Análise de parâmetros físicos, químicos e microbiológicos das águas coletadas

A análise de parâmetros físicos, químicos e microbiológicos das águas dos rios e riachos, objetivou, prioritariamente, a identificação e a variabilidade anual dos principais parâmetros indicadores da composição das águas dos rios e riachos da área de estudo. Considerando que foram realizadas apenas duas coletas, essas análises constituem uma primeira contribuição para o conhecimento da composição físico-química das águas superficiais dessa área.

As características desses corpos d’água, os resultados referentes aos indicadores da composição físico-química e alguns parâmetros de qualidade da água foram analisados comparativamente com outros estudos já realizados nos rios Poti e Parnaíba, embora alguns em pontos diferentes. Procurou-se estabelecer um paralelo, de forma aproximada, entre os resultados para alguns parâmetros físico-químicos e microbiológicos do rio Parnaíba e do rio Poti, como também em relação à composição química média das águas em nível local, através dos dados da ANA (PIAUI/SEMAR, 2010) regional (POMPÊO et al., 2002) e mundial (SUGUIO, 2006; CARVALHO, 1995).

Foi realizada ainda uma comparação relativa aos parâmetros: condutividade elétrica, pH e temperatura das águas do Parnaíba com outros rios regionais que têm seus cursos totalmente incluídos na Província Parnaíba: os rios maranhenses Pindaré, Mearim e Itapecuru. Considerou-se relevante o fato de que esses são os rios perenes mais próximos do rio Parnaíba, e que a alimentação de base de provém, em parte, dos mesmos aquíferos e de outros de litologias semelhantes.

Tabela 11 – Valores de parâmetros físico-químicos de águas dos rios maranhenses: Pindaré, Mearim e Itapecuru, analisados em amostras coletadas entre 1996 e 1998.

Parâmetros

Rios maranhenses

Pindaré Mearim Itapecuru

min. max. min. max. min. max.

Temperatura °C 29,00 31,00 30,00 32,50 30,00 32,70

pH 6,10 7,20 6,20 7,40 6,20 7,60

Condutividade Elétrica

153,00 410,00 120,00 163,00 40,00 90,00

para os principais elementos químicos (medidos em mg/L-1), foram utilizados como referências Carvalho (1995) e Suguio (2006) como apresentado no Quadro 4.

Quadro 4 – Concentrações médias dos principais elementos dissolvidos em grandes rios mundiais e da América do Sul.

Elemento Dissolvido

Segundo Carvalho (1995) Segundo Suguio (2006) Composição média em rios Mundiais (mg/L-1) Composição média em rios Mundiais (mg/L-1) Composição média em rios da América do Sul (mg/L-1) STD - 109,20 - HCO-3 58,3 57,70 31,00 Ca2+ 15,00 14,80 7,20 SiO2 13,10 11,60 11,90 SO4-2 11,20 - - Cl- 7,80 5,10 4,90 Na+ 6,30 5,10 4,00 Mg2+ 4,10 3,80 1,50 K+ 2,30 - 2,00 NO3- 0,97 0,90 0,70 Fe3+ 0,67 0,40 1,40 Al 0,39 - -

Fonte: Carvalho (1995); Suguio (2006).

Como base da análise dos dados físico-químicos, levou-se também em consideração as seguintes referências de Marmos (2007):

 Os cátions Al, Fe, e Si dissolvidos na água dos rios são basicamente resultantes da hidrólise de minerais silicatados;

 Parte do Ca e Mg pode ser proveniente da decomposição de matéria orgânica;  N, P, K podem ser oriundos de adubação de áreas agrícolas;

 Sendo HCO3- o ânion dominante na média dos valores presentes nos rios mundiais, sua origem está relacionada a duas fontes: “dissolução de rochas carbonatadas ou da reação do gás CO2 de origem atmosférica ou da atividade de micro-organismos, com água, produzindo ácido carbônico (H2CO3), que tende a se dissociar em H+ e HCO3-

aos tipos de solos como referência para os rios do nordeste brasileiro (LEPRUN, 1983), porque os mapeamentos de solos do espaço piauiense disponíveis encontram-se identificados apenas como Associações de Solos, na escala de 1:1.000.000.

