A qualidade da água das bacias dos rios Anta Gorda, Brinco e Jirau Sudoeste do Estado do Paraná

Julio Caetano Tomazoni

André Virmond Lima Bittencourt Ernani Francisco da Rosa Filho Luiz Eduardo Mantovani

A qualidade da água das bacias dos

rios Anta Gorda, Brinco e Jirau –

Sudoeste do Estado do Paraná

Resumo

A qualidade da água dos rios Anta Gorda, Brin-co e Jirau, situados no Sudoeste do Estado do Paraná, foi determinada através de índices de qualidade de água. Utilizando-se de parâmetros levantados pela Companhia de Saneamento do Paraná (Sanepar) em estações de tratamento de água nas três bacias do período de 1984 a 2001, foram avaliados o Índice de Qualidade de Água Aditivo (IQA_a) e o Índice de Qualidade de Água Multiplicativo (IQA_m). Através do IQA_a e do IQA_m, avaliou-se o comportamento médio dos parâmetros: coliformes fecais, pH, turbidez, sólidos totais dissolvidos (STD), temperatura, gás carbônico (CO₂), nitrato (NO₃), alcalinidade e matéria orgânica (MO). As águas das três bacias, em média para o IQA_a e o IQA_m, foram classificadas na condição de qualidade boa e podem ser destinadas ao abastecimento públi-co, após tratamento convencional.

Palavras chaves: índice de qualidade da água;

qualidade da água; poluição da água; água po-tável.

Abstract

The water quality of the Anta Gorda, Brin-co and Jirau rivers in Southeastern Paraná was assessed by means of water quality indexes. Based on parameters provided by Companhia de Saneamento do Paraná – Sanepar (the Water

carried out in water treatment units in the watersheds from 1984 to 2001, we used the Additive Water Quality Index (IQA_a) and the Multiplicative Water Quality Index (IQA_m). Through the IQA_a and the IQA_m, we assessed the average behavior of the following parameters: fecal coliforms, pH, turbidity, total dissolved solids (TDS), temperature, carbon dioxide (CO₂), nitrate (NO₃), alkalinity and organic matter (OM). The waters from the three watersheds, according to IQA_a and IQA_m, were considered to be of good quality and may be used for public supply after conventional treatment.

Key-words: water quality index; water quality;

water pollution; drinking water.

Introdução

As discussões atuais sobre problemas re-lacionados ao meio ambiente e seus reflexos na qualidade de vida de diversas comunidades e sobre o futuro do planeta, têm levado em conta, cada vez mais, o papel dos recursos geológicos, pedológicos, hídricos, atmosféricos e biológi-cos, nos quais ocorrem as maiores agressões e impactos ao meio ambiente (WHITE et al 1992). As bacias hidrográficas são segmentos do meio ambiente, definidos no espaço e re-conhecidas em função de características e pro-priedades que sejam razoavelmente estáveis ou ciclicamente previsíveis, incluindo

aque-as águaque-as daque-as

três bacias

foram

classificadas na

condição de

qualidade boa

e podem ser

destinadas ao

abastecimento

público, após

tratamento

convencional

gico, da hidrologia e do resultado do sistema de ocupação do solo (RAMOS et al. 1989). Portanto, a bacia hidrográfica inclui em suas características os aspectos físico-químico e a limnologia de suas águas. Esses fatores de-terminam o potencial de uso dos recursos hídricos.

Vários métodos têm sido desenvolvidos e utilizados no estudo dos recursos hídricos, e muitos deles são constituídos de modelos mate-máticos. Por isso a forma mais fácil de assimi-lar e disseminar informações sobre a qualidade da água é por meio da definição de índices ou padrões de alguns parâmetros físico-químicos e/ou bacteriológicos.

