23º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
I-023 - DETECÇÃO, AVALIAÇÃO E MEDIDAS DE PREVENÇÃO DA
OCORRÊNCIA DE CIANOBACTÉRIAS NA ETA GUANDU – CEDAE/RJ
Maria Carolina Soares (1,2)
Bióloga pela Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)/MG. Mestre Ciências Biológicas pela Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ)/RJ. Consultora da CEDAE/RJ. Doutoranda Ciências Biológicas na UFRJ.
Marcos Consoli (1)
Biólogo pela Fundação Técnica Educacional Souza Marques/RJ. Especialização em Ciências Ambientais pelo NADC-Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ)/RJ; Gerente de Pesquisa de Tratamento da ETA Guandu/CEDAE/RJ.
Eliane Branco(1)
Bióloga pela Fundação Educacional Souza Marques/RJ; Gerente de Microbiologia da ETA Guandu/CEDAE/RJ.
Vera Huszar (2)
Bióloga pela Universidade Católica de Pelotas(UCPEL)/RS; Mestrado em Botânica pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS)/RS; Doutorado em Ecologia e Recursos Naturais pela Universidade Federal de São Carlos (UFSCar)/SP; Pós-doutorado pelo Institute of Ecossystem Studies, Estados Unidos; Prof. Adjunto Museu Nacional/UFRJ.
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RESUMO
Os objetivos deste trabalho foram monitorar a ocorrência de cianobactérias na ETA Guandu e descrever como este monitoramento possibilitou implementar medidas de prevenção, evitando que as cianobactérias atingissem a captação da ETA Guandu. A Estação de Tratamento de Águas do Guandu produz cerca de 40 mil litros de água tratada por segundo, e abastece 9 milhões de habitantes nos municípios do Rio de Janeiro e Baixada Fluminense. ETA Guandu capta águas no Rio Guandu, que é formado pela junção das águas do Ribeirão das Lajes e dos rios Piraí e Paraíba do Sul. O represamento do Rio Guandu para fins de captação forma lagos de inundação marginais, dentre eles, a Lagoa Guandu, que recebe as águas do Rio Queimados, formado pela junção dos rios Poços, Cabuçu e Ipiranga. O monitoramento de rotina na tomada d’água e Rio Guandu foi realizado semanalmente, três vezes por semana ou diariamente. Além disso, foram realizadas coletas mensais para verificar a influência do Rio Guandu e Lagoa Guandu na água bruta. A densidade fitoplanctônica (cél.ml-1) foi estimada pelo método de sedimentação (Utermöhl, 1958) e as análises de cianotoxinas foram realizadas através do “kit” Elisa (Envirologix Inc) ou por HPLC. O Rio Guandu caracterizou-se por composição fitoplanctônica típica de ambientes lóticos e densidade de cianobactérias inferior a 10.000 céls. mL-1 e a Lagoa Guandu apresentou as mais elevadas concentrações de cianobactérias. Os períodos de maiores densidade de cianobactérias observados na tomada d’água foram similares aos períodos de floração na Lagoa Guandu. Chroooccus cronbergae e Aphanocapsa holsatica foram também as espécies dominantes nas duas estações. As concentração de cianotoxinas na água de captação durante todo o período foram inferiores a 1μgL-1
. Desta forma, a Lagoa Guandu foi identificada como a principal fonte das populações de cianobactérias que ocorreram na captação durante o período estudado. Estes dados vieram subsidiar a aprovação do projeto que visa transpor as águas da Lagoa Guandu e dos Rios Poços, Queimados e Ipiranga, para evitar a entrada dessas águas na ETA Guandu. Assim, não somente o problema de cianobactérias será amenizado, como melhoria da qualidade da água e redução nos custos de tratamento.