Com relação mais especificamente à qualidade das águas, no Brasil essas análises físico-químicas e microbiológicas seguem um padrão de referência para classificar a água doce em cinco categorias, segundo as suas finalidades, previstas na Resolução 357/2005 do CONAMA:

 Classe especial – as águas podem ser destinadas ao abastecimento doméstico sem prévia ou com simples desinfecção e também à preservação do equilíbrio natural das comunidades aquáticas.

 Classe 1 – podem ser utilizadas no abastecimento doméstico após tratamento simplificado; na proteção das comunidades aquáticas; na recreação de contato primário (natação, esqui aquático e mergulho); na irrigação de hortaliças que são consumidas cruas e de frutas que se desenvolvem rentes ao solo, sem ser ingeridas cruas e sem remoção de película; e na criação natural e/ou intensiva (aquicultura) de espécies destinadas à alimentação humana.  Classe 2 – nesta classe as águas podem ter a finalidade de abastecimento doméstico, após

tratamento convencional; proteção das comunidades aquáticas; recreação de contato primário (natação, esqui aquático e mergulho); irrigação de hortaliças e plantas frutíferas; e criação natural e/ou intensiva (aquicultura) de espécies destinadas à alimentação humana.  Classe 3 – águas que podem ser destinadas ao abastecimento doméstico, após tratamento

convencional; à irrigação de culturas arbóreas, cerealíferas e forrageiras; e dessedentação de animais.

 Classe 4 – as águas com essa classificação podem ser utilizadas pela navegação; harmonia paisagística; e usos menos exigentes.

Nas águas doces de classe 1, 2 e 3, devem estar ausentes materiais flutuantes (inclusive espumas não naturais), óleos e graxas, substâncias que comuniquem gosto ou odor, corantes provenientes de fontes antrópicas e de resíduos sólidos objetiváveis (BRASIL, 2005). Quando um manancial de superfície tem a finalidade de abastecimento público, a água captada deve ser tratada por processo convencional para produzir a denominada “água potável”. Para esse fim, essa deverá ser no máximo enquadrada dentro dos parâmetros físico- químicos e microbiológicos para a classe 3.

seguintes: Potencial de Hidrogênio Iônico (pH); Temperatura; Turbidez; Sólidos Totais Dissolvidos (TDS); Condutividade Elétrica; Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO); Demanda Química de Oxigênio (DQO); Dureza total de cálcio e de magnésio; Alumínio (Al); Ferro (Fe) e Manganês (Mn); Sódio (Na) e Potássio (K) e Sílica (Si), Coliformes Totais e Coliformes Fecais. O seu significado ambiental foi resumido da forma que se segue:

 Potencial de Hidrogênio Iônico (pH)

O potencial hidrogeniônico (pH), segundo Hermes e Silva (2004), é uma medida do equilíbrio entre as cargas de hidroxilas (OH-) e íons hidrogênio (H+), cuja grandeza varia de 0 a 14, sendo que o potencial de hidrogênio iônico é utilizado para identificar se determinada água é ácida (pH de 1 a 6), neutra (pH 7) ou básica (pH 8 a 14). Segundo a Resolução CONAMA 357/05, o pH para águas doces pode variar entre 6 e 9, enquanto para águas salinas e salobras são estabelecidos os limites entre 6,5 e 8,5.

 Temperatura (T / ºC)

De acordo com a CETESB (2009), as variações de temperatura nos corpos de água naturais dependem do regime climático, ocorrendo em períodos sazonais e diurnos, além da sua estratificação vertical. Macêdo (2006), aponta que a temperatura superficial é influenciada por fatores tais como latitude, altitude, estação do ano, período do dia, taxa de fluxo e profundidade, sendo a elevação da temperatura em um corpo d’água geralmente provocada por despejos industriais. Assim, o aumento da temperatura favorece uma diminuição na solubilidade dos gases e um aumento na solubilidade dos sais minerais.

 Turbidez (Tb)

A turbidez de uma amostra de água é o grau de atenuação de intensidade que um feixe de luz sofre ao atravessá-la (esta redução dá-se por absorção e espalhamento, uma vez que as partículas que provocam turbidez nas águas são maiores que o comprimento de onda da luz branca), devido à presença de sólidos em suspensão, tais como partículas inorgânicas (areia, silte, argila) e detritos orgânicos, tais como algas e bactérias (MACÊDO, 2006). Sua unidade de medida mais utilizada é UNT (Unidade Nefelométrica de Turbidez) (CETESB, 2009).