Utilizando-se o IQA_a e o IQA_m, avaliou-se o comportamento médio de qualidade da água no período de 1984 a 2001, das bacias hidrográficas dos rios Anta Gorda, com área de 1.212,4 ha, situada no município de Santa Izabel do Oeste, Brinco, com área de 1.487,6 ha, situa-da no município de Clevelândia, e Jirau com área de 2.472,5 ha, situada no município de Dois Vizinhos. Todas essas bacias, conforme demons-trado na figura 1, estão localizadas no Sudoeste do Estado do Paraná, em locais estratégicos, com

FIGURA 1 - LOCALIZAÇÃO DAS BACIAS DOS RIOS ANTA GORDA, BRINCO E JIRAU,

NO SUDOESTE DO ESTADO DO PARANÁ

características físicas diferenciadas, principal-mente no que tange a solos, clima e geomor-fologia, e compreendem as áreas de contribui-ção dos mananciais de captacontribui-ção da Companhia de Saneamento do Paraná (Sanepar). O conteú-do desse artigo é parte da tese de conteú-doutoraconteú-do: Morfodinâmica e Transporte Fluvial no Sudo-este do Estado do Paraná pelo Método de Le-vantamento de Microbacias Hidrográficas Atra-vés de Geoprocessamento, elaborada e defendi-da pelo doutor Julio Caetano Tomazoni, junto ao curso de pós-graduação em Geologia Am-biental da UFPR.

Materiais e métodos

Neste artigo foram determinados os índi-ces médios de qualidade das águas a partir de parâmetros dos boletins da Sanepar, das Esta-ções de Tratamento de Água (ETAs) dos rios Anta Gorda, Brinco e Jirau.

Os dados resultam do resgate de dados his-tóricos da Sanepar no período compreendido entre 1984 e 2001. Como o número de informa-ções era elevado, utilizou-se a média dos dados desse intervalo de tempo.

utilizando-se o

IQA

e o IQA

,

avaliou-se o

comportamento

médio de

qualidade da

água

LAMONTAGNE (1979, p. 10 a 39).

Para determinação do IQA, primeiro fo-ram selecionados os parâmetros disponíveis dos resgates históricos dos dados da Sanepar como os coliformes fecais, o pH, a turbidez, os sóli-dos totais dissolvisóli-dos (STD), a temperatura, o gás carbônico (CO₂), o nitrato (NO₃), a alcalinidade e a matéria orgânica (MO), que possibilitassem a determinação desse índice. A importância desses parâmetros na qualidade da água será mostrada a seguir.

A presença de coliformes fecais (CF) indica a contaminação da água por matéria fecal recente e serve como indicador da provável existência de microorganismos intestinais patogênicos.

O pH da água indica o caráter ácido <7, alcalino >7, ou neutro 7. O pH da água pura a 25 ºC é 7 (pH neutro). As concentrações de car-bonato, bicarcar-bonato, CO₂ dissolvido e ácidos fúlvicos e húmicos controlam o pH das águas. Variações do pH em trechos de um rio, ou em um ponto do rio em determinados períodos po-dem indicar a contaminação por esgotos domés-ticos ou industriais. Constitui um parâmetro importante por interferir nos processos de potabilização da água como coloração, coagu-lação e corrosão da água.

A turbidez de uma água é causada pela presença de partículas em suspensão. Ela reduz a eficiência da cloração, pois impede o contato direto do desinfetante com os microorganismos. Os sólidos totais dissolvidos (STD) são resultantes da soma de todos os constituintes minerais presentes na água. O limite máximo na água para consumo é de 1000 mg/L, dificil-mente atingido no Brasil, exceto no Sertão Nor-destino e em certas áreas litorâneas. A concen-tração total de sólidos dissolvidos é uma indi-cação geral de adequabilidade da água para uso doméstico e industrial.

As taxas das reações, da solubilidade en-tre sais e gases, aumentam e diminuem em fun-ção da temperatura da água, portanto afetam significativamente os processos biológicos, fí-sicos, químicos e bioquímicos que ocorrem no ambiente hídrico.

