II-286 AVALIAÇÃO DO POTENCIAL DE DISSEMINAÇÃO DE METAIS PESADOS ATRAVÉS DA RECICLAGEM AGRÍCOLA DE BIOSSÓLIDOS NO PARANÁ: QUANTIFICAÇÃO DE ELEMENTOS EM LODOS
Eduardo Sabino Pegorini
Eng. Agrônomo, MSc. em Agronomia (UFPR), Integrante do Grupo de Coordenação do Programa de Reciclagem Agrícola do Lodo de Esgoto, pesquisador bolsista pela
Companhia de Saneamento do Paraná – SANEPAR/GECIP.
Milene França
Eng. Civil, MSc. em Engenharia Ambiental (UFSC), Integrante do Grupo de Coordenação do Programa de Reciclagem Agrícola do Lodo de Esgoto, pesquisadora bolsista pela Companhia de Saneamento do Paraná – SANEPAR/GECIP.
Cleverson Vitório Andreoli (1)
Eng. Agrônomo, Dr. em Meio Ambiente e Desenvolvimento (UFPR), Professor da UFPR e da FAE Business School, Eng. de Desenvolvimento e Coordenador Técnico do Programa de Reciclagem Agrícola do Lodo de Esgoto e do Programa Interdisciplinar de Pesquisas de Gerenciamento de Mananciais da Companhia de Saneamento do Paraná –
SANEPAR/GECIP.]
Rossana Baldanzi Fowler
Eng. Agr. MSc em Agronomia (UFPR), Eng. do depto de Tecnologia Ambiental/CEP.- Instituto Ambiental do Paraná (IAP).
Endereço(1): SANEPAR/GECIP R. Engenheiros Rebouças, 1376 – Rebouças – Curitiba / PR
CEP: 80215-900 – Brasil - Tel: +55(41) 330-3238 – Fax: +55(41) 333-9952. E-mail: c.andreoli@sanepar.com.br
Apesar de todo o desenvolvimento científico e tecnológico gerado nos últimos anos, a disposição final do lodo de esgoto continua representando a nível mundial um problema de grande complexidades e alto custos. O problema tende a acentuar-se significativamente com o aumento de produção previsto com a expansão das redes de coleta de efluentes e melhoria de eficiência das ETEs. No estado do Paraná a melhoria da infra-estrutura de saneamento deverá ampliar a produção do resíduos das atuais 10.500 Mg M.S./ano para aproximadamente 18.000 Mg M.S./ano em 2 anos, que deverão ser adequadamente dispostos. A principal alternativa de disposição empregada atualmente no Paraná é a reciclagem agrícola, seguindo as diretrizes da Instrução Normativa do Instituto Ambiental do Paraná (IAP). Em muitos países, e mesmo em alguns estados do Brasil , a presença de metais pesados é um dos entraves mais fortes à reciclagem agrícola do lodo de esgoto. Tendo em vista esta premissa e a pouca certeza sobre o comportamento dos elementos traço no meio edáfico, a avaliação do conteúdo de metais pesados em biossólidos deve constituir etapa preliminar e indispensável do processo de avaliação da viabilidade e planejamento do uso agrícola. Este trabalho tem por objetivo caracterizar o perfil químico dos lodos de esgoto produzidos pela SANEPAR e avaliar o potencial de contaminação de solos devido ao uso do lodo como insumo agrícola.
Foram realizadas coletadas de amostras de lodo de esgoto de 67 ETEs caracterizando os lodos produzidos em todas as regiões do estado. Os elementos presentes em maiores teores verificou-se a seguinte seqüência: Fe>Al>Ca>P>Ti>Mg>K>Na>Zn>Mn
>Ba>Cu>Cr>Pb>Ag>Ni>Co>Mo>As>Hg. Observou-se que mais de 90% das a mostras analisadas apresentaram significativamente inferiores (teores menores que de 50%) aos limites máximos definidos pela IN do IAP, pela Diretiva da CEE e pela EPA. Entre os metais monitorados nestas legislações, o Zn e o Cu foram os elementos encontrados em maior abundância. Os elementos observados em níveis inadequados foram Zn (3 ETEs), Mo (3 ETEs), Cr (1 ETE), Ni (1 ETE) e Pb (1 ETE). Em nenhuma das ETEs foram encontrados mais de um elemento acima dos níveis críticos. Os elementos Ar, Se e Mo foram observados em faixas adequadas para utilização agrícola dos lodos.
O controle de metais presente no biossólidos é o passo inicial de um programa de reciclagem, visando a minimização do acúmulo destes elementos no solo, resultado da aplicação sucessiva de material contaminado.