Os Sólidos Totais Dissolvidos correspondem à soma dos sólidos solúveis e suspensos como resíduo resultante da evaporação da água em torno de 105ºC, ou seja, é a medida da concentração de todos os cátions, ânions e sais resultantes da combinação de cátions e ânions que se encontram dissolvidos na água e materiais em suspensão. Corresponde, portanto, à fração dos solutos suspensos que passam por filtros com poros de 2,0 mm (0,002 cm). A Organização Mundial da Saúde fixa um teor desejável de sólidos totais de 500 mg/l e o teor máximo permissível de 1500 mg/l (HERMES E SILVA, 2004).

 Condutividade elétrica (Ce)

A condutividade elétrica é a capacidade da água de conduzir corrente elétrica, decorrente da presença de substâncias dissolvidas que se dissociam em ânions e cátions, representando uma medida indireta da concentração de poluentes (MACÊDO, 2006). Para a CETESB (2009), níveis superiores a 100 µS/cm (unidade básica de medida em Siemens/cm) indicam, em geral, ambientes impactados.

A litologia de uma área poderá influencia na condutividade nos corpos d’água, entretanto os altos índices de condutividade de um corpo hídrico são ocasionados notadamente por fontes não pontuais. Assim, quanto maior a condutividade elétrica, maior é a quantidade de sais dissolvidos, podendo ser do próprio intemperismo da rocha ou/e associados às chuvas. Essas fontes podem ser também efluentes de áreas urbanas, águas de drenagem de sistemas de irrigação e escoamento superficial de áreas agrícolas, principalmente em regiões áridas e semiáridas, onde a evapotranspiração excessiva causa o acúmulo de sais, ou por fontes pontuais, como efluentes industriais que liberam altos teores de íons dissolvidos (HERMES; SILVA, 2004).

 Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO)

Macêdo (2006) e Manahan (2013) definem o DBO como a quantidade de oxigênio que é consumido pela oxidação da matéria orgânica biodegradável intermediada por micro- organismos aeróbicos. Desta forma, o parâmetro avalia a quantidade de oxigênio dissolvido (OD) em mg O2/L que será consumida pelos organismos aeróbicos ao degradarem a matéria orgânica, durante um determinado período de tempo, numa temperatura de incubação específica. O teste é realizado à temperatura de 20º C, durante 5 dias, no escuro, sem fonte

d’água, são provocados por despejos de origem predominantemente orgânica. A presença de um alto teor de matéria orgânica pode induzir ao completo esgotamento do oxigênio na água, provocando o desaparecimento de peixes e outras formas de vida aquática (CETESB, 2009).  Demanda Química de Oxigênio (DQO)

Hypólito et al. (2011) definem a DQO como a quantidade de oxigênio necessária para oxidar a matéria orgânica através de um agente oxidante (dicromato de potássio em meio sulfúrico) medindo, de forma indireta, a carga orgânica contida em um corpo d’água. O aumento de sua concentração se deve principalmente a despejos de origem industrial tratando- se de um parâmetro indispensável aos estudos de caracterização de esgotos sanitários e efluentes industriais. Para Cabaleiro (2010), se a relação entre DQO/DBO for maior que 1,7 ocorre um nível de poluição orgânica no qual o tratamento biológico não é suficiente para depuração dessa massa orgânica; quando superior a 3,0 torna-se um indicativo de que nos dejetos presentes poderá conter componentes tóxicos.

 Dureza total de Cálcio (Ca) e Magnésio (Mn)

Macêdo (2007) aponta para o fato de que a dureza da água é a propriedade decorrente da presença de metais alcalinos terrosos e resulta da dissolução de minerais do solo e das rochas, ou do aporte de resíduos industriais, representada pela concentração total de íons alcalino-terrosos na água, particularmente de cálcio (Ca2+) e magnésio (Mg2+). De acordo com o autor, quando a concentração de sais é alta, diz-se que a água é dura e, quando é baixa diz- se que é mole, podendo ser classificadas em temporária e permanente. Em termos de potabilidade da água, em relação à dureza total, é definida como limite máximo o valor de 500 mg/L. A maior parte do cálcio que entra na água a partir do CaCO3 encontra-se na forma de calcário ou de depósitos minerais de CaSO4.