O gás carbônico (CO₂) origina-se principal-mente pela decomposição de plantas e animais e a

Índice de Qualidade da Água - IQA

Os processos de assimilação e dissemina-ção de índices sobre a qualidade da água de for-ma abrangente e de utilidade para especialistas e leigos, não é tarefa fácil (CETESB, 1979). Esse fato levou ao desenvolvimento, em vários países, de índices, que representassem essas informações. As primeiras pesquisas foram realizadas pela National Sanitation Foundation dos EUA, que em 1970 desenvolveu o IQA - Índice de Qualida-de da Água. O IQA é uma espécie Qualida-de nota atribuí-da à qualiatribuí-dade atribuí-da água que varia de 0 a 100.

Pesquisas realizadas em Quebec, no Ca-nadá, levaram a um método para estabelecimen-to do índice de qualidade da água (IQE ou IQA) (PROVENCHER & LAMONTAGNE,1979). O Qi, Qualidade do i-ésimo parâmetro, cujo valor varia de 0 a 100, e do Wi – peso relativo do i-ésimo parâmetro que varia de 0 a 1, foi composto a partir de uma pesquisa com 159 usuários da água de Quebec, de diferentes cate-gorias de uso (indústrias, água potável e uso ecológico). O valor relativo do Qi (0 a 100) foi determinado a partir de curvas e de acordo com a concentração atribuiu-se uma nota para cada parâmetro. O Wi foi estabelecido a partir da pesquisa, quando atribuiu-se o peso relativo de cada parâmetro, cujo valor varia de 0 a 1 e a

ΣWi=1. O conjunto de parâmetros usados e seus pesos variaram para cada categoria de uso, sen-do que os dasen-dos da pesquisa permitiram selecioná-los e determinar o valor de Wi. Para cálculo do IQA, os mesmos autores citam que podem ser usados os métodos aditivo e multiplicativo.

Método aditivo Método multiplicativo

Determinação do IQA -Índice de Qualidade da Água

Na aplicação do IQA, para determinação do Qi, foram usados como referência os traba-lhos de RIZZI (2001, p. 12 a 18) e SUDERHSA (1997, p. 10 a 16), para determinação dos

pe-o cpe-onjuntpe-o de

parâmetros

usados e seus

pesos variaram

para cada

categoria de

uso

(*)

Qualidade - Qi

O CO₂ é formado por um grupo de compostos diferenciados biológica e quimicamente. Os prin-cipais componentes são proteínas, carboidratos, lipídios e compostos húmicos. A concentração de CO₂ está relacionada com o estado trófico das águas superficiais e com a influência à qual está submetida (muita contribuição alóctone, lançamen-to de esgolançamen-tos, etc.)(ESTEVES, 1998).

O nitrato (NO₃) nas águas ocorre em teo-res menoteo-res do que 5mg/L. O nitrogênio é con-tinuamente reciclado pelas plantas e animais e pode então entrar nas águas pela poluição orgâ-nica, quando na forma de nitrito e amônia, ou inorgânica, através de adubos químicos. Nas águas, as bactérias os convertem rapidamente em NO₃ (ESTEVES, 1998).

A alcalinidade (CaCO₃) indica a capaci-dade da solução em neutralizar um ácido. É a quantidade de substâncias que atuam como tam-pão em uma água. Portanto, numa água com alcalinidade adequada à adição de pequena quantidade de ácidos, não provocará alteração

(*) _{Valores adaptados de RIZZI (2001);}

(+) _{Valores calculados pelo método de PROVENCHER & LAMONTAGNE (1979).}

do pH, porque os íons presentes o neutralizarão (CHAPMAN, 1992).

A matéria orgânica (MO) pode entrar na água pela decomposição de vegetais e animais, ou por excrementos humanos e de animais. As formas pela qual adentram ao ambiente hídrico são por escoamento superficial e esgotos.

O Qi – qualidade do i-ésimo parâmetro variando de 0 a 100, cujo valor está relaciona-do à concentração ou teor de cada parâmetro, consta na tabela 1.

Os pesos de Wi – peso relativo do i-ésimo parâmetro ( ), que constam nas tabelas 1 e 2 foram determinados usando a sistemática ado-tada PROVENCHER & LAMONTAGNE (1979, p. 25 a 38).