Palavras-chave: lodo de esgoto, contaminação química, metais pesados, uso agrícola, biossólidos
INTRODUÇÃO
A disposição final do lodo de esgoto vem se caracterizando como um dos problemas ambientais urbanos mais relevantes da atualidade, e que cresce diariamente tanto em países desenvolvidos quanto naqueles em desenvolvimento, como reflexo da ampliação das redes de coleta e incremento dos níveis de tratamento.
O lodo constitui o principal subproduto do processo de depuração das águas residuárias, tratando-se de um resíduo altamente poluente cuja disposição inadequada, questiona a própria efetividade das ações de saneamento.
No Estado do Paraná, a questão representa um problema emergente impulsionado pelas políticas de expansão das redes de coleta, implantação de novas estações de tratamento de esgoto e a operação efetiva dos sistemas já instalados, que vem ocorrendo nos últimos anos. A SANEPAR é a principal operadora dos serviços de saneamento no estado, atendendo a 7,8 milhões de habitantes em 342 municípios do estado. O tratamento de efluentes atende atualmente a 3,5 milhões de habitantes (43,9% da população estadual) em 127 municípios (Relatório Administração SANEPAR, 2002). O índice relativo de tratamento do esgoto coletado em 2002 atingiu 95,6%, contra 64% em média no Brasil. Estimativas com base em dados operacionais apontam uma produção atual de lodo no estado da ordem 880 t
M.S./mês, concentrada principalmente na Região Metropolitana de Curitiba e nos grandes centros regionais do Estado: Londrina e Região Metropolitana, Cascavel, Ponta Grossa, Toledo, Guarapuava, Paranavaí, Maringá e Foz do Iguaçu. Estes resíduos, quando não tratados e adequadamente dispostos, constituem uma permanente ameaça à saúde pública e ao meio ambiente, além de representar um problema complexo e de elevados custos na operação das ETEs.
Visando equacionar os problemas ambientais e operacionais da gestão do lodo, a SANEPAR, vem desenvolvendo desde 1988 um amplo programa de pesquisa para viabilizar e implantar uma alternativa adequada para disposição do lodo produzido. Estes estudos apontaram a reciclagem agrícola como a melhor opção sob os aspectos econômico e ambiental para o contexto regional do Paraná, e embasaram o desenvolvimento de programas de reciclagem implantados com sucesso e aprovação do órgão ambiental e da população em Curitiba, em setembro de 2000, e Foz do Iguaçu, em janeiro de 2002. Outros projetos estão em avaliação e implementação em Ponta Grossa e Guarapuava.
Com os resultados positivos obtidos nestes projetos, a SANEPAR pretender difundir a reciclagem agrícola como principal alternativa de disposição para o lodo gerado nos
sistemas de tratamento sob sua operação. No entanto, ainda que o lodo represente um adubo de excelente qualidade, é também ponto de concentração de diversos poluentes químico, orgânicos e organismos patogênicos, que devem ser controlados para o uso agrícola. O processo de reciclagem exige, a definição de critérios que garantam a segurança do uso e assegurem uma relação duradoura entre as empresas de saneamento e os agricultores, potenciais beneficiários da atividade. A necessidade de adequação do problema não pode considerar a disposição na agricultura apenas como uma forma de equacionar um problema eminentemente urbano. A reciclagem na agricultura exige a produção de um insumo de qualidade, garantindo a adequação do produto ao uso agrícola, a definição de restrições de uso aos solos e de alternativas técnicas que proporcionem ao agricultor maior produtividade e rentabilidade com segurança ambiental e sanitária.
Tecnicamente o lodo de esgoto caracteriza-se como uma suspensão de sólidos orgânicos e em menor proporção, inorgânicos, de concentração média variando entre 1 e 5%, cuja composição e quantidade dependem da const ituição do esgoto e dos processos de
tratamento empregados. Quanto maior a eficiência do sistema de tratamento, maior a produção de lodo e a concentração de contaminantes, que co-precipitam junto aos flocos biológicos e aumentando os teores metais pesados, compostos orgânicos complexos e organismos patogênicos.
Como o conteúdo de metais pesados nos biossólidos, em geral, é superior ao encontrado nos solos, e seus limites de toxicidade para plantas e animais são bastante estreitos, torna-se necessário o aco mpanhamento constante da qualidade do lodo e das quantidades destes elementos aplicados através de sua utilização agrícola.
Em muitos países, e mesmo em alguns estados do Brasil, a presença de metais pesados no lodo é um dos maiores entraves à utilização do resíduo de forma benéfica. Em pequenas quantidades alguns destes elementos são benéficos e indispensáveis para o
desenvolvimento vegetal e/ou animal, no entanto em quantidades superiores podem ser tóxicas, e, ao contrário dos patógenos e dos compostos orgânicos usuais no lodo, podem acumular no solo e tornar-se disponíveis para as plantas com o tempo (BERTON, 2000). Devido as poucas certezas sobre a dinâmica dos elementos adicionados ao meio edáfico através do lodo (MATIAZZO-PREZOTTO e GLÓRIA, 2000), os níveis aplicados devem ser rigorosamente controlados, particularmente sob as condições de clima tropical,
característico do Brasil, que expõem o solo a um intenso intemperismo e alta velocidade de degradação da matéria orgânica.
