VARIÁVEIS METEOROLÓGICAS
6.1 INTRODUÇÃO
A água é essencial à vida no planeta, à conservação dos ecossistemas (BRASIL, 2007;
BICUDO; TUNDISI; SCHEUENSTUHL, 2010; WHO, 2017) e ao desenvolvimento socioeconômico, e por isso trata-se de um bem estratégico (HIRATA et al., 2019; CARVALHO et al., 2020). A maioria das reservas de água doce e líquida encontra-se em aquíferos (BRASIL, 2007;
HIRATA et al., 2019). Estes desempenham importante papel no suprimento das necessidades de água de cidades, indústrias, agricultura e lazer (BICUDO; TUNDISI; SCHEUENSTUHL, 2010).
As águas subterrâneas têm grande capacidade de armazenamento e resistência a longos períodos de estiagem, principalmente devido às mudanças climáticas (KROLOW et al., 2018; HIRATA et al., 2019). Destaca-se o crescimento no uso de água subterrânea proveniente de poço como fonte importante de abastecimento humano (KROLOW et al., 2018; HIRATA et al., 2019).
A recarga dos mananciais subterrâneos ocorre pela infiltração de água precipitada na superfície. A sua química natural é controlada pelas rochas e sedimentos, que formam o aquífero, e pelo clima na sua área de recarga (FEITOSA et al., 2008). A qualidade da água subterrânea é condicionada por variáveis naturais, como precipitação, escoamento superficial, geologia e cobertura vegetal, e por ações antrópicas, como lançamento de efluentes, manejo do solo, uso de fertilizantes e agrotóxicos (BRASIL, 2007; FEITOSA et al., 2008).
A água destinada ao consumo humano é a utilizada na ingestão (como bebida) e preparação de alimentos, higiene pessoal e para usos domésticos habituais. Para tais usos, deve ser potável e gerenciada de forma segura, essencial para promoção da saúde (BRASIL, 2016; WHO, 2017).
Assim, uma falha na garantia de acesso à mesma pode expor à população e contribuir para ocorrência de diversas doenças de transmissão hídrica e intoxicações crônicas oriundas da ingestão de substâncias químicas presentes na água (BRASIL, 2016; COELHO et al., 2017; WHO, 2017).
A qualidade da água de um manancial deve ser avaliada pelos seus parâmetros físicos, químicos e microbiológicos, além do monitoramento de sua variabilidade espacial e sazonal (BERTOSSI et al., 2013). Variações temporais na qualidade da água podem ser causadas, principalmente, por fatores climáticos e/ou fontes poluidoras pontuais (XIAOLONG et al., 2010).
As mudanças climáticas globais, referidas em relatórios nacionais e internacionais, apontam que o aquecimento global pode levar a alterações no regime de chuvas, evaporação e umidade em relação
aos valores históricos de uma região (BICUDO; TUNDISI; SCHEUENSTUHL, 2010). As precipitações podem interferir na qualidade da água nas redes de distribuição por meio de introdução de nutrientes e/ou bactérias através de orifícios nas tubulações e pressões negativas após interrupção do fluxo na rede (LECHEVALLIER; WELCH; SMITH, 1996).
No Brasil, os estados dependentes de água proveniente de captação subterrânea em área rural são, principalmente, Minas Gerais-MG, São Paulo-SP, Bahia-BA, Tocantins-TO e Rio Grande do Sul-RS (HIRATA et al., 2019). A forma de abastecimento coletivo responsável pela distribuição de água potável, mais frequente no meio rural, é a solução alternativa coletiva (SAC), definida como uma forma simplificada de fornecimento de água potável, com ou sem canalização (GUERRA;
SILVA, 2018; BRASIL, 2021).
Segundo o sistema de informação da vigilância da qualidade da água para consumo humano, 63% das SAC não possuem tratamento no país (BRASIL, 2015), o que favorece a proliferação de organismos patogênicos e demonstra vulnerabilidade e exposição aos riscos relacionados à saúde (BRASIL, 2015; WHO, 2017).
