dados. Além disso, as medidas de controle das cargas difusas devem contemplar toda a bacia produtora e, por serem distribuídas, têm sua eficiência difícil de ser avaliada. Os melhores resultados são alcançados quando o gerenciamento e controle da poluição difusa são incorporados já na implantação de novos loteamentos ou distritos industriais. Principais fontes geradoras da carga difusa e seus respectivos poluentes Deposição atmosférica A deposição seca é formada pela deposição dos poluentes do ar sobre telhados, ruas e demais superfícies da área urbana. A chuva lava essas superfícies e, assim, tais poluentes são carregados até os corpos dágua. Os que estão pressentes com maior freqüência são enxofre, metais, pesticidas, compostos orgânicos, fungos, pólen, solo, nutrientes, asfalto, cinzas e compostos químicos como óxidos, nitritos e nitratos, cloretos, fluoretos e silicatos. Os poluentes podem ser carreados pelo escoamento superficial, após usa deposição seca, ou podem ser trazidos pela própria chuva, naquilo que é chama de deposição úmida. Nesse caso, gases e partículas presentes na atmosfera dissolvem-se ou são arrastados pela chuva e trazidos ao solo. A indústria e os veículos são as principais fontes de poluição do ar, sendo que veículos são responsáveis principalmente por óxidos de nitrogênio, monóxido de carbono e hidrocarbonetos voláteis, e as indústrias, por material particulado e óxidos de enxofre. Talvez, o problema mais importante associado à poluição atmosférica, no que se refere às cargas difusas, seja a chamada chuva ácida, isto é, a diminuição do ph da água da chuva. O menor valor de ph esperado para água pura é de 5,6. Em locais com concentrações elevadas de dióxido de enxofre e óxido de nitrogênio na atmosfera, podem reduzir o valor para aproximadamente 2,7. Deposição de poluentes nas ruas A acumulação de poluentes nas ruas podem ser gerados por desgaste da pavimentação, resíduos deixados por veículos, resto de vegetação, dejetos de animais, lixo e partículas de solo como areia e argila. Esses materiais acumulam-se nas guias e sarjetas. 4
Desgaste do pavimento Pedaços de asfalto, partículas de cimento e de qualquer outro material utilizado na pavimentação soltam-se, devido ao desgaste, e são carreados pela chuva; o material do pavimento asfáltico solta-se mais do que o do pavimento de concreto. A quantidade gerada dessas partículas é proporcional às condições dos pavimentos e pelas condições meteorológicas. Veículos Os veículos contribuem com o derrame de combustível, óleo lubrificante, fluído de freio, líquido refrigerante, partículas que se soltam com desgaste de freios e pneus, além de ferrugem, partículas de tinta e etc. Apesar de representarem menos do que 5% do total de poluentes, estes poluentes são os mais tóxicos e potencialmente prejudiciais à vida aquática. Lixo Estes podem ser caracterizados como: embalagens, matéria orgânica como cascas de fruta, dejetos de animais, folhas secas, grama cortada e lixos deixados por descuido na coleta. A quantidade de lixo depende da densidade de ocupação das áreas, do movimento de pedestres e de veículos e, principalmente, da educação da população. Tóxicos Pode-se dividir os tóxicos que mais freqüentemente aparecem nas cargas difusas de poluição de origem urbana nos grupos: metais pesados, pesticidas organoclorados e bifelinas policloradas (PCB s), que apesar de banidos, ainda estão presentes no ambiente. Os metais pesados como cádmio, zinco, chumbo, cromo e etc são os que aparecem com mais freqüência. Sua principal fonte são os veículos, mas também estão presentes nas tintas, materiais galvanizados e tubulações metálicas. Pesticidas organoclorados são utilizados no controle de insetos e pragas, que danificam jardins e parques. Apesar de aparecerem em pequenas quantidades, são tóxicos e acumulam-se na cadeia alimentar. Erosão A urbanização leva taxas aceleradas de erosão, principalmente devido a obras de construção civil. A erosão depende das características do solo, do clima, da topografia e outros. Maiores taxas de erosão significam maior arraste e, portanto, maior quantidade de sedimentos que chegará aos cursos de água. Excesso de sedimentos é a mais visível forma de poluição gerada de forma difusa. Resultando no assoreamento ou alteração das características hidráulicas do corpo de água, 5