Segundo KABATA-PENDIAS e PENDIAS (1992), a concentração de metais pesados no solo tem aumentado em escala global com o acréscimo da atividade agrícola e industrial. No Paraná, as principais fontes de contaminação de solos agrícolas por metais pesados são estercos, fertilizantes fo sfatados, calcário e fungicidas originados da própria atividade agrícola e poeira e fumaça em áreas próximas a indústrias e grandes centros urbanos (MIYAZAWA et al., 1999), e mais recentemente a introdução dos lodos gerados em ETEs como fertilizante/condicionador dos solos.
Quando aplicados ao solo a partir de lodos, estes elementos podem ser solubilizados e, lixiviados ou disponibilizados para as plantas através da mineralização da matéria orgânica e da solubilização das formas minerais pressentes no lodo (CLAPP et al., 1986), podendo aumentar a concentrações dos metais pesados no solo e os riscos de efeitos nocivos à plantas, animais e em menor escala ao homem. O manejo de biossólidos em regiões de clima tropical deve levar em consideração o poder diferenciado de acumulação de metais dos solos e a possibilidade de liberação dos mesmos com a variação das propriedades químicas do solo, especialmente pH.
A caracterização dos biossólidos quanto ao conteúdo de metais pesados deve constituir etapa preliminar e indispensável do processo de análise da viabilidade do uso agrícola. A nível mundial, há uma tendência nas normativas que regulamentam a atividade pela exigência de padrões de qualidade de lodos, especialmente em relação a contaminação química (metais pesados e compostos orgânicos) mais restritivos, atendendo a pressões sociais e ambientais, que em muitas regiões vêm questionando a prática de utilização destes resíduos em solos agrícolas. Como resultado estas pressões resultaram na redução dos
níveis de metais nos lodos, buscando adequá- los às legislações e viabilizar a disposição em solos agrícolas, menos onerosa para as empresas de saneamento (GSCHWIND et al., 1992). O controle de contaminantes nos biossólidos, neste sentido, pode ser entendido como o passo inicial de um programa de reciclagem, visando a minimização dos riscos ambientais e do acúmulo destes elementos no solo através de aplicações sucessivas.
OBJETIVOS Objetivo Geral
Avaliar o grau de contaminação com metais pesados dos lodos de esgoto produzidos pelas ETEs operadas pela SANEPAR no Estado do Paraná visando identificar lodos com potenciais limitações ao uso agrícola e propor medidas de adequação e redução dos níveis de contaminação nas Estações que não atendem às diretrizes normativas.
Objetivos específicos
Avaliar a concentração dos elementos Cd, Cu, Cr, Pb, Ni, Zn, Hg considerados de maior risco pela legislação estadual e internacional para utilização agrícola dos lodos produzidos pela SANEPAR.
Avaliar contaminação dos lodos de esgoto produzidos no Paraná com As, Se e Mo e a necessidade de inclusão destes elementos nos critérios normativos, atendendo a solicitação do Instituto Ambiental do Paraná.
Avaliar a concentração de outros elementos potencialmente tóxicos nos lodos: Be, Ba, Ag, Sb, V.
MATERIAL E MÉTODOS
Foram amostradas as 67 principais ETEs operadas pela SANEPAR no Estado do Paraná, caracterizando lodos produzidos em todas as regiões do estado. O projeto se propunha a realizar três amostragens por ETE (abril – julho de 2001, outubro a dezembro de 2001 e março a julho de 2002), objetivando caracterizar flutuações nas concentrações destes elementos no lodo ao longo do ano. No entanto, em função da baixa carga orgânica
aplicada as ETEs em operação a menos de 3 anos, a freqüência de realização descartes nos sistemas foi insuficiente para atender a esta proposta. Assim foram realizadas coletas quando se dispunha de material descartado, realizando-se apenas 2 amostragens, a primeira e a terceira, na maioria das ETEs. Em alguns sistemas foi possível a realização das 3 amostragens. O número de amostras analisadas totalizou 163.