A dinâmica do sistema climático altera o ciclo hidrológico (BRASIL, 2007; FEITOSA et al., 2008; BICUDO; TUNDISI; SCHEUENSTUHL, 2010). Investigações realizadas na zona rural no Brasil, identificaram interferências de fatores climáticos na qualidade da água distribuída (FANTONG et al., 2010; MONTEIRO et al., 2015; COELHO et al., 2017; SILVA et al., 2018;
FIORAVANTI et al., 2020). Já, outros estudos não identificaram esta interferência (MEISEN et al, 2011; GONÇALVES et al., 2018).
Diante da necessidade de prover acesso à população de água potável, submetida a tratamentos seguros e eficientes sem riscos à saúde humana e da possibilidade de interferências de fatores climáticos na sua qualidade, a presente pesquisa busca avaliar as interferências da temperatura do ar e da precipitação pluviométrica sobre a qualidade da água consumida pela população rural, proveniente de SAC de captação subterrânea.
6.2 METODOLOGIA
Trata-se de um estudo retrospectivo, quantitativo, a partir da análise de amostras de água coletadas pela vigilância da qualidade da água para consumo humano (Vigiagua), cadastradas no Gerenciador de Ambiente Laboratorial (GAL).
A área de estudo corresponde à zona rural de dois municípios de pequeno porte, selecionados de forma intencional, que integram a Região de Saúde da Diversidade, localizados no Noroeste do RS. Ambos os municípios têm cerca de 7000 habitantes (Sisagua, 2019), com
proporção da população rural entre 43 a 48% e índice de desenvolvimento humano municipal (IDHM) de 0,743 e 0,753 (IBGE, 2010). A população rural é abastecida por SAC e soluções alternativas individuais (Sisagua, 2019), provenientes de captação subterrânea. A primeira é uma forma de abastecimento simplificada coletiva e que deve fornecer água potável; já, a segunda, são poços que atendem uma família e seus agregados (BRASIL, 2017). Os municípios estudados possuem alta atividade agrícola, cuja principal cultura é soja e ocupa cerca de 60% da área territorial (IBGE, 2017). O clima da região é temperado subtropical com variação sazonal de temperatura, com verões quentes e invernos rigorosos. As temperaturas médias variam de 15 a 18°C, com mínimas de -10°C e máximas de 40°C. Com relação às precipitações, o Estado apresenta distribuição relativamente equilibrada das chuvas ao longo do ano e a média está entre 1.500 e 1.800 mm (RIO GRANDE DO SUL, 2019).
A Diretriz Nacional do Plano de Amostragem da Vigilância da Qualidade da Água para Consumo Humano estabelece o quantitativo de amostras mensais por município, de acordo com faixas populacionais, com objetivo de monitorar a qualidade da água nas diferentes formas de abastecimento em todo seu território. Os pontos de coleta são definidos por meio de uma composição entre pontos críticos e não críticos, fixos e variáveis, e que considera características socioeconômicas e do tipo de abastecimento, através de uma abordagem de análise de risco, cuja representatividade é obtida através da identificação de vulnerabilidades (BRASIL, 2016). Dentre o total de nove amostras mensais coletadas pelos servidores do Vigiagua de cada município, estabelecidas segundo essa Diretriz, 214 foram amostradas em SAC, localizadas na zona rural, ou seja, 107 amostras em 2018 e 107, em 2019. Estas amostras são oriundas de captação subterrânea e foram coletadas no período de janeiro de 2018 a dezembro de 2019. Para obter estes dados, foi utilizado um banco de dados primários, extraídos do GAL.
Em cada ponto de amostragem, realizou-se coleta de duas alíquotas da mesma amostra:
uma em um bag estéril de 100 mL para análises microbiológicas (coliformes totais e Escherichia coli) e outra, em um bag de 500 mL para turbidez e fluoreto. Estes bags esterilizados são fornecidos pelo Laboratório Central de Saúde Pública (Lacen) aos municípios. As coletas seguiram os procedimentos operacionais padrão, estabelecidos pelo Lacen e contemplaram as seguintes etapas:
(1) higienizar as mãos; (2) higienizar a torneira: borrifar com álcool 70% na parte externa e introduzir no interior da torneira de bucha de gaze embebida em álcool 70%; (3) calçar as luvas e borrifar álcool 70% nas mesmas; (4) abrir a torneira com vazão máxima por três minutos; (5) após, diminuir a vazão, coletar-se água e fechar-se o bag de 100 ml adequadamente; (6) e proceder da mesma forma com bag de 500 mL. As amostras coletadas devem ser acondicionadas em caixa isotérmica refrigerada e transportadas ao laboratório, em até 24 horas.