Primeiro determinou-se a importância relati-va de cada parâmetro para as bacias em estudo, atribuindo uma escala numérica de 1 a 4, da seguinte maneira: 1 parâmetro muito importante; 2 -parâmetro importante; 3 - -parâmetro pouco impor-tante; 4 - parâmetro muito pouco importante.

TABELA 1 - VALOR DE QI (QUALIDADE DO I-ÉSIMO PARÂMETRO) UTILIZADO NO CÁLCULO DO IQA

Parâmetro (+) _{Peso Wi} 100 95 90 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 pH 0,14 — 7,5 6,8 (7,5 a 8,0) 6,6 (8,0 a 8,1) 6,5 (8,1 a 8,2) 6,4 (8,2 a 8,3) 6,3 (8,3 a 8,4) 6,2 (8,4 a 85) 5,9 (8,5 a 8,6) 5,8 (8,6 a 8,7) 5,7 (8,7 a 8,8) 5,6 (8,8 a 8,9) 5,5 (8,9 a 9,0) 5,4 (9,0 a 9,3) 5,3 (9,3 a 9,5) 5,1 (9,5 a 9,7) 4,8 (9,7 a 9,9) 4,5 (9,9 a 10,3) 4,0 (10,3 a 10,5) 3,0 (10,5 a 11,0) MO mg/L 0,15 0 1 1,7 1,8 2 2,5 3 3,5 4,5 5 65 7 7,5 8,5 10 12,5 15 17,5 20 30 >30 i=2 STD mg/L 0,07 <100 175 250 375 500 625 750 875 1.000 1.250 1.500 1.750 2.000 2.500 3.000 4.000 5.000 7.500 10.000 15.000 >20.000 Temperatura ºC 0,06 — 0 1,25 e (0 a -1) 2,1 (-1 a -1,1) 2,1 (-1,1 a -2,5) 2,6 (-2,5 a -3) 3,3 (-3 a -3,8) 3,75 (-3,8 a -4) 4,1 (-4 a -5) 4,4 (< -5) 4,6 4,8 5 6,1 6,3 7,5 8,75 10,1 12,5 >15 CO₂ mg/L 0,11 0 1 3 5 7 9 10 13 15 18 20 25 30 33 36 40 50 55 >55 i=10 NO₃ mg/L 0,11 0 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 13 15 18 20 25 33 40 50 70 >100 i=5 CF Nº/100mL 0,11 0 1 2 3 4 5 8 10 17 25 48 75 100 180 320 600 1.000 1.200 7.000 50.000 >50.000 i =5 CaCO₃ mg/L 0,11 <5 i=100 8 12 15 19 22 25 50 62 87 100 300 500 580 625 750 1000 1250 >1250 i=10 Turbidez NTU 0,15 0 3 5 6 8 10 15 18 20 25 30 37 45 55 65 75 90 100 > 100 i=5

a concentração

de CO

está

relacionada

com o estado

trófico das

águas

superficiais

Qualidade da Água de acordo com o IQA_a e IQA_m

Verificando os parâmetros avaliados que constam na tabela 4, cujas origens resultam de dados da Sanepar, constata-se pela tabela 3, que as águas das três bacias têm o seguinte enqua-dramento, conforme Resolução número 20 do Conselho Nacional de Meio ambiente (Conama - 1986): pelo método aditivo IQA_a, os dados fi-nais das três bacias variaram de 64,65 a 66,75, portanto as águas enquadram-se em condições médias na classe 2. Pelo método multiplicativo IQA_m, considerando as três bacias, os valores variaram de 51,00 a 55,81, portanto as águas também se enquadram em condições médias na classe 2.