As amostras foram coletadas em sacos plásticas e enviadas para análise no laboratório LAKEFIELD GEOSOL LTDA, certificado pelos institutos: INMETRO, ABS "quality evaluation" e "Dutch Council". A análise foi realizada através de digestão úmida com os seguintes procedimentos:
a) secagem de amostra a 60 ºC e em estufa por 24 h e moída a 150 mesch,. b) Adicionar 5 ml de ácido nítrico, levar a chapa elétrica até secar.
c) Adicionar 20 ml de ácido clorídrico, 1.0 ml de ácido nítrico e 1.0 ml de ácido perclórico e levar a chapa elétrica até secar, repetir processo mais uma vez.
d) Retomar com água régia 10%, adicionando 20 ml deixar abrir e reduzir até o volume chegar a 10 ml.
e) Transferir para tubo de ensaio de 25 ml e aferir com água régia 10%.
A determinação dos elementos Cd, Cu, Ni, Pb, Zn, Mo e Cr foi realizada com equipamento do tipo ICP, com limite de detecção de 3 ppm. Os elementos As e Se foram analisados através da metodologia de Geração de Hidretos e quantificados através de absorção atômica, com limite de detecção de 1 ppm. Para o Hg a metodologia utilizada foi Geração de Vapor Frio e leitura em absorção atômica, com limite de detecção de 50 ppb para Hg. O limite de detecção do método para os elementos Ag, Be, Co, Sc, Sr, V, Y, Zr é 3 ppm, 20 ppm para Bi e 10 ppm para B.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Principais constituintes minerais observados nos lodos do Paraná
A concentração dos elementos minerais avaliados seguiu a seguinte tendência Fe>Al> Ca>P>Ti>Mg>K>Na> Zn >Mn >Ba>Cu>Cr>Pb>Ag>Ni>Co>Mo>As>Hg. A tabela 1 apresenta os teores médios dos elementos encontrados em maiores quantidades nos lodos de esgoto de ETEs no Paraná.
Tabela 1. Parâmetros estatísticos dos elementos encontrados em maior concentração nos lodos do SANEPAR
Elementos Fe
Al Ca
P P2O5 Ti Mg K K2O Na Mn Estatística % Média 4,26 3,92 0,83 0,55 1,27 0,31 0,25 0,18 0,22 0,07 0,05 Desvio padrão
1,37 0,63 0,48 0,34 0,77 0,32 0,16 0,18 0,21 0,07 0,05 Coeficiente de variação 32,20 16,07 57,91 60,99 60,99 101,52 63,55 95,36 95,36 91,39 88,39 Mínimo
1,40 2,40 0,10 0,18 0,41 0,01 0,06 0,03 0,04 0,01 0,01 25% 3,40 3,40 0,55 0,43 0,98 0,07 0,17 0,07 0,08 0,03 0,03
Mediana 4,10 3,90 0,77 0,50 1,15 0,18 0,22 0,12 0,14 0,05 0,04 75% 5,18 4,40 0,97 0,59 1,35 0,45 0,31 0,22 0,26 0,11 0,06
Máximo 9,10 5,60 4,14 3,90 8,93 1,50 1,30 0,95 1,14 0,39 0,34
Os elementos Fe e Al apresentaram as maiores concentrações nos lodos, com teores bastante elevados, sugerindo grande contribuição de material mineral, uma vez que poucas ETEs fazem uso de produtos a base destes elementos no processamento do lodo, como FeCl3 ou Al2(SO4)3, e realizam desaguamento através de leitos de secagem. A
contribuição mineral é confirmada pelos teores de Ti, quinto elemento em maior concentração (tabela 01), constituinte significativo de minerais de rochas e solos (KABATA-PENDIAS e PENDIAS, 1992).
Estes resultados sugerem problemas de infiltração e ligações de galerias pluviais em redes de coleta de esgoto, que carreiam partículas de argila e minerais para os sistemas de tratamento, causando problemas operacionais para remoção em desarenadores. Estes elementos, no entanto, não representam riscos para a utilização agrícola, uma vez que são elementos abundantes nos solos, de solubilidade limitada em pH próximo à neutralidade e presentes no lodo normalmente em formas estáveis.
A concentração dos elementos considerados nutrientes (P, K, Ca, Mg) demonstram de forma preliminar, o potencial do lodo como fonte de fósforo (P), embora com teores
significativamente inferiores aos teores apontados no lodo aeróbio gerado pela ETE Belém, princip al ETE do estado do Paraná: 0,72 % de P em média no ano de 2002. O potássio, como esperado, entre os elementos nutrientes, é mais carente no lodo, com teores inferiores
ao Ca e Mg; sendo muito solúvel, normalmente permanece no meio líquido sendo perdido nos processos de desaguamento do lodo.
O Na foi observado em concentrações baixas, dentro das expectativas, mas alertam para a necessidade de cuidados para problemas potenciais com salinização de solos em aplicações volumosas e consecutivas.
