3.3 Reúso de água
3.3.1 Reúso de água para fins agrícolas
A AESABESP (2006, p. 7), define reúso agrícola como “a utilização de um efluente de ETE, com o devido pós-tratamento, para a irrigação de cultura de sustento ou forrageira e/ ou para a dessedentação de animais”, tendo como consequência positiva desse reúso, a recarga do lençol freático.
A demanda de água no Brasil para fins agrícolas corresponde a aproximadamente 70% do uso consuntivo total (HESPANHOL, 2003). Esse alto consumo se dá principalmente pelos desperdícios de águas na irrigação agrícola que ocorrem devido aos métodos de irrigação empregados, como a inundação, os sulcos rasos, o pivô central e a aspersão, chegando a 60% de perdas por evaporação (BERTONCINI, 2008).
Em contrapartida, Bertoncini (2008) salienta que a produtividade é aumentada com a irrigação, reduzindo a necessidade de expandir as áreas agricultáveis. Além disso, por meio da irrigação, pode-se intensificar a produção agrícola, uma vez que essa prática permite a produção de alimentos durante todo o ano, mantendo as disponibilidades e os estoques de alimentos (HESPANHOL, 2008).
Segundo Hespanhol (2003), já se nota que para manter a sustentabilidade da produção de alimentos, a agricultura vem se tornando cada vez mais dependente do suprimento de água, e portanto, não poderá ser mantida sem que sejam estabelecidos e implantados novos métodos de gestão dos recursos hídricos. Essa condição de reutilização de água, conforme relata o autor,
é fundamental para que a agricultura continue aumentando a sua produção, não podendo mais ser baseado apenas na expansão das terras cultivadas, que em muitos países, rapidamente vem se aproximando de seus limites de expansão.
Hespanhol (2008) relata que estudos realizados em diversos países constataram que a produtividade agrícola aumenta significativamente em sistemas de irrigação com águas residuárias adequadamente tratadas. A Tabela 2 apresenta os resultados experimentais obtidos em Nagpur, Índia, pelo Instituto Nacional de Pesquisas de Engenharia Ambiental, que investigou os efeitos da irrigação com água de reuso para distintos cultivos (Ibid.).
Tabela 2 – Aumento da produtividade agrícola (ton/ha/ano) possibilitada pela irrigação com águas de reúso doméstico
Irrigação efetuada com Trigo 8 anos(1) Feijão 5 anos(1) Arroz 7 anos(1) Batata 4 anos(1) Algodão 3 anos(1) Esgoto bruto 3,34 0,9 2,97 23,11 2,56 Efluente primário 3,45 0,87 2,94 20,78 2,3 Efluente de lagoa de estabilização 3,45 0,78 2,98 22,31 2,41 Água + NPK 2,7 0,72 2,03 17,16 1,7
Fonte: Shende (1985 apud HESPANHOL, 2008, p. 145).
(1)Número de anos utilizados para cálculo da produtividade média.
O referido autor ainda salienta que durante as últimas duas décadas, as razões para o aumento do uso de águas residuárias para a irrigação de cultivos vem sendo a dificuldade para identificação de fontes alternativas de águas para a irrigação; os elevados custos dos fertilizantes; a segurança de que os riscos para a saúde pública e impactos sobre o solo são mínimos, se as precauções são efetivamente tomadas; os elevados custos dos sistemas de tratamento, necessários para a descarga de efluentes em corpos receptores; a aceitação sociocultural da prática de reúso agrícola; o reconhecimento, pelos órgãos gestores de recursos hídricos, do valor intrínseco da prática (HESPANHOL, 2008).
Segundo Westerhoff (1984, apud BREGA FILHO; MANCUSO, 2003), a maioria dos autores classifica o reúso de águas residuárias de acordo com o tipo de cultura ao qual é empregado, sendo dividido em dois grupos: o primeiro grupo corresponde as plantas não comestíveis como, a silvicultura, pastagens, fibras e sementes e, o segundo grupo, composto pelas plantas que são consumidas cozidas e pelas plantas consumidas cruas.
e uma alternativa viável para aumentar a disponibilidade hídrica de regiões áridas e semiáridas”. Tendo, esse reúso, grandes benefícios associados a aspectos econômicos, ambientais ou de saúde pública (HESPANHOL, 2003, p. 59).