As águas enquadradas na Classe 2 podem ser destinadas: a) ao abastecimento doméstico, após tratamento convencional; b) à proteção das comunidades aquáticas; c) à recreação de con-tato primário (esqui aquático, natação e mergu-lho); d) à irrigação de hortaliças e plantas frutí-feras; e) à criação natural e/ou intensiva (aqüicultura) de espécies destinadas à alimen-tação humana

Em períodos chuvosos, as águas das três bacias estudadas enquadram-se na Classe 3 e podem ser destinadas: a) ao abastecimento do-méstico, após tratamento criterioso; b) à

irriga-forrageiras; c) à dessedentação de animais. Outro aspecto a ser observado é que, nas três bacias, os parâmetros coliformes fecais, turbidez, gás carbônico (CO₂), nitrato (NO₃) e a matéria orgânica (MO) estão diretamente li-gados à contribuição do interflúvio, via proces-so erosivo ou descargas de esgotos (pocilgas e domésticos) e seus teores são mais afetados nos períodos chuvosos. Portanto, a melhoria da qua-lidade da água em relação a esses parâmetros deve passar, necessariamente, pelo controle no interflúvio das principais fontes poluidoras.

Conclusões

O estudo sobre a qualidade das águas das três bacias demonstra que os principais conta-minantes têm origem principalmente nas formas de poluição orgânicas de origem animal e vege-tal. As bacias dos rios Anta Gorda, Brinco e Jirau, têm a qualidade da água comprometida pela expansão urbana sobre a área do mananci-al, e isso constitui um foco importante de polui-ção por dejetos humanos. Nas bacias dos rios Anta Gorda e Jirau, a falta de manejo adequado dos dejetos de suínos contamina a rede de dre-nagem. Outras formas de contaminação têm origem na piscicultura, que está presente na bacia do Rio Anta Gorda.

Os valores finais obtidos pelo IQA –

Índi-TABELA 2 - DETERMINAÇÃO DO PESO Wi UTILIZADO NO CÁLCULO DO IQA

Parâmetro pH Turbidez STD Temperatura CO2 Nitrato Coliformes fecais Alcalinidade MO Total Importância relativa - Ir (1 a 4) 1,6 1,5 3 4 2 2 2 2 1,5

Peso relativo - Wir ( ) 0,63 0,67 0,33 0,25 0,50 0,50 0,50 0,50 0,67 4,54 Peso final - Wi ( ) 0,14 0,15 0,07 0,06 0,11 0,11 0,11 0,11 0,15 1,00 Importância relativa - Ir (1 a 4) 1,6 1,5 3 4 2 2 2 2 1,5 Importância relativa - Ir (1 a 4) 1,6 1,5 3 4 2 2 2 2 1,5

determinou-se a

importância

relativa de cada

parâmetro para

as bacias em

estudo,

atribuindo uma

escala numérica

de 1 a 4

os principais

contaminantes

têm origem nas

formas de

poluição

orgânicas de

origem animal e

vegetal

TABELA 3 - QUALIFICAÇÃO DA ÁGUA IN NATURA EM FUNÇÃO DO IQA

IQA 0 a 19 20 a 36 37 a 51 52 a 79 80 a 100 Qualidade “imprópria”

“imprópria para tratamentos convencionais” “aceitável”

“qualidade boa” “qualidade ótima”

Enquadramento nas classes da Resolução 20 do CONAMA (1986) (*)

Excede os limites da IV IV

II e III I

(*) Enquadramento efetuado pela SUDERHSA (1997, p. 10).

Parâmetro Unidade Wi Anta Gorda Brinco Jirau Anta Gorda Brinco Jirau Anta Gorda Brinco Jirau Anta Gorda Brinco Jirau Qi Diversos WiΣ = 1,00 -65,40 66,75 64,65 51,00 55,81 52,53