As tabelas 2 e 3 apresentam os elementos encontrados em concentrações menores. Os elementos mais freqüentemente encontrados no lodo são: As, Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, Fe, Co, Mn, Mo, Hg, Se e Zn (BERTON, 2000; SILVA et al, 2001; MIYAZAWA et al., 1999). Destes, Cu, Fe, Mn, Mo, Ni e Zn satisfazem os critérios de essencialidade para as plantas, o Co é importante para as bactérias fixadoras de nitrogênio e para os animais são importantes: Co, Cr, Cu, Fe, Mn, Mo e Zn (BERTON, 2000). Dos contaminantes, o Cd é o mais
rigidamente limitado em legislações internacionais, em função dos limites de toxicidade do elemento serem mais restritos para animais do que para as plantas (BONNET, 1995). Também são considerados de grande risco Hg, Pb, Ni, Cr.
Tabela 2. Teores (ppm) médios, máximos e mínimos dos elementos atômicos encontrados em menor abundância nos lodos do Paraná
Elementos Zn Mn Cu Cr Pb Ni Co Mo As Hg Estatística Ppm
média 706,32 519,02 222,09 146,09 133,56 37,79 23,24 7,00 7,48 2,49 desvio padrão 572,77 462,89 122,64 266,18 121,67 43,56 20,52 5,95 4,26 1,95 Coef. variação 81,09
89,19 55,22 182,20 91,10 115,27 88,32 84,94 57,03 78,33 mínimo 93,00 100,00 48,00 27,00 42,00 9,40 8,10 3,10 1,00 0,09 25% 392,00 300,00
136,00 61,00 78,00 23,00 12,50 4,00 4,00 1,13 mediana 586,00 400,00 198,00 84,00 98,00 29,00 17,00 5,20 6,00 1,90 75% 826,00 600,00 270,50 151,50
125,00 37,00 26,00 6,90 10,00 3,43 máximo 4.792,00 3.400,00 671,00 2.929,00 827,00 464,00 144,00 40,00 23,00 11,33
Cd, Se e B raramente foram observados em teores acima do limite de detecção (3 ppm, 1ppm e 10 ppm). O Se e B foram observados acima destes limites apenas em duas ETEs cada, e em limites bastante baixos (1 ppm para o Se e 11 e 53 ppm no caso do B). Os teores dos demais elementos avaliados apresentaram-se dentro da faixa de variação apontada pela literatura. ALLOWAY (1993) encontrou variações da ordem de 1 a 3.410 ppm para Cd, 8 a 40.600 ppm para Cr, 50 a 8.00 ppm para Cu, 01,1 a 55 ppm para Hg, 6 a 5.300 ppm para Ni, 29 a 3.600 ppm para Pb e 91 a 49.000 ppm para Zn.
Tendo em vista a deficiência dos solos brasileiros em micronutrientes, alguns autores como MIYAZAWA et al. (1999) entre outros, argumentam a possibilidade e o interessante do emprego estratégico de materiais ricos nestes nutrientes como fonte de liberação gradativa destes elementos.
Tabela 3. Teores (ppm) médios, máximos e mínimos dos elementos atômicos considerados de menor importância nos lodos do Para ná
Elementos Ba V Zr Sr Ag La Bi Y Li Sc Be Estatística Ppm Média 262,08 116,92 60,50 58,00
39,73 35,00 < 20 15,26 13,42 8,88 < 3 Desvio padrão 125,11 62,59 55,21 30,51 47,72 10,00 9,06 7,30 4,24 Coef. Variação 47,74 53,53 91,26 52,60 120,10
28,57 59,35 54,42 47,75 Valor mínimo 49,00 23,00 3,20 7,00 3,20 20,00 3,40 4,00 3,20 25% 164,50 61,50 12,00 38,00 8,90 28,00 9,55 8,45 5,30
Mediana 253,00 114,00 30,00 50,00 23,00 33,00 13,00 11,00 8,40 75% 322,50 159,50 103,00 68,00 43,00 41,00 19,00 17,00 12,00 Máximo 707,00 291,00
311,00 178,00 240,00 67,00 68,00 58,00 20,00
As concentrações dos elementos apresentados na tabela 3 raramente são avaliadas em lodos de esgotos. Diferente dos metais normalmente monitorados, a maioria dos lodos
apresentam concentrações destes elementos em níveis inferiores aos verificados em solos (KABATA-PENDIAS e PENDIAS, 1992) e respeitadas as diretrizes definidas quanto a dosagens de aplicação, não são esperados problemas com as adições destes elementos nos solos.