PALAVRAS-CHAVE: Cianobactérias, ETA Guandu
INTRODUÇÃO
A ocorrência de cianobactérias potencialmente tóxicas vem sendo uma preocupação constante dos órgãos ambientais, institutos de pesquisa e companhias de saneamento, principalmente devido à capacidade destes organismos produzirem toxinas capazes de afetar a saúde humana. Florações de cianobactérias no Brasil têm aumentado em ocorrência e freqüência (Azevedo 1998), e estes organismos têm sido o grupo dominante no fitoplâncton de muitos reservatórios na maior parte do ano (Huszar & Silva 1999). Anabaena, Microcystis e
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Cylindrospermopsis, são os gêneros formadores de florações mais comuns no Brasil. Eles têm sido descritos
como produtores de toxinas e registrados em sistemas aquáticos brasileiros nas regiões norte (Vieira et al. 2003), nordeste (Bouvy et al. 1999, Domingos et al. 1999, Molica et al. 2002,), centro-oeste (Garcia-Rodriguez et al. 2002), sudeste (Azevedo et al. 1994, Lagos et al. 1999, Jardim et al. 2001, Magalhães et al. 2001) e sul (Yunes et al. 1996) do Brasil. Há um histórico recente de registros de eventos de contaminação por cianobactérias, mas muitos deles não foram comprovados (Bittencourt-Oliveira & Molica 2003). A morte de 76 pacientes em uma clínica de hemodiálise em Caruaru, PE em 1996 e a detecção de microcistinas nos filtros da clínica de hemodiálise e em amostras no sangue dos pacientes (Jochimsen et al. 1998) representou um marco na problemática das cianobactérias em água para abastecimento não só no Brasil, como em todo o mundo.
Tal episódio ocasionou a inclusão da exigência de monitoramento para cianobactérias e cianotoxinas na Legislação Brasileira. O Ministério da Saúde publicou em 29 de dezembro de 2000 a Portaria 1469, que estabelece procedimentos e responsabilidades relacionadas ao controle e vigilância da qualidade da água para consumo humano, incluindo valores limites para cianobactérias e cianotoxinas na água bruta, baseados nas recomendações da Organização Mundial de Saúde (OMS) (Chorus & Bartram 1999). A Portaria foi modificada em 25 de março de 2004 para Portaria 518 (Brasil 2004), mas os limites para cianobactérias e cianotoxinas foram mantidos
O monitoramento de cianobactérias na ETA Guandu foi iniciado em outubro de 2002. As amostras deste primeiro mês indicaram concentrações elevadas de cianobactérias na água de captação. De acordo com a localização da ETA, as populações de cianobactérias que ocorreram na captação, poderiam estar sendo originadas: 1) do Rio Guandu, principal manancial de abastecimento, onde foram relatados, anteriormente, episódios de alteração de cor e odor na água, com presença de Anabaena sp., Cylindrospermopsis sp.,
Pseudanabaena sp. e Microcystis sp. (FEEMA 2001), e que sofre influência do Reservatório do Funil, onde
florações de cianobactérias ocorreram desde o início da década de 90 (FEEMA 2001); 2) da Lagoa Guandu, lagoa de inundação próxima à captação, com registro de ocorrência de cianobactérias (Ferreira & Menezes 2000) e que recebe as águas dos rios Queimados, Poços e Ipiranga, que são ambientes altamente impactados tanto por esgotos sanitários quanto por contaminação industrial (FEEMA 1999).
Os objetivos deste trabalho foram monitorar a ocorrência de cianobactérias na ETA Guandu, buscar a origem das populações que ocorreram na água bruta e descrever como este monitoramento possibilitou implementar medidas de prevenção, evitando que as cianobactérias atingissem a captação da ETA Guandu.
ÁREA DE ESTUDO
A Companhia Estadual de Água e Esgoto do Rio de Janeiro (CEDAE) abastece 68 dos 92 municípios do estado e possui várias estações de tratamento de água na região metropolitana do Rio de Janeiro, sendo ETA Guandu a principal. ETA Guandu foi construída em 1955 e iniciou seu funcionamento com capacidade de 4,6 m3s-1. Hoje, é a maior estação de tratamento de água do mundo, tratando em média 43 m3s-1. ETA Guandu é a principal fonte de água tratada no município do Rio de Janeiro e em sete municípios na região metropolitana. É responsável pelo abastecimento de cerca de 9 milhões de pessoas em oito cidades.