3.3.1.1 Diretrizes e padrões para reúso agrícola
Ayers e Westcot (1991) relatam que a qualidade da água para irrigação é verificada por suas características químicas e físicas, sendo o seu uso determinado, também, pela gravidade dos problemas que podem surgir depois do uso a longo prazo. Os autores relatam que os problemas resultantes variam em tipo e intensidade, dependendo de fatores como o solo e o clima, e da habilidade e conhecimento do sistema água-solo-planta por parte do usuário.
De acordo com Almeida (2010), os parâmetros que são utilizados como critérios para determinar a qualidade da água para reúso agrícola são: potencial hidrogeniônico (pH), condutividade elétrica (CE), total de sais dissolvidos (TSD), íons: sódio (Na+), potássio (K+), cálcio (Ca++), magnésio (Mg++), cloretos (Cl-), sulfatos (SO4++), carbonatos (CO3--) e
bicarbonatos (HCO3-). Por sua toxicidade manifesta, é conveniente analisar o íon boro (B+).
As diretrizes para avalizar a qualidade da água de irrigação encontram-se na Tabela 3, indicando os efeitos a longo prazo da qualidade da água sobre a produção de culturas, nas condições de solo e manejo agrícola.
Tabela 3 – Diretrizes acerca da qualidade da água para irrigação
Problema potencial Unidades Grau de restrição de uso
Nenhuma Ligeira e Moderada Severa
Salinidade CEa1 ou SDT dS/m < 0,7 0,7 - 3 > 3 Mg/L < 450 450 - 2000 > 2000 Infiltração RAS2 = 0-3 e CE = > 0,7 0,7 - 0,2 < 0,2 = 3-6 > 1,2 1,2 - 0,3 < 0,3 = 6-12 > 1,9 1,9 - 0,5 < 0,5 = 12-20 > 2,9 2,9 - 1,3 < 1,3 = 20-40 > 5,0 5,0 - 2,9 <.2,9
Toxicidade de íons específicos
Sódio RAS
Irrigação por superfície < 3 3-9 >.9
Irrigação por aspersão < 3 > 3
Cloreto mmolc/L
Irrigação por superfície < 4 4-10 > 10
Irrigação por aspersão < 3 > 3
Problemas
Tabela 3 (cont.) – Diretrizes acerca da qualidade da água para irrigação
Problema potencial Unidades Grau de restrição de uso
Nenhuma Ligeira e Moderada Severa
Outros Nitrogênio3 (N-NO3) mg/L < 5,0 5,0 - 30 > 30 Bicarbonato mmolc/L < 1,5 1,5 - 8,5 > 8,5 pH Faixa normal: 6,5 - 8,4 Fonte: Adaptado de Ayers e Westcot (1991).
¹CEa: condutividade elétrica em deci Siemens por metro a uma temperatura de 25°C. 2RAS: razão de
adsorção de sódio (meq.L-1)1/2. ³Nitrogênio em forma de nitrato expresso em termos de nitrogênio
elementar (no caso da análise de águas residuais devem ser incluídos N-NH4+ e N-orgânico).
Na Tabela 4 são apresentas as diretrizes para a utilização de águas residuárias tratadas na agricultura estabelecidas pela Organização Mundial de Saúde (OMS) em 2006. Já na Tabela 5 são listadas algumas recomendações de uso de efluentes de acordo concentrações de demanda bioquímica de oxigênio em 5 dias (DBO5).
Tabela 4 – Monitoramento recomendado quanto a metas de desempenho microbiológico para uso de esgoto na agricultura
Atividade exposição Parâmetros de monitoramento¹ da qualidade da água
Agricultura E. coli por 100 mL (média aritmética)
Ovos de helmintos por litro (média aritmética) Irrigação irrestrita
Culturas de raízes ≤10³
≤1
Culturas folhosas ≤104
Irrigação localizada de culturas que se desenvolvem distantes do nível do solo
≤105 Irrigação restrita
Trabalho intensivo, agricultura de alto contato
≤104
≤1
Agricultura altamente mecanizada ≤105
Tanque séptico ≤106
Fonte: Adaptado de WHO (2006a).