O Ba raramente é reportado em níveis tóxicos para plantas e naturalmente é observados em concentrações entre 400 e 1200 ppm em solos. O Vanádio é oriundo geralmente de
processos industriais de purificação de minerais e combustíveis, sendo observado em solos na faixa de 100 a 250 ppm. Casos de toxidez de Zr estão relacionados a sais solúveis e verificadas principalmente em raízes, demonstrando um mecanismo de barreira que minimiza a transferência através da cadeia alimentar. As concentrações médias em solos variam de 20 a 500 ppm. O Sr é rapidamente absorvido pelas plantas quanto na solução do solo, sendo no entanto bastante inibido pelos elementos Ca, Mg, K e Na, que normalmente apresentam-se em concentrações significativas em solos cultivados.
Em alguns países as concentrações de Bi nos lodos são considerados fonte de contaminação para solos (KABATA-PENDIAS e PENDIAS, 1992). Nos lodos do Paraná o elemento não foi detectado, assim como o Be, outro elemento considerado potencialmente perigoso por pesquisadores. O Be é facilmente quelado pela matéria orgânica e concentrações tóxicas do elemento no solos são apontadas em faixas de 10 a 50 ppm (ALLOWAY, 1993).
Segundo KABATA-PENDIAS e PENDIAS (1992) o Li é um elemento de grande disponibilidade para as plantas, e normalmente presente nos solos em níveis de 6 a 100 ppm. Os lodos, portanto representam pouco risco devido a adições pouco representativas e das baixas concentrações. O Yitrio é um elemento pouco absorvido pela matéria orgânica e normalmente presente nos solos em concentrações de até 150 ppm, bastante superior ao verificado nos lodos avaliados neste trabalho.
Os lodos paranaenses apresentaram teores de Ag superiores aos valores médios em solos (de 0,03 a 0,09 ppm). As principais fontes de contaminação são processos industriais de galvanoplastia, fotografia e fabricação de espelhos (USEPA, 1987).
Síntese dos níveis de contaminação dos lodos de ETEs no Paraná
Em nível normativo, os contaminantes químicos do lodo de esgoto são subdivididos entre compostos orgânicos e metais pesados. Mundialmente os elementos monitorados pelas diretrizes que regulamentam a utilização agrícola do lodo são Cd, Cu, Cr, Pb, Ni, Zn e Hg (comunidade européia), algumas normativas incluem ainda Ar, Se e Mo em conjunto (CFR part 503) ou individualmente (Alemanha).
A tabela 4 apresenta os resultados médios, máximos e mínimos destes elementos nas amostras de lodo coletadas, e sua distribuição em faixas de variação relativas aos máximos teores admitidos pela Instrução Normativa para Reciclagem Agrícola de Lodo de Esgoto do IAP (norma vigente no Paraná), para os elementos Cd, Cu, Cr, Pb, Ni, Zn e Hg, nos lodos classe "A" nos EUA (USEPA) para Ar e Se e o do Se, segundo a diretiva Francesa, as normativas mais restritivas para estes elementos. Os valores de quartil estão dispostos na tabela 02.
Tabela 4. Distribuição percentual das amostras segundo faixas dos limites normativos de referência, média, desvio padrão, teores máximo e mínimo observados em lodos de ETEs do Paraná.
Elemento
Norma de Referência Padrão da Referência
Percentagem valor referência Média Desvio Padrão Máximo Mínimo <50% < 80% <100% >100%
Hg IAP – Pr 16 ppm 98,77% 100,00% 100,00% 0,00% 2,47 1,93 11,33 0,093 Cd IAP – Pr 20 ppm 100,00% 100,00% 100,00% 0,00% < 3,00 - - - Cr
IAP – Pr 1000 ppm 96,91% 98,14% 98,14% 1,85% 145,44 266,87 2.929,00 27,00 Cu IAP – Pr 1000 ppm 93,83% 100,00% 100,00% 0,00% 221,78 122,96 671,00 48,00 Ni IAP – Pr 300 ppm
97,53% 99,38% 99,38% 0,62% 37,83 43,70 464,00 9,40 Pb IAP – Pr 750 ppm 94,44% 97,53% 99,38% 0,62% 131,28 118,50 827,00 42,00 Zn IAP – Pr 2500 ppm 90,12%
95,68% 96,91% 3,09% 703,73 573,62 5.000,00 93,00 Ar USEPA 41 ppm 98,15% 100,00% 100,00% 0,00% 7,45 4,27 23,00 1,00 Se FRANÇA 100 ppm 100,00% 100,00% 100,00%
0,00% < 1,00 - - - Mo USEPA 18 ppm 90,12% 94,44% 96,91% 3,09% 5,15 4,05 32,00 3,00
Observa-se que mais de 90,12% das amostras apresentaram todos os elementos analisados em concentração significativamente inferiores (teores menores que de 50%) aos limites máximos definidos pela normatização (IN do IAP, pela Diretiva da CEE e para o lodo classe A ("exceptional quality") definido pela EPA.), confirmando a excelente qualidade dos lodos produzidos no Paraná e o baixo risco ambiental com sua utilização na agricultura, desde que respeitados os limites cumulativos destes elementos nos solos e as taxas de aplicação.