Com as amostras em laboratório, realizou-se a análise dos parâmetros básicos da qualidade da água: cloro residual livre, turbidez, fluoreto, coliformes totais e E. coli. As amostras foram coletadas mensalmente pelo Vigiagua municipal e enviadas ao Laboratório Regional de Saúde Pública da 17ª Coordenadoria Regional de Saúde (Lacen–Ijuí), para proceder as análises dos parâmetros básicos, exceto o cloro residual livre, que foi realizado a campo, no momento da coleta, pelo Vigiagua municipal, com os resultados cadastrados no GAL.
A dosagem de cloro residual livre foi realizada após as coletas de amostras em bags, através do método colorimétrico com o reagente DPD (dietilfenileno diamina) em pó, expressos em mgL-1 (SOARES et al., 2016). Já, no Lacen, os ensaios foram executados conforme Standard Methods for Examination of Water and Wastewater (APHA, 2012) para turbidez (método nefelométrico 2130 B), fluoreto (método potenciométrico com eletrodo íon seletivo 4500-F-C) e quanto à presença ou à ausência de coliformes totais e E. coli (método de substrato cromogênico/enzimático 9223 B, sistema Colilert).
Os parâmetros básicos foram avaliados segundo a Portaria GM/MS nº888/2021, que estabelece os procedimentos e responsabilidades relativas ao controle e vigilância da qualidade da água para consumo humano e seus padrões de potabilidade.
As amostras foram agrupadas de acordo com as estações do ano: verão (janeiro, fevereiro, março), outono (abril, maio, junho), inverno (julho, agosto, setembro) e primavera (outubro, novembro e dezembro). Foram calculados valores médios e desvio padrão para cloro residual livre, fluoreto e turbidez. Foram identificados o número de amostras dentro do padrão de potabilidade (DPP) e proporção de amostras fora do padrão de potabilidade (FPP) para cloro residual livre, fluoreto, turbidez e E. coli. Na análise microbiológica, foi identificado número de amostras com presença de coliformes totais/E. coli; e para coliformes totais, calculado o percentual de amostras detectáveis. No presente estudo, não é possível determinar a potabilidade com relação aos coliformes totais das SAC analisadas, uma vez que ocorreu apenas uma coleta mensal por forma de abastecimento, o que não permite definir o padrão de potabilidade, segundo legislação pertinente.
Foi verificado os pressupostos de normalidade e homogeneidade via teste de Bartlett. A comparação entre os valores médios e percentuais exigiu transformação de dados. Após, foi realizada análise de comparação de médias por Fisher em nível de 5% de probabilidade de erro. Após foi realizado análise de correlação de Pearson associando indicadores da qualidade da água com os elementos meteorológicos durante os dois anos de utilização de dados para a pesquisa. Para um estudo mais global envolvendo conjuntamente todas as variáveis em estudo, foi empregado análise multivariada.
Portanto, o método de Tocher para análise de agrupamento, baseia-se na distância de Mahalanobis, e permite desenvolver grupos significativos de variáveis de acordo com suas similaridades. As
análises de estatística descritiva, teste de médias por Fischer, analise multivariada com agrupamento e de correlação de Pearson foram realizadas com o uso do programa Genes.
Os dados meteorológicos de temperatura do ar e precipitação acumulada foram obtidos pela estação automática total instalada no Instituto Regional de Desenvolvimento Rural/IRDeR-Unijuí em Augusto Pestana-RS (28° 26’ 30’’ latitude S e 54° 00’ 58’’ longitude W), e serve de referência de informações para os municípios analisados. A precipitação acumulada foi calculada pela somatória da precipitação acumulada mensal e totalizada por estação do ano estudada. Para avaliar a intensidade da precipitação, utilizou-se o número de dias de chuva, que permite verificar a distribuição da precipitação ao longo do tempo (BARNSTON; SMITH, 1996; FISCHER; DINIZ;
MARQUES, 2008). Foram calculados os valores médios da temperatura mínima, temperatura média e temperatura máxima do ar por estação do ano, a partir das temperaturas médias mensais.