Nota: 1O monitoramento deve ser realizado no ponto de utilização ou no ponto de descarga de efluentes.
A frequência é a seguinte: para áreas urbanas, uma amostra a cada duas semanas para E. coli e uma amostra por mês para ovos de helmintos; para as zonas rurais, uma amostra por mês para E. coli e uma amostra a cada 1-2 meses para ovos de helmintos. São necessárias amostras compostas de cinco litros para ovos de helmintos, preparados a partir de amostras colhidas seis vezes por dia. O monitoramento de ovos de nematóides é difícil devido à falta de procedimentos padronizados. A inativação de ovos de nematóides deve ser avaliada como parte da validação do sistema.
Tabela 5 – Padrão do efluente recomendado para irrigação
Método de reúso DBO5(mg/L)(1)
Irrigação de árvores, algodão e outras plantações não comestíveis 60
Irrigação de citricultura, forragens e culturas 45
Irrigação de cana de açúcar, campos de esportes, vegetais que não tem
cozimento(2) 35
Irrigação irrestrita, incluindo parques e gramados 25
Fonte: Adaptado de Pearson (1986 apud TSUTIYA, 2001).
(1)As concentrações de DBO
5 e coliformes fecais não devem exceder em 80% das amostras. (2)A irrigação
deve ser interrompida duas semanas antes da colheita e nenhuma fruta deve ser coletada do chão.
Almeida (2010) aborda que alguns microelementos, em pequenas quantidades, são essenciais para o crescimento das plantas, tais como, ferro, magnésio, molibdênio, cobre, e zinco, entretanto, em quantidades excessivas reduzem o crescimento e provocam acumulações indesejáveis nos tecidos.
Além disso, a aplicação incontrolada de microelementos na água de irrigação pode provocar um aumento progressivo destes elementos no solo, podendo ocasionar efeitos tóxicos sobre as plantas cultivadas, além de alcançar concentrações perigosas para as pessoas ou animais que os consumam ou, até mesmo, entrar em contato com águas subterrâneas ou superficiais, contaminando-as para uso posterior (ALMEIDA, 2010). Na Tabela 6 são listados os limites recomendados para alguns constituintes e microelementos em águas com fins de reúso para irrigação.
Tabela 6 – Limites recomendados para alguns constituintes e microelementos em águas de reúso para irrigação
Constituinte Limite
recomendado Unidade Significado
Alumínio (Al) 5,0 limite LP(1) mg/L
Pode causar improdutividade em solos ácidos, porém solos com pH de 5,5 a 8,0 precipitam o íon e eliminam a toxicidade.
Ferro (Fe) Máx. 5 mg/L
Não é tóxico para solos com boa aeração. Porém contribui para acidez e indisponibilidade de fósforo e molibdênio. A aspersão pode causar depósito nas folhas. Cobre (Cu) 0,20 mg/L Entre 0,1 e 1 mg/L é tóxico para
certas plantas em solução nutritiva. Continua
Tabela 6 (cont.) – Limites recomendados para alguns constituintes e microelementos em águas de reúso para irrigação
Constituinte Limite recomendado
Unidade Significado
Manganês (Mn) 0,20 mg/L Tóxico somente em solos ácidos mesmo em baixa concentração
Zinco (Zn) 2,00 mg/L
Tóxico para muitas plantas a variados níveis de concentração; sua toxicidade é reduzida a pH > 6 em solos de textura fina e nos orgânicos
pH 6,0-8,5 -
A maioria dos efeitos do pH sobre o crescimento de plantas é indireta (por exemplo, efeitos do pH sobre a toxicidade dos metais pesados). Sólidos em
Suspensão (SS) Máx. 30 mg/L
Excesso de sólidos em suspensão pode causar entupimento de orifícios em equipamentos de aspersão e gotejamento.
Cloro Residual Máx 1 mg/L Concentrações de cloro residual inferiores a 1 mg/L, em geral, não causam problemas a maioria das plantas, embora alguns tipos possam sofrer danos em teores de 0,05 mg/L. Cloros acima de 5 mg/L causam danos severos a planta. Cloretos 100-350 mg/L Teores abaixo de 100 mg/L não
acarretam efeito prejudicial. Acima de 100, podem causar problema de absorção foliar, e em menor grau, de absorção pela raiz. Acima de 350, podem acarretar problemas graves.