No Paraná a grande discrepância entre os teores de metais pesados nos solos (SOUZA et al. 1996, ANDREOLI, 1999, LUCHESI, 1997; HENNEBERG, 2000), fenômeno associado a grande diversidade litoestratigráfica e a falta de estudos a este respeito no Estado, têm dificultado a definição de limites restritivos para estes metais que pudessem garantir a
segurança da aplicação do lodo em todos os solos do Estado (ANDREOLI e PEGORINI, 2000). Neste sentido a I. N. do IAP restringe a adição de metais ao solos através de fixação da taxa máximas de aplicação de lodo de 50 t MS / ha. Nos níveis de metais observados nestes lodos, este parâmetro garante com segurança a manutenção da qualidade dos solos da áreas que fazem uso do resíduo.
Coerente com dados de literatura (MIYAZAWA et al., 1999) o Zn e o Cu foram os
elementos encontrados em maior abundância nos lodos de ETE no Paraná. No entanto, são micronutrientes presentes em níveis baixos na maioria dos solos paranaenses,
principalmente o Zn (MIYAZAWA et al., 1999). Assim, o lodo pode ser encarado como fonte alternativa de Zn e Cu, além de outros macro e micronutrientes. CHANEY et al. (1983) verificou correção de deficiências de Cu em solos com o uso de lodo. A seqüência de concentrações seguiu a seguinte tendência: Zn>Cu> Cr>Pb>Ni>Mo>As>Hg=Cd>Se. Apenas nove entre as 63 ETEs avaliadas apresentaram algum dos elementos acima dos limites definidos pela Instrução Normativa do IAP, que estabelece os critérios para reciclagem agrícola do lodo no Paraná. Os elementos observados em níveis inadequados foram Zn (3 ETEs), Mo (3 ETEs), Cr (1 ETE), Ni (1 ETE) e Pb (1 ETE). Em nenhuma das ETEs avaliadas foi observado mais de um elemento acima dos níveis críticos. Entre os elementos considerados mais perigosos, e de nenhum benefício quando do uso agrícola do lodo, observa-se que o Cádmio (Cd), contaminante mais rigidamente limitado em
legislações internacionais não foi encontrado em nível superior ao limite de determinação em nenhuma das ETEs analisadas, assim como os níveis de Selênio (Se).
Estes resultados confirmam a efetividade da política do Instituto Ambiental do Paraná (IAP), de exigir o tratamento dos efluentes industriais antes do seu lançamento em rede coletora e pela Companhia de Saneamento do Paraná (SANEPAR) de estabelecer
parâmetros bastante restritivos em relação ao recebimento de esgoto e lodo industriais em rede coletora e na própria ETE.
Variabilidade da concentrações de metais as entre amostragens
Neste estudo foram observadas variações significativas de metais pesados entre as amostragens apenas para Zn, Cr, Cu e Pb. Entre ETEs a variabilidade foi bastante
acentuada, principalmente para os elementos com concentração inferior a 1.000 ppm, como pode se observar pelos coeficientes de variação elevados nas tabelas 1,2 e 3. As descargas industriais nas redes de coleta são responsáveis tanto pelos níveis elevados de metais em algumas ETEs como pela variação dos elementos entre as amostragens.
Entre os elementos encontrados em concentração superior aos limites normativos o Zn, excedendo em 3 ETEs, em uma destas nas três amostragens realizadas, demonstrando a necessidade de adoção de medidas de controle de descargas industriais imediata nestes sistemas.
O monitoramento do lodo pode ser utilizado como instrumento de avaliação da qualidade das descargas industriais e determinar a necessidade de implementação de um programa de fiscalização mais rígido para cada sistema de coleta.
Avaliação da necessidade de monitoramento do As, Se e Mo
Os resultados obtidos neste trabalho demonstram que os níveis de Ar nos lodos destas ETEs encontram-se em faixa adequada para utilização agrícola, com 100% dos lodos com concentrações inferiores a 80 % do limite normativo e 98% inferior a 50 % deste
parâmetro.
O Se verificado acima de 1ppm em apenas 2 amostras, quando o parâmetro adotado pela normativa francesa restringe a aplicação apenas em lodo com mais de 100 ppm do elemento.
Em relação ao Mo, embora tenha sido verificado acima dos limites em 3 ETEs, a
permanência do elemento entre os parâmetros normativos está sendo questionada nos EUA, único país que o monitora em lodos. O parâmetro normativo utilizado do neste trabalho, 18 ppm, foi recentemente aumentado para 75 ppm, o que colocaria todas as ETEs na faixa inferior a 50% do parâmetro normativo.