TABELA 4 - ÍNDICE DE QUALIDADE DA ÁGUA - IQA MÉDIO DOS RIOS ANTA GORDA,

BRINCO E JIRAU, NO PERÍODO DE 1984 A 2001 IQA

Concentração IQAa IQAm IQA a IQA m pH pH 0,13 6,90 6,10 6,80 90,00 60,00 90,00 11,70 7,80 11,70 1,79 1,70 1,79 Turbidez NTU 0,15 37,26 20,70 54,00 45,00 60,00 35,00 6,75 9,00 5,25 1,77 1,85 1,70 STD mg/L 0,07 66,19 48,00 100,00 100,00 100,00 100,00 7,00 7,00 7,00 1,38 1,38 1,38 Temperatura ºC 0,06 19,00 18,00 18,00 5,00 5,00 5,00 0,30 0,30 0,30 1,10 1,10 1,10 CO₂ mg/L 0,11 3,19 4,23 1,76 85,00 85,00 90,00 9,35 9,35 9,90 1,63 1,63 1,64 NO₃ mg/L 0,11 0,92 0,20 0,57 95,00 95,00 95,00 10,45 10,45 10,45 1,65 1,65 1,65 Coliformes fecais Nº/100mL 0,11 1723,00 808,00 860,00 10,00 20,00 20,00 1,10 2,20 2,20 1,29 1,39 1,39 Alcalinidade (CaCO₃) mg/L 0,11 28,17 13,61 19,75 75,00 80,00 75,00 8,25 8,80 8,25 1,61 1,62 1,61 MO mg/L 0,15 2,87 2,12 4,10 70,00 79,00 64,00 10,50 11,85 9,60 1,89 1,93 1,87

IQA_a, e pelo método multiplicativo IQA_m, são dados dependentes de um conjunto de variáveis e uma metodologia de atribuição de valores. Nesse estudo, os dados finais das três bacias demonstram um comportamento médio da qua-lidade das águas no período compreendido en-tre 1984 a 2001. Ressalta-se também, que nes-sas bacias, os valores de IQA têm amplitudes diferenciadas entre o comportamento médio e os dias chuvosos. Portanto, pode-se concluir que a água das três bacias pode ser destinada ao consumo humano, desde que o tratamento seja mais criterioso em períodos chuvosos, quando os índices de qualidade da água in natura são piores e pode-se adotar o tratamento convencio-nal apenas em ocasião de tempo de pouca chu-va, pois nesses períodos diminuem as concen-trações de contaminantes nas águas.

Finalizando, pode-se concluir que a siste-mática de avaliação dos padrões de potabilidade das águas pelo IQA se caracteriza como um indicativo de contaminação que pode ser utili-zado, mas com certa precaução, no diagnóstico e prognóstico dos problemas ambientais em uma pequena (micro) bacia hidrográfica.

Referências

COMPANHIA DE TECNOLOGIA DE SANE-AMENTO AMBIENTAL. Modelo

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CONSELHO NACIONAL DO MEIO AMBI-ENTE. Resolução n. 20 de 18 de junho de 1986. Classifica as águas doces, salobras e salinas do

Autores

Julio Caetano Tomazoni, geógrafo, doutor em Geologia Ambiental, professor do Cefet - PR - Unidade de Ensino de Pato Branco. André Virmond Lima Bittencourt, engenheiro químico, doutor em Geologia, professor do curso de Geologia da UFPR. Ernani Francisco da Rosa Filho, geólogo, doutor em Geologia, professor do curso de Geologia da UFPR. Luiz Eduardo Mantovani, geólogo, doutor em Geologia, território nacional, em nove classes, segundo seu

uso preponderante. Diário Oficial da

Repúbli-ca Federativa do Brasil, Brasília, 1986.

ESTEVES, F. de A. Fundamentos de

limnologia. 2. ed. Rio de Janeiro: Interciência,

1998.

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WHITE, I. D.; MATERSHEAD D. N.; HARRISON S. J. Environmental systems. 2 nd_{. Londres: Chapman & Hall, 1992.} TOMAZONI, J. C. Morfodinâmica e

trans-porte fluvial no Sudoeste do Estado do Paraná por método de levantamento de microbacias hidrográficas através de geoprocessamento.

Curitiba, 2003. 279 f. Tese (Doutorado em Ge-ologia Ambiental) – Setor de Ciências da Ter-ra, Universidade Federal do Paraná.

a falta de

manejo

adequado dos

dejetos de

suínos

contamina a

rede de

drenagem