mudanças na fauna e flora aquáticas e respectivas fontes de alimento e deterioração dos aspectos estéticos do corpo de água, aumentando a turbidez e transportando outros poluentes como metais, amônia e outros tóxicos. Impactos sobre a qualidade de água do corpo receptor É vantajosa a preservação da várzea natural dos cursos de água e da vegetação ribeirinha, já que representam uma forma de controle de enchentes e também da qualidade da água, por ser mantida a capacidade assimilativa natural do ecossistema. A magnitude do impacto causado pelo lançamento da drenagem urbana depende de fatores como o estado do corpo de água antes do lançamento, sua capacidade assimilativa e quantidade e distribuição das chuvas, uso dos solos da bacia, tipo e quantidade de poluente arrastado. Os problemas então gerados podem ser subdivididos em seis grandes categorias: 1. Alterações estéticas: a transparência de água é afetada pelo aumento da concentração dos sedimentos em suspensão, assim como a turbidez, cor e aparência e possível ocasionamento de odor (decomposição de matéria orgânica). 2. Depósito de sedimentos: o leito do corpo de água receptor é alterado causando diminuição da capacidade de escoamento, destruição de habitat e diminuição da população dos organismos que vivem junto ao fundo, uma vez que afetam locais de reprodução e fontes de alimentos dessas espécies. 3. Depleção da concentração de oxigênio dissolvido: o problema da poluição por matéria orgânica é o consumo do oxigênio dissolvido na água pelos organismos que processam sua decomposição. Outra forma de depleção de oxigênio é a resuspensão de sedimentos no ponto de lançamento devido à erosão no local. 4. Contaminação por organismos patogênicos: o uso do corpo de água para recreação pesca e irrigação, fica prejudicada pela presença de coliformes fecais. 5. Eutrofização: aumento da população de algas e vegetais devido ao afluxo de nutrientes (nitrogênio e fósforo) ao corpo receptor das águas de drenagem urbana. 6. Danos devido à presença de tóxicos: o impacto causado pela presença dos tóxicos é de curto prazo quando pode ser avaliado pelos índices de mortalidade provocada após seu lançamento. Os efeitos de longo prazo são mais difíceis de serem avaliados. Esses tóxicos favorecem ao aumento da concentração das substâncias tóxicas nos tecidos dos organismos nos níveis mais elevados da cadeia alimentar. 6
Método de controle da poluição por cargas difusas O controle da poluição difusa deve ser feito através de ações sobre a bacia hidrográfica, de modo a se ter redução das cargas poluidoras antes do lançamento da drenagem no corpo receptor. Essas medidas baseiam-se em práticas como educação da população, limpeza da cidade e estruturas de controle. Medidas não-estruturais São aquelas relativas a programas de prevenção e controle de emissão dos poluentes e apresenta a maior relação benefício/custo. Ainda englobam medidas de planejamento urbano, ordenando a ocupação da área, espaços livres, etc. Como se vê, são medidas que requerem a participação da população e, para isso, é necessário haver programas de esclarecimento e conscientização do público em geral. As medidas não estruturais mais comuns para a prevenção desse tipo de poluição são: Controle do uso do solo urbano Regulamentação para áreas em construção Áreas verdes Controle de ligações clandestinas Varrição de ruas Controle de coleta e disposição final do lixo Educação da população Medidas estruturais São aquelas construídas para reduzir o volume e/ou remover os poluentes do escoamento. Deve-se levar em conta se a área está em processo de urbanização. Sendo assim, a implementação dessas medidas é mais viável do que em áreas já urbanizadas. A gestão da qualidade da água do escoamento urbano será mais eficiente quanto mais cedo se iniciar a implantação das medidas de controle. Deve-se salientar que as medidas não estruturais e estruturais são sempre complementares. As medidas estruturais mais comuns para a prevenção desse tipo de poluição são: Remoção eficiente dos poluentes presentes no escoamento superficial Minimizar os impactos do lançamento da drenagem urbana no corpo receptor Apresentar uma relação custo/benefício aceitável Selecionar alternativas que apresentem necessidades futuras de operação e manutenção viáveis em longo prazo. 7