 Alumínio (Al)

De acordo com a CETESB (2009) a concentração de íons de alumínio em águas naturais normalmente é muito pequena, porque na faixa típica de pH para águas naturais (6 a 9), a solubilidade de alumínio contido em rochas e solos para os quais está exposta é muito pequena. Na água, esse metal pode ocorrer em diferentes formas e é influenciado pelo pH, temperatura e presença de fluoretos, sulfatos, matéria orgânica e outros ligantes. A legislação

concentração de 0,1 mg de Al/L e para água classe 3 a concentração de 0,2 mg de Al/L (BRASIL, 2005).

 Ferro (Fe) e Manganês (Mn)

O ferro e o manganês possuem comportamento geoquímico semelhante e por isso, na maioria das vezes, o ferro encontra-se associado ao manganês. Esses elementos ocorrem naturalmente na água superficial e subterrânea, sendo que o nível de ferro aumenta nas estações chuvosas devido ao carreamento de solos por processos de erosão do solo e/ou das rochas (PARRON et al., 2011; MACÊDO, 2007; CETESB, 2009). Segundo a Resolução CONAMA nº 357/05, os valores aceitáveis desses elementos dissolvidos em mananciais de água doce de classe 3 são 5mg de Fe/L e 0,5mg de Mn/L e para águas enquadradas nas classes 1 e 2, os valores aceitáveis correspondem a 0,3 mg de Fe/L e 0,1mg de Mn/L. A forma mais comum que o ferro solúvel é encontrado em águas é como bicarbonato ferroso Fe (HCO3)2 (BRASIL, 2005).

 Sódio (Na)

Em todas as águas naturais há presença de sódio, um dos elementos mais abundantes na Terra (BRASIL, 2005; CETESB, 2009). Geralmente se encontra na forma de sais que possuem alta solubilidade em água, porém suas concentrações em águas superficiais variam consideravelmente, dependendo das condições geológicas do local e das descargas de efluentes de esgotos domésticos e industriais (BRASIL, 2005). Em geral, a concentração de sódio em água potável não atinge os 20mg Na/L sendo o valor máximo recomendado de 200mg de Na/L (CETESB, 2009).

 Potássio (K)

Segundo Parron et al. (2011), as rochas que contêm potássio são bastante resistentes às ações do intemperismo e por isso esse elemento é encontrado em baixas concentrações nas águas naturais. Também pode entrar nas águas doces através das descargas industriais e de áreas agrícolas que fazem uso amplo desse elemento. Como o sódio, o potássio se encontra na forma iônica, sendo ambos sais altamente solúveis (CETESB, 2009). Mas sendo um elemento indispensável na nutrição de plantas e dos seres humanos, não permanece em solução, uma vez que é facilmente absorvido pelas plantas, possuindo também grande facilidade de se

podem variar de 1 a 3 mg de K/L, enquanto para águas subterrâneas os valores são inferiores a 10mg K/L, sendo mais frequentes entre 0,5 e 5 mg de K/L (PARRON et al., 2011).

 Sílica (Si)

A sílica está presente como silicatos na maioria das águas naturais. A sua ocorrência no ambiente aquático advém, principalmente, do intemperismo de minerais de silicato de alumínio, frequentemente encontrados nas rochas sedimentares (WETZEL, 1993). Na água, de acordo com Celligoi (1999), a sílica pode estar sob as seguintes formas: íon SiO4 (forma solúvel); sílica coloidal e sílica particulada (no fitoplâncton). Já em águas de pH acima de 9,0 (geralmente raras) podem ser encontradas concentrações muito elevadas, porém, a quantidade de sílica normalmente encontrada em águas naturais varia de 1 a 30 mg/L.