Fonte: Adaptado de USEPA; CROOK (1999; 1993 apud BLUM, 2003) e PRATT (1972 apud ALMEIDA, 2010).
(1)Limites para uso da água por longos períodos (acima de 20 anos). (2)Limites para uso da água por
curtos períodos (até 20 anos).
Na Tabela 7 são apresentados efeitos de diferentes constituintes, no solo e nas plantações, de acordo com suas quantidades presentes em águas de irrigação.
Tabela 7 – Efeitos nos solos e plantações por tipo de componente
Parâmetro Limites Solo Plantações
Fósforo
Águas residuárias domésticas entre 6-20 mg/L
Sem efeitos registrados Aumenta a produtividade.
Águas residuárias
com mais
>20mg/L
Sem efeitos registrados
Diminui a
disponibilidade de cobre, zinco e ferro em solos alcalinos. DBO Águas residuárias domésticas entre 110 mg DBO/L Aumenta a atividade microbiológica e a fertilidade do solo Aumenta a produtividade. Salinidade Valores entre: CE<3 dS/m; RAS 5-9 e sódio< 200 mg/L Sem interferência a curto prazo. À longo prazo, pode ocorrer processos de salinização de acordo com as propriedades do solo Solos sensíveis apresentam problemas em solos com condutividade entre 0,7 -3 dS/m Valores entre: CE>3 dS/m; RAS >8 e sódio>100 mg/L Perda de capacidade de transporte de água e ar.
Apresenta problemas em quase todos os tipos de plantações ou até mesmo acabar se a salinidade estiver elevada Alcalinidade Águas rediuárias com 50-200 mgCaCO3/L
Sem efeitos registrados. Sem efeitos registrados Águas residuárias >500 mgCaCO3/L Concentrações acima das condições de equilíbrio no solo precipita o cálcio afetando a estrutura do solo. Em climas quentes, bicarbonatos queimam as folhas.
Fonte: Adaptado de WHO (2006a).
Ayers e Westcot (1991) relatam possíveis problemas relacionados à água na irrigação quanto à salinidade, infiltração de água, toxicidade específica de íons e outros problemas.
3.3.1.1.1 Salinidade
A salinidade é uma preocupação recorrente quando se trata do reúso da água na irrigação porque geralmente a água residuária possui uma quantidade de sal maior do que a água doce (CROOK, 1993). Há vários agravantes quando os totais de sais dissolvidos (TSD) presentes na água são altos e utilizados em solos com baixa permeabilidade e altas taxas de evapotranspiração. Além disso, culturas alimentícias são mais sensíveis aos TSD do que pastos e gramados, sendo, portanto, necessário avaliar a salinidade da água para posteriormente avaliar
onde será melhor empregada (Ibid).
Segundo Bernardo, Soares e Mantovani (2006), os problemas relacionados a salinidade estão associados com a quantidade total de sais solúveis na água de irrigação. Esse critério avalia o risco de que o uso da água ocasione altas concentrações de sais, com o correspondente efeito osmótico e diminuição de rendimentos dos cultivos (ALMEIDA, 2010). Conforme abordado por Crook (1993) na medida em que a quantidade de sais dissolvidos na água de irrigação aumenta, ocorre uma redução no rendimento da cultura, podendo causar a morte da planta. O respectivo autor afirma que “as concentrações limites dependem da planta, do tipo de solo, das condições climáticas e da quantidade de água aplicada”.
Silva et al. (2011) relatam que os efeitos imediatos da salinidade sobre os vegetais são: seca fisiológica, proveniente da diminuição do potencial osmótico, desbalanceamento nutricional devido à elevada concentração iônica, especialmente o sódio, inibindo a absorção de outros nutrientes e efeito tóxico de íons, particularmente o cloro e sódio.
Esses autores ainda salientam que os problemas da salinidade ocorrem mais frequentemente em regiões áridas e semiáridas, como no nordeste brasileiro, pois “a lixiviação e o transporte de sais solúveis são restritos devido às baixas precipitações e às altas taxas de evaporação, sendo esse processo acelerado pelas irrigações sem nenhum estudo prévio e pela drenagem muito deficiente” Silva et. al (2011, p. 6).