Por se tratar de pesquisa que envolve dados primários, extraídos do GAL, obteve-se autorização do Centro Estadual de Vigilância em Saúde (CEVS) através do Ofício n°14/2020, CEVS/SES/RS, de 28/04/2020.
6.3 RESULTADOS
Na Tabela 11, são apresentados a comparação entre os percentuais de amostras FPP dos indicadores físico-químicos e microbiológicos da qualidade da água nas diferentes estações do ano.
Do total de amostras analisadas (214) para cloro residual livre, 91,6% estavam FPP nos dois anos analisados: 2018 teve 94,4% das amostras, e 2019, 88,8%. A primavera de ambos os anos apresentou 100% das amostras FPP de cloro residual livre e o inverno teve a menor proporção. Verifica-se também que o inverno de 2019 foi a única estação que apresentou diferença significativa na proporção de amostras de cloro residual livre menor de 0,2 mgL-1, quando comparada às demais estações do mesmo ano. Evidencia-se também, que o fluoreto esteve DPP em todas as amostras analisadas e nas diferentes estações do ano. Ressalta-se ainda que apenas duas amostras tiveram a turbidez FPP dentre as 214 analisadas: uma na primavera de 2018 (10 uT) e outra, no outono de 2019 (7,4 uT).
Com relação a identificação de coliformes totais, verificou-se presença em 69,6% do total de amostras analisadas nos dois anos do estudo: em 2018 foram identificadas 77 (72%) amostras positivas e em 2019, 72 (67,3%). Pode-se afirmar que os mesmos foram detectados em percentuais mais elevados no outono (81,3%), seguida da primavera (74,2%) de 2018; e no verão (76,2%) e primavera (75%) de 2019. Já os percentuais de coliformes totais foram menores no inverno de ambos os anos analisados.
Tabela 11 - Estatística descritiva e comparação entre os percentuais de amostras FPP dos indicadores da qualidade da água de captação subterrânea na zona rural, em diferentes estações do ano.
Estatística Descritiva
Estação (2018) Estação (2019)
Verão Outono Inverno Primavera Verão Outono Inverno Primavera Cloro residual livre (referência de potabilidade: 0,2 a 5 mg L-1)
n 20 32 24 31 21 38 28 20 Fluoreto (referência de potabilidade: até 1,5 mg L-1)
n 20 32 24 31 21 38 28 20
Turbidez (referência de potabilidade: até 5 uT)
n 20 32 24 31 21 38 28 20 Fonte: Própria do autor. (2021). n = Número de amostras analisadas; DP = Desvio padrão; DPP = Dentro do
padrão de potabilidade; FPP = Fora do padrão de potabilidade; Amostras + = amostras com presença de coliformes totais ou E. coli. FPP (%) seguidas de letras maiúsculas diferentes na mesma linha entre as estações do
mesmo ano, diferem entre si pelo teste de Fisher, e denotam diferença significativa (p < 0,05).
No que tange à ocorrência de E. coli nas amostras avaliadas, verificou-se a presença em 23,8% (51/214) das amostras nos dois anos estudados: 20,5% (22) de amostras com E. coli em 2018 e 27,1% (29) em 2019. O maior percentual de amostras inconformes para E. coli ocorreu na
primavera, seguida do outono de 2018; e no verão e primavera de 2019. Não houve presença de E.
coli no inverno de 2018, e o inverno e o outono de 2019 foram as estações com menor detecção da mesma, conforme explicitados na Tabela 11.
Sequencialmente na Tabela 12, são apresentadas as médias dos elementos meteorológicos e dos indicadores de qualidade da água analisada, segundo as estações do ano. Constata-se que dos valores médios de cloro residual livre, fluoreto e E. coli não apresentaram diferenças significativas entre as estações do ano no período analisado. Na comparação entre as médias da turbidez, o verão diferiu das outras estações (p < 0,05), com a menor média. Verifica-se, também, que o verão foi a estação com a maior média de precipitação acumulada no ano de 2019.