O Mo constitui ainda um micronutriente encontrado com freqüência em níveis baixos ou deficitários nos solos Paranaenses, podendo o lodo contribuir de forma significativa na correção de deficiências para as plantas, normalmente corrigidas com insumos minerais de alto custo.
CONCLUSÕES
Os resultados obtidos neste trabalho confirmam a excelente qualidade dos lodos produzidos nas ETEs operadas pela SANEPAR e seu potencial para uso como insumo agrícola e fonte de macro e micronutrientes: mais de 95 % das amostras analisadas apresentaram teores de metais inferiores a 80 % dos limites normativos do IAP, da CEE e dos EUA.
Entre os elementos mais perigosos presentes nos lodos de esgoto no Paraná, Cu e Zn apresentam as maiores concentrações sem contudo limitar a utilização na agricultura, podendo o lodo ser utilizado visando corrigir deficiências destes elementos nos solos. Os elementos Ar, Se e Mo foram observados em faixas adequadas para utilização agrícola. A concentração dos elementos seguiu a tendência: Fe>Al>Ca>P>Ti>Mg>K>Na>Zn>Mn >Ba>Cu>Cr>Pb>Ag>Ni>Co>Mo>As>Hg.
Foram observadas concentrações elevadas de Fe, Al e Ti, indicando contribuição elevada de material mineral nos lodos.
As concentrações dos elementos Ba, V, Zr, Sr, Ag, La, Bi, Y, Sc, Be, foram em geral semelhantes aos observados em solos agrícolas e portanto nas quantidades adicionadas
através do lodo não devem resultar em problemas ambientais, desde que respeitadas as taxas de utilização.
Os teores excedentes de Zn, Pb, Cr, Ni e m algumas ETEs demonstram a necessidade de um programa de monitoramento contínuo de descargas industriais nas redes de esgoto
doméstica, como medida fundamental para assegurar a qualidade dos lodos.
O monitoramento deve estar vinculado a medidas de intervenção de ordem operacional por parte do prestador de serviço saneamento, visando além de valorizar o uso agrícola do lodo, evitar a disposição de lodos de qualidade inadequada e controlar a qualidade dos despejos recebidos nas redes de coleta. Para o órgão de meio ambiente representa ainda instrumento operacional das próprias ETEs, contribuindo para a regularização e otimização da operação dos sistemas de tratamento, um problema real e de proporções significativas para as
companhias de saneamento.
BIBLIOGRAFIA
SANE`PAR. Relatório Anual de administração, 2002. Obtido em www.sanepar.com.br em 10/05/2002.
BERTON, R. S. Riscos de Contaminação do Agrossistema com Metais Pesados. In: BETTIOL, W.; CAMARGO, O. A. (ed). Impacto Ambiental do Uso Agrícola do Lodo de Esgoto. Jaguariúna, SP: EMBRAPA Meio Ambiente, 2000. p.259 - 268
MATTIAZO-PREZOTTO, E; GLÓRIA, N. A. Uso de resíduos na agricultura. Apostila da ESALQ. 2000
MIAZAWA, M. GIMENEZ, S. M. N.; FERNANDES, F; OLIVEIRA, E. L.; SILVA, S. M. C. P. Efeito do lo do de esgoto nos teores de metais pesado no solo e na planta. In:
ANDREOLI, C. LARA, A. I.; FERNANDES, F. (orgs). Reciclagem agrícola de lodo de esgoto: transformando problemas em soluções. Curitiba: SANEPAR/FINEP, 1999. p. 204 – 224
KABATA-PENDIAS, A. e PENDIAS, H. Trace elements in soils and plants. Boca Raton: CRC, 1992, 315p.
CLAPP, C. E; STARK, S.A..; CLAY, D.E. e LARSON, W. E.. Sewage suldge organic matter and soil properties. In : CHEN, Y. ; AVNIMELECH, Y. The role of organic matter in modern agric ulture. Amsterdam : M. Nijhoff, 1986.
GSHWIND, J.; HARPER, N. P.; KELADA, N. P; LORDI, D. T. e RICHARDSON, S.. Chemical constituents present in municipal sewage sludge. In: LUE-HING, C. AENZ, D.R. e KUCHENRITHER (ed). Municipal sewage sludge management: processing, utilization and disposal. Water Quality Management Library. p. 69 - 138
SILVA, S. M. C. P.; FERNANDES, F; SOCCOL, V. e MORITA, D. M. Principais contaminantes do lodo. In: ANDREOLI, C.V.; FERNANDES, F. e SPERLING, M. (eds). Lodo de esgotos: tratamento e disposição final. Belo Horizonte: Departamento de
Engenharia Sanitária e Ambiental - UFMG/SANEPAR, 2001 p 69 - 122 BONNET