Associar essas alternativas a soluções com usos múltiplos, como áreas de recreação e parques. Minimização da área diretamente conectada, isto é, direcionar o escoamento gerado em superfícies impermeáveis como telhados, para áreas gramadas e jardins. Esta prática reduz o volume de escoamento superficial e aumenta a oportunidade de infiltração, retendo sólidos em suspensão e outros poluentes. Valetas gramadas: utilizadas para coletar o escoamento superficial urbano ao longo de ruas e estradas, substituindo guias e sarjetas. São projetadas para permitir o escoamento a baixas velocidades e pequenas lâminas, de forma a diminuir as vazões para lançamento no corpo receptor. Não são muito eficientes para remoção de poluentes para eventos de chuva intensa. A manutenção dessas valetas é essencial e deve ser feita com freqüência, elevando os custos. Pavimento poroso: substituição da tradicional pavimentação asfáltica ou de concreto por blocos porosos pode ser feita em áreas externas de zonas comerciais, edifícios e áreas de estacionamento, sendo uma forma de diminuir a área diretamente conectada à rede de drenagem. É um tipo de pavimentação mais caro. Bacias de detenção secas: a idéia é que a bacia armazene o escoamento superficial e vá liberando aos poucos, através de pequeno orifício de saída, as vazões a jusante. Sugere-se um tempo de resistência de 40 horas para que se aumente a eficiência da remoção dos poluentes 8
Bacias de detenção alagadas: permanecem com a parte inferior inundada constantemente. Quando chove, o escoamento é retido no espaço deixado como volume de espera. A vazão que entra mistura-se com a água ali armazenada, e aos poucos, o excesso vai sendo descarregado. A taxa de remoção de poluentes é alta. Porém, pode ocorrer o aparecimento de mosquitos e a retirada do acúmulo de sedimentos apresente grande dificuldade. Alagadiços: são criados como forma de reter sedimentos e poluentes do escoamento superficial. É necessário que haja um pequeno escoamento de base, para manter a lâmina sempre no fundo. São eficientes para remover compostos de fósforo de nitrogênio, alguns metais, compostos orgânicos e sedimentos. 9
Os principais mecanismos de remoção de poluentes que atuam nas medidas estruturais são: Sedimentação: bacias de detenção que armazenam o escoamento por períodos maiores de tempo removem quantidades maiores de sedimentos e poluentes adsorvidos. Filtração: utilização de filtros de areia. Infiltração: filtração pelo solo Remoção biológica: plantas e microorganismos usam nutrientes como fósforo e o nitrogênio Conclusão Devemos cada vez mais aprofundar os estudos a respeito da poluição difusa, pois esta é responsável por grande parte da poluição causada em área urbana. Apesar da dificuldade de identificar a fonte geradora da poluição, ações bem elaboradas têm sido bem implementadas, tanto na causa como na conseqüência. Deve-se cobrar das autoridades uma possível mudança na legislação, a fim de que se reservem áreas nas construções, destinadas à retenção do escoamento superficial, diminuindo assim a propagação da poluição difusa. Em curto prazo devemos investir mais nas medidas não estruturais, pois estas necessitam de investimentos menores. Os órgãos governamentais podem criar incentivos para que medidas que requerem maior investimentos possam ser aplicados na prática. 10
Bibliografia o Drenagem Urbana Carlos Tucci o http://www2.netcon.com.br/~dalcanale/def.html o http://www.cetesb.sp.gov.br 11