 Coliformes totais e coliformes fecais ou termotolerantes

Macêdo (2003) define coliformes como grupos de bactérias indicadoras de contaminação, formados pelos gêneros Escherichia, Citrobacter, Enterobacter e Klebsiella, e cujo estudo de concentração nas águas pode estabelecer num parâmetro indicador da existência de possível contaminação por micro-organismos patogênicos. Segundo esse autor, há o subgrupo dos coliformes totais, que incluem as bactérias Gram-negativas, na forma de bastonetes que podem ou não necessitar de oxigênio (Aeróbias ou Anaeróbias), durante a fermentação da lactose com produção de gás, entre 24 e 48 horas a 35ºC, e são associadas à decomposição de matéria orgânica em geral. Há também os Coliformes Fecais que são conhecidos também por Coliformes Termotolerantes, por tolerarem temperaturas acima de 40ºC e reproduzirem-se nessa temperatura em menos de 24 horas, a partir da fermentação a lactose, com produção de gás. Este subgrupo dos coliformes possui uma correlação direta com a poluição por fezes de animais de sangue quente (BRASIL, 2005). Os valores permitidos pelo CONAMA de coliformes fecais e totais para águas doces da classe 2 são 1000 N.M.P/100mL-1 e 5000 N.M.P/100mL-1, respectivamente

As análises físico-químicas e microbiológicas das águas coletadas nos rios Parnaíba, Poti e seus afluentes da área de estudo foram realizadas em 2012, nos laboratórios técnicos da ETE (Estação de Tratamento de Esgotos de Água), da ETA (Estação de Tratamento de Água), da Companhia de Águas e Esgotos do Piauí S.A. (AGESPISA) e da Empresa de Pesquisa do Piauí (IDEPI), todos localizados em Teresina-Piauí.

Química de Oxigênio (DQO), utilizando dicromato de potássio; Demanda Bioquímica de oxigênio (DBO), através do método respirômetro; Turbidez, com o turbímetro; Sólidos Totais Dissolvidos (STD), método gravimétrico e o pH com o potenciômetro. Para a análise dos parâmetros microbiológicos para determinação quantitativa de coliformes totais e termotolerantes utilizou-se o método Colitag.

No laboratório da ETA, foram analisados os parâmetros: Alumínio, Potássio, Ferro, Manganês e Sílica, sendo os demais: Dureza Total, Magnésio e Cálcio, no laboratório de análises químicas do IDEPI.

Para a interpretação dos resultados dessas análises físico-químicas e microbiológicas foram utilizados como valores limites de referência para águas doces, os estabelecidos na Resolução CONAMA 357/2005 (Tab. 12).

Tabela 12 - Valores limites dos parâmetros físicos, químicos e bacteriológicos estabelecidos pela Resolução CONAMA 357/2005 para águas doces.

Parâmetro Classe 1 Classe 2 Classe 3 Classe 4

pH 6,0 a 9,0 6,0 a 9,0 6,0 a 9,0 6,0 a 9,0

Turbidez (UNT) 40,0 100 100 -

DBO5, 20 (mg/L O2) 3,0 5,0 10,0 -

DQO (mg/L O2) até 20 até 20 até 20 -

STD (mg/L) 500 500 500 -

Alumínio dissolvido (mg/L Al) 0,1 0,1 0,2 -

Ferro dissolvido (mg/L Fe) 0,3 0,3 5,0 -

Manganês total (mg/L Mn) 0,1 0,1 0,5 -

Coliformes Termotolerantes ou Fecais (N.M.P./100mL)

200 1.000 4.000 -

Coliformes Totais (N.M.P./100mL) 1.000 5.000 20.000 - Fonte: Resolução do CONAMA nº 357/2005; (-) não determinado por esta Resolução.

Para os parâmetros não definidos pelo CONAMA (Tab. 13), foram utilizados como valores de referência os estabelecidos pelo CETESB (2009) e MACEDO (2007), tendo em vista que o Piauí ainda não conta com uma legislação específica que contemple essas referências para as águas superficiais de seu território. Foram utilizados também como bases teóricas Hypólito et. al. (2011); Hermes e Silva (2004); Macêdo (2003; 2006; 2007);

17.03.2005) e Parron (2011).

Tabela 13 - Valores limites dos parâmetros físicos e químicos não definidos pelo CONAMA.

Parâmetro Valor limite

Condutividade (µScm-1) 100

Potássio (mgL/K) 10,0

Sódio (mgL/Na) 50,0

Sílica (mgL/S) 30,0

Dureza Total (mg/L) 150*

Fonte: CETESB (2009) e MACÊDO (2007). *Valor limite para águas de dureza moderada.