Tabela 12 - Valores médios dos indicadores da qualidade da água na zona rural, provenientes de captação subterrânea e dos elementos meteorológicos em diferentes estações do ano
Estação
Indicadores da qualidade da água Elementos meteorológicos CRL Fonte: Própria do autor (2021). CRL: cloro residual livre; FL: fluoreto; TB: turbidez; CT: coliformes totais;
EC: E. coli; Mín.: mínima; Max: máxima; Med: média; PA: precipitação acumulada; NDC = número de dias de chuvas. Referências de potabilidade = cloro residual livre: 0,2 a 5 mgL-1; fluoreto: até 1,5 mgL-1; turbidez:
até 5 uT; E. coli: 0 ou ausência. Médias seguidas de letras minúsculas diferentes na mesma coluna, entre as estações do mesmo ano, diferem entre si pelo teste de Fisher, denotam diferença significativa (p<0,05).
No que tange à detecção de coliformes totais no ano de 2018, o outono apresentou a maior média e o verão, a menor (p < 0,05). No mesmo ano, também, a média da precipitação acumulada foi maior no verão, e menor no outono. Não ocorreu diferença entre as médias de coliformes totais nas diferentes estações de 2019, conforme Tabela 12.
A Tabela 13 apresenta a correlação entre elementos meteorológicos e indicadores de qualidade da água em 2018 e 2019. Na análise de correlação, considerando o ano de 2018, o cloro residual livre mostrou uma alta correlação significativa negativa entre turbidez e E. coli, o que indica que o aumento do cloro residual livre efetivamente melhora a claridade da água e diminui a contaminação microbiológica de origem fecal.
Tabela 13 - Correlação entre os elementos meteorológicos com os indicadores da qualidade da água de captação subterrânea na zona rural, segundo ano avaliado.
Variáveis Cloro residual
livre Fluoreto Turdidez Coliformes totais
Fonte: Própria do autor (2021). * nível de significância de 95% (p <0,05). Correlação de Pearson.
Com relação ao fluoreto, também no ano de 2018, identificou-se alta correlação positiva com número de dias de chuvas, o que sugere o aumento da concentração do fluoreto quando ocorre aumento da intensidade das precipitações. Verificou-se associações entre turbidez e temperatura máxima/média com alta correlação positiva (p >0,05), ou seja, que o aumento da temperatura contribui para o aumento da turbidez. Já, os coliformes totais apresentaram associação com o fluoreto com uma alta correlação negativa, o que sugere que quanto maior o fluoreto, menor é a contaminação ambiental.
Ainda na Tabela 13, no ano de 2019, verificou-se alta correlação negativa entre fluoreto e temperatura mínima/média e precipitação acumulada, o que indica que o aumento da precipitação e da temperatura reduz a concentração de fluoreto, e curiosamente, verificou-se correlação positiva entre fluoreto e cloro residual livre, o que sugere que quanto maior a concentração de fluoreto, maior vai ser a disponibilidade de cloro residual livre na distribuição da água. Também em relação ao cloro residual livre, identificou-se correlação negativa com temperatura (mínima e média), o que aponta que a elevação da temperatura reduz concentrações de cloro residual livre. Já, a E. coli
mostrou associação com número de dias de chuvas com uma alta correlação positiva, o que sugere que o aumento da intensidade das precipitações pode aumentar a contaminação fecal da água.
Na análise multivariada, foram avaliados a contribuição relativa dos elementos meteorológicos e dos indicadores de qualidade da água que mais contribuíram na variação da qualidade da água e de formação de agrupamentos das estações do ano, conforme Tabela 14. Na análise da importância relativa dos elementos meteorológicos nas diferentes estações do ano, a temperatura máxima e precipitação acumulada foram as variáveis que mais contribuíram para diferenciar as estações do ano de 2018; e em 2019, foi a temperatura média, e mínima. Nos agrupamentos formados pelas estações, segundo essas variáveis, em 2018: o verão, primavera e inverno foram similares e se diferenciaram do outono; já, em 2019: verão e primavera formaram um grupo, e outono e inverno, o outro.