Segundo Almeida (2010), a condutividade elétrica (CE) é o parâmetro utilizado para determinar o grau de salinidade de um solo devido a sua facilidade de determinação. A condutividade elétrica da água de irrigação (CEai) considera a quantidade total de sais presentes na água, sem especificá-los, sendo definido como a maior ou menor facilidade que a corrente elétrica tem de atravessar uma solução (Ibid).
A condutividade elétrica é expressa em μmhos/cm (micromhos por cm), mmhos/cm (milimhos por centrímetro) ou pela unidade do Sistema Internacional (SI) mais amplamente utilizada, dS/m (deciSiemens por metro) ou μS/cm (microSiemens por cm), todas as unidades expressas a 25°C (ALMEIDA, 2010).
A Tabela 8 apresenta as quatro classes que podem ser divididas quanto ao perigo de salinidade segundo a condutividade elétrica (CE), ou seja, de acordo com a concentração total de sais solúveis presente na água.
Tabela 8 – Classificação quanto ao perigo de salinização para uso de água na irrigação
Classe Descrição CE (dS/m) à 25°C
C1 Água com salinidade baixa 0 – 0,25
C2 Água com salinidade média 0,25 – 0,75
C3 Água com salinidade alta 0,75 – 2,25
C4 Água com salinidade muito alta 2,25 – 5 Fonte: Adaptado de Bernardo, Soares e Montovani (2006).
As aplicações e restrições de cada classe quanto ao perigo de salinização para uso de água na irrigação estão descritas abaixo (BERNARDO, SOARES e MONTOVANI, 2006, p. 105):
Água com salinidade baixa (C1): pode ser usada para a irrigação da maioria
das culturas e solos, com pouca probabilidade de ocasionar salinidade. Alguma lixiviação é necessária, mas isso ocorre nas práticas normais de irrigação, à exceção dos solos com permeabilidade extremamente baixa.
Água com salinidade média (C2): pode ser utilizada sempre que houver grau
moderado de lixiviação. Plantas com moderada tolerância aos sais podem ser cultivadas, na maioria dos casos, sem práticas especiais de controle da salinidade.
Água com salinidade alta (C3): não pode ser empregada em solos com
deficiência de drenagem. Mesmo aqueles com drenagem adequada, às vezes são necessárias práticas especiais para o controle da salinidade. Pode ser usada somente em plantas com boa tolerância aos sais.
Água com salinidade muito alta (C4): não é apropriada para irrigações sob
condições normais, mas pode ser usada, ocasionalmente, em circunstâncias muito especiais. Os solos deverão ser muito permeáveis e com drenagem adequada, devendo ser aplicado excesso de água nas irrigações para ter boa lixiviação. A água somente deve ser usada em culturas tolerantes aos sais.
3.3.1.1.2 Infiltração de água
De acordo com Ayers e Westcot (1991), os problemas de infiltração relacionados à qualidade da água ocorrem, quando a velocidade normal de infiltração de água de irrigação ou de chuva reduz-se consideravelmente. Como consequência, a água permanece sobre o solo por um maior período de tempo, ou infiltra-se mais lentamente, fazendo com que a planta não receba a quantidade de água necessária para produzir boas colheitas (Ibid).
Ayers e Westcot (1991) ainda relatam que os fatores de qualidade da água que podem interferir na infiltração são os teores totais de sais (salinidade) e o teor de sódio em relação aos teores de cálcio e magnésio.
Conforme Silva et al. (2011), os problemas relacionados a redução de infiltração ocorrem, em geral, nos primeiros centímetros do solo, podendo ocorrer também a maiores
profundidades. Os autores ainda salientam que o efeito final é similar ao da salinidade, causando a redução no suprimento de água às culturas, porém, por razões diferentes, pois enquanto o problema de infiltração reduz a quantidade de água que penetra na zona radicular, a salinidade reduz a disponibilidade de água que já se encontra nela.