Além de ser a maior do mundo, ETA Guandu possui algumas características peculiares: a tomada d´água da ETA está localizada no Rio Guandu, cuja bacia possui 1400 km2, de considerado um rio artificial. Noventa por cento do seu fluxo provém do Rio Paraíba do Sul, após ser utilizado para produção de energia elétrica. Assim, a variação da sua vazão é regulada pela demanda de energia. É possível, em um único dia, sem interferência da chuva, uma variação de vazão de 120 m3s-1 para 300 m3s-1, causando também variação na qualidade da água.
O represamento do Rio Guandu para fins de captação forma lagos de inundação marginais, dentre eles, a Lagoa Guandu. Trata-se de um corpo de água raso, com cerca de 2 km de comprimento e 200 m de largura, que se localiza a cerca de 400 m do sistema de captação da ETA (Ferreira & Menezes 2000). A Lagoa Guandu recebe as águas do Rio Queimados, formado pela junção dos Rios Poços, Cabuçu e Ipiranga. A bacia do rio dos Poços apresenta uma área de drenagem de cerca de 120 km2 até a confluência com o rio Queimados, o qual apresenta área aproximada de 48 km2. Ambos recebem efluentes, sendo o Rio Queimados o corpo hídrico mais poluído da região. O rio Ipiranga, com área de drenagem de 47 km2, recebe os efluentes
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de localidades próximas e a poluição de suas águas é importante devido à localização de sua foz, próximo ao prisma de chamada da tomada d'água do Guandu (CEDAE & ECO CLEAN 2004.) Com relação à produção de esgotos sanitários, na bacia do rio Poços/Queimados e Ipiranga, esta é da ordem de 33.500 m3dia-1, gerando uma carga orgânica de 10.000 kg DBO dia-1, que lançada, praticamente, em sua totalidade nos cursos d'água, promove uma degradação crescente do ambiente.
MATERIAIS E MÉTODOS
As cianobactérias na tomada d´água (BP) e Rio Guandu (RG) foram monitorados semanalmente, três vezes por semana ou diariamente. Microcistinas foram analisadas semanalmente. Além disto, foram realizadas coletas mensais para verificar a influência do Rio Guandu (RG) e Lagoa Guandu (meio: LG-1 e final da Lagoa: LG-2) na tomada d’água (BP) (Fig.1). Análises de cilindrospermopsina e saxitoxinas foram realizadas em períodos de florações na Lagoa Guandu. Temperatura e condutividade elétrica da água foram medidas em campo com aparelho marca Orion modelo 510A. As análises de turbidez, pH e oxigênio dissolvido foram realizadas nos Laboratórios Microbiológico e Físico-Químico da ETA Guandu. A densidade fitoplanctônica (cél./ml) foi estimada pelo método de sedimentação (Utermöhl, 1958) em microscópio invertido Olympus CK40 .As análises de cianotoxinas foram realizadas através do “kit” Elisa (Envirologix Inc) ou por HPLC.