Tabela 14 - Importância relativa dos elementos meteorológicos e indicadores da qualidade da água para consumo humano e similaridades entre as estações do ano.
Variável 2018 2019
S.j. S.j. (%) S.j. S.j. (%)
Elementos meteorológicos
Temperatura mínima 14,85 10,34 256,61 34,23
Temperatura máxima 54,77 38,14 36,72 4,9
Temperatura média 28,64 19,94 397,17 52,98
Precipitação acumulada 43,47 30,27 49,84 6,65
Dias de ocorrência de chuvas 1,88 1,30 9,27 1,24
Grupo Grau de dissimilaridade
I - Verão, Inverno, Primavera Verão, Primavera
II - Outono Outono, Inverno
Variável 2018 2019
S.j. S.j. (%) S.j. S.j. (%)
Indicadores da qualidade da água
Cloro residual livre 10,72 7,71 41,83 35,09
Fluoreto 12,63 9,08 27,47 23,05
Turbidez 14,01 10,07 42,99 36,06
Coliformes totais 100,87 72,53 4,60 3,85
Escherichia coli 0,85 0,61 2,32 1,94
Grupo Grau de dissimilaridade
I - Outono, Inverno, Primavera Outono, Primavera
II - Verão Verão
III - - Inverno
Fonte: Própria do autor (2021). Método de Tocher para análise de agrupamento, baseado na distância de Mahalanobis.
A contribuição relativa dos indicadores da qualidade da água frente as estações do ano, observou-se que os coliformes totais foi a variável que contribuiu, majoritariamente, para
diferenciar as estações do ano em 2018; e a turbidez, cloro residual livre e fluoreto, em 2019. Na formação dos grupos de similaridades das estações do ano, segundo os indicadores da qualidade da água, em 2018: houve a formação de dois grupos: I (outono, inverno e primavera) e II (verão); já, em 2019, verificou-se três agrupamentos: o outono e primavera formaram o primeiro grupo, que foram distintos tanto do verão, quanto do inverno.
A Tabela 15 apresenta os valores médios de temperatura do ar, precipitação acumulada e número de dias de chuvas, segundo estação do ano. O ano de 2018 (1647 mm) foi mais chuvoso que o de 2019 (1605 mm), e o verão, seguido da primavera, foram as estações com as maiores precipitações acumuladas nos dois anos analisados. Já as estações mais secas foram o outono de 2018 e o inverno de 2019.
Tabela 15 - Temperatura do ar, precipitação acumulada e número de dias de chuvas, por estação do ano Estação
Temperatura média do ar (°C) Precipitação
Mínima Máxima Média Acumulada
(mm)
Número de dias de chuvas
2018
Verão 17,1 30,0 23,6 542 37
Outono 12,6 25,3 18,9 217 24
Inverno 9,4 22,1 15,6 358 27
Primavera 17,1 29,1 23,0 530 26
2019
Verão 17,9 29,6 23,8 538 28
Outono 13,9 24,5 19,3 370 30
Inverno 8,7 21,7 15,2 258 27
Primavera 16,5 30,0 23,3 439 25
Fonte: Instituto Regional de Desenvolvimento Rural/IRDeR-Unijuí.
Quanto à temperatura do ar, o inverno foi a estação mais fria e o verão foi a estação mais quente nos dois anos avaliados, com exceção da média da temperatura máxima de 2019, na qual foi mais alta na primavera do que no verão. Com relação ao número de dias de chuvas, o verão de 2018 e o outono de 2019 foram as estações com maior número de dias com precipitação; já, o outono de 2018 e o verão de 2019 apresentaram menor quantidade de dias de chuvas.
6.4 DISCUSSÃO
A maioria das análises de cloro residual livre (91,6%) apresentaram valores abaixo do preconizado pela Portaria GM/MS nº 888/2021, em todas as estações analisadas em ambos os anos.
Este índice de amostras de água com teor de cloro residual livre insatisfatório demonstra a vulnerabilidade das SAC analisadas à contaminação microbiológica. A ausência de cloro residual
Este índice de amostras de água com teor de cloro residual livre insatisfatório demonstra a vulnerabilidade das SAC analisadas à contaminação microbiológica. A ausência de cloro residual