Almeida (2010) aborda que atualmente, o índice mais utilizado que mede a porcentagem de sódio na água é a relação de adsorção de sódio (RAS), proposta pelo Laboratório de Salinidade dos EUA. “Este índice denota a proporção relativa em que se encontra o Na+em relação com o Ca2+e o Mg2+, cátions divalentes que competem com o sódio
pelos lugares de intercâmbio do solo” (ALMEIDA, 2010, p.36).
A RAS é expressa em raiz quadrada do milequivalente por litro (meq/L)1/2 ou do milimol carga por litro (mmolc/L)1/2, usada como indicadora do perigo de sodicidade ou
alcalinidade do solo, sendo os valores da concentração dos elementos expressos em meq/Le a RAS definida pela (Equação 1):
RAS = Na + √Ca+++ Mg++ , (meq/L) 1/2 = Na + √Ca+++ Mg++ 2 , (mmolc/L)1/2 (Equação 1)
Quanto ao perigo de alcalinização ou sodicidade, Bernardo, Soares e Montovani (2006) separam as águas em quatro classes, segundo sua razão de adsorção de sódio (RAS), ou seja, em relação ao efeito de sódio trocável, nas condições físicas do solo, conforme a Tabela 9.
Tabela 9 – Classificação quanto ao perigo de alcalinização para uso de água na irrigação.
Classe Descrição RAS
S1 Água com baixa concentração de sódio RAS≤32,19 – 4,44log CE S2 Água com concentração média de sódio 32,19 – 4,44log CE < RAS ≤ 51,29 – 6,66log CE S3 Água com alta concentração de sódio 51,29 – 6,66log CE < RAS ≤ 70,36 – 8,87log CE S4 Água com concentração muito alta de sódio RAS> 70,36 – 8,87log CE Fonte: Adaptado de Bernardo, Soares e Montovani (2006).
Bernardo, Soares e Montovani (2006, p. 106) especificam as aplicações e restrições de cada classe quanto ao perigo de sodicidade para uso de água na irrigação:
Água com baixa concentração de sódio (S1): pode ser usada para irrigação em
quase todos os tipos de solo, com pequena possibilidade de alcançar níveis indesejáveis de sódio trocável.
Água com concentração média de sódio (S2): só pode ser utilizada em solos
de textura grossa ou em solos orgânicos com boa permeabilidade. Apresenta perigo de solidificação considerável em solos de textura fina, com grande capacidade de troca catiônica, especialmente sob baixa condição de lixiviação, a menos que haja gesso no solo.
Água com alta concentração de sódio (S3): pode produzir níveis maléficos de
sódio trocável na maioria dos solos e requer práticas especiais de manejo, boa drenagem, alta lixiviação e adição de matéria orgânica. Em solos com muito gesso, a água pode não desenvolver níveis maléficos de sódio trocável, além de requerer o uso de corretivos químicos para substituir o sódio trocável, exceto no caso de apresentar salinidade muito alta, quando este uso não seria viável.
Água com alta concentração de sódio (S4): é geralmente imprópria para
irrigação, exceto quando a salinidade for baixa ou, em alguns casos, média, e a concentração de cálcio do solo ou o uso de gesso e outros corretivos tornarem o uso desta água viável.
3.3.1.1.3 Toxicidade
Ayers e Westcot (1991) relatam que os problemas de toxicidade surgem quando certos íons do solo ou da água são absorvidos pelas plantas e acumulados em seus tecidos, em concentrações suficientemente altas, a um ponto que possa provocar danos a cultura e reduzir o seu rendimento. Diferentemente da salinidade, que é um problema externo à planta e que dificulta a absorção da água, a toxicidade é um problema interno que é causado quando alguns íons são adsorvidos em grande parte pelas raízes, se acumulando nas folhas pela transpiração, que em grandes quantidades podem causar nocividade (ALMEIDA, 2010).
Almeida (2010) ainda aborda que alguns elementos, mesmo em baixas concentrações, têm efeitos tóxicos para os vegetais, sendo principalmente os íons cloro, sódio e boro, os que podem causar toxicidade entre aqueles normalmente encontrados nas águas de irrigação.
Segundo Ayers e Westcot (1991), o cloreto contido na água de irrigação é o mais frequente fator que causa toxicidade. O autor continua dizendo que o cloreto não é retido ou adsorvido pelas partículas de solo, se descolando facilmente por ele, porém é adsorvido pelas