LG-2 RG
LG-1
BP
Figura 1: Fotografia aérea mostrando Rio Guandu (RG), Lagoa Guandu (LG-1 e LG-2) e tomada d´água (BP). Os círculos indicam os locais de coleta.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
As estações localizadas na tomada d’água (BP) e no Rio Guandu (BA) apresentaram pH neutro, concentração de OD, turbidez e condutividade elétrica variando de 0,7 a 9,4 mg L-1, 1,8 a 20,5 NTU’s e 95,3 a 146,4 μScm-1
, respectivamente (Tab.1). A qualidade da água do Rio Guandu próximo a ETA já foi caracterizada como satisfatória, com presença esporádica de metais pesados (FEEMA 1999). Embora pequenos filamentos de Cylindrospermopsis cf. raciborkii e Anabaena sp. tenham sido encontrados em reduzida densidade algumas vezes durante o monitoramento de rotina do Rio Guandu (BA), a composição fitoplanctônica neste ponto foi típica de ambientes lóticos, com dominância de clorofíceas e diatomáceas. Os principais táxons de cianobactérias foram Coelomorum sp., Cylindrospermopsis cf. racibroskii (Woloszynska) Seenaya & Subba Raju e Snowella lacustris (Chodat) Komárek & Hindák (Fig.3). Durante o período, a concentração de cianobactérias naquele local, em geral não ultrapassou 10.000 céls. mL-1 (0-6.360 céls.mL-1) (Fig.2a). A concentração de células de cianobactérias na tomada d´água ultrapassou 10.000 céls.mL-1 nos meses de out/02, jan/03, set/03, dez/03 e ago/04 (Fig.2a). As principais espécies registradas foram Chroococcus
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cronbergae Komárek & Novelo, Aphanocapsa holsatica (Lemmermann) Cronberg & Komárek e Merismopedia tenuissima Lemmermann (Fig.3).
As estações localizadas na Lagoa Guandu (LG-1 e LG-2) apresentaram pH levemente alcalino (6,5 a 9), elevados valores de turbidez (13,6 a 99 NTU’s), condutividade elétrica (124 a 295 μScm-1
) e alcalinidade (40 a 80 mgL-1) (Tab.1). A densidade das cianobactérias variou de 662 até 14.005.810 céls.mL-1(Fig.2). Dois períodos de florações foram observados, com dominância de Chroococcus cronbergae (2002) e Aphanocapsa
holsatica (2003-2004). Durante esses períodos, o monitoramento diário na tomada d´água mostrou valores
mais críticos durante os meses de outubro/02, janeiro/03, setembro/03, dezembro/03 e agosto/04 (Fig.2b e 2c).
Tabela 1: Valores mínimos e máximos de temperatura da água, pH, oxigênio dissolvido, turbidez, cor, condutividade, alcalinidade e concentração de cianobactérias nas estações amostradas
Temp. da água o C pH Oxigênio Dissolvido mgL-1 Turbidez NTU Cor UH Condutividade μScm-1 Alcalinidade mgL-1 Cianobactérias cels.mL-1 BP 20,4-24,1 6,1-7,5 0,7-9,4 1,8-20,1 10-120 96,6-146,4 18-44 0-27.273 RG 20,4-27,1 6,6-7,7 0,7-9,2 4,2-20,5 15-150 95,3-103,7 16-53 0-6.360 LG-1 20,7-29,5 6,5-9,0 0,5-9,8 13,6-76,9 75-200 124-209 34-50 0-5.951.415 LG-2 20,9-27,1 6,9-8,4 0,8-9,6 32-99 30-400 146-295 25-80 0-13.973.147
Desta forma, a Lagoa Guandu foi identificada como a principal fonte das populações de cianobactérias que ocorreram na captação da ETA Guandu durante o período do estudo. As espécies dominantes não são conhecidas como potencialmente tóxicas e análises de microcistinas na água bruta e tratada apresentaram valores inferiores aos considerados limitantes pela Portaria 518, enquanto cilindrospermopsina e saxitoxinas não foram detectadas. O monitoramento de cianobactérias na ETA Guandu foi iniciado em outubro de 2002, com o objetivo de atender as exigências da então Portaria 1469. As primeiras análises indicaram concentração de cianobactérias acima de 10.000 céls.mL-1, o que fez com que a periodicidade das análises na água bruta fosse semanal. A partir do momento que a Lagoa Guandu foi identificada como a possível fonte das cianobactérias que ocorriam na água bruta, a periodicidade das análises foi também definida em função da densidade desses organismos na Lagoa. Nos períodos de floração de cianobactérias na Lagoa Guandu, o monitoramento na água bruta foi diário, e três vezes por semana, quando este valor foi reduzido. O monitoramento regular de cianobactérias e cianotoxinas é contínuo para garantir que cepas tóxicas ou outras espécies potencialmente tóxicas não se desenvolvam nas próximas semanas ou meses (Chorus & Bartram 1999). Análises diárias de cianobactérias na tomada d’água mostraram que a entrada cianobactérias na captação varia diariamente, mesmo em períodos de floração na Lagoa Guandu (Fig.4). Períodos de chuvas mais intensas e períodos de baixa vazão do Rio Guandu foram os fatores que levaram uma maior entrada de água da Lagoa Guandu na captação. A drástica seca no inverno-primavera de 2003 foi o evento que mais contribuiu para a entrada de cianobactérias na ETA Guandu, devido ao fluxo extremamente reduzido do Rio Guandu. Mudanças na posição da tomada d´água e medidas para controlar a vazão do Rio Guandu em períodos de estiagem mostraram-se eficazes na diminuição da entrada de células de cianobactérias na ETA Guandu.
Embora estes dados indiquem a necessidade de evitar a entrada das cianobactérias da Lagoa Guandu na ETA, esta Lagoa recebe tributários com baixa qualidade da água, tendo suas águas também comprometidas por metais pesados e intensa emissão de esgotos (FEEMA 1999). Desde 1979 alguns projetos têm sido desenvolvidos para transpor as águas da Lagoa Guandu da ETA, mas somente recentemente este foi aprovado (CEDAE & ECOCLEAN 2004) (Fig.5). Com a transposição da Lagoa Guandu da ETA, não somente os problemas com cianobactérias serão minimizados como também custos do tratamento serão reduzidos.
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0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 ou t nov jan ab r ma io ag o se t ou t nov de z ma r ab r ma io ju n ag o se t ou t nov de z cé ls .m L -1 BP RG a 0 1000000 2000000 3000000 4000000 5000000 6000000 ou t no v ja n ab r ma io ago se t ou t no v dez ma r ab r ma io ju n ago se t ou t no v dez cé ls. m L -1 BP LG-1 0 2000000 4000000 6000000 8000000 10000000 12000000 14000000 ou t nov jan ab r ma io ag o se t ou t nov de z ma r ab r ma io ju n ag o se t ou t nov de z cé ls. m L -1 BP LG-2 b c
Figura 2: Concentração de células de cianobactérias na tomada d´água (BP) em relação às estações localizadas no Rio Guandu (RG) e Lagoa Guandu (LG-1 e LG-2)
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D E
F
C
A B
Fig Coelura 3: Aphanocapsa holsatica (A), Chroococcus cronbergae (B), Merismopedia tenuissima (C),
omorum sp. (D), Cylindrospermopsis cf. raciborskii (E) e Snowella lacustris (F). Escala: 10 μm
(exceto Coelomorum sp. (D) e S. lacustris: 5μm)
Figura 3: Aphanocapsa holsatica (A), Chroococcus cronbergae (B), Merismopedia tenuissima (C),
Coelomorum sp. (D), Cylindrospermopsis cf. raciborskii (E) e Snowella lacustris (F). Escala: 10 μm
(exceto Coelomorum sp. (D) e S. lacustris: 5μm)
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ETA Guandu intake River Guandu
BP RG
cells pe
r mL
Figura 4: Comparação entre as concentrações diárias de cianobactérias na tomada d’água (BP) e Rio Guandu (RG) durante agosto de 2003, indicando os limites da
legislação brasileira.
RG
BP LG
Figura 5: Fotografia aérea mostrando o projeto de transposição das águas da Lagoa Guandu (setas indicando o sistema de canalização). LG: Lagoa Guandu, RG: Rio Guandu e BP: tomada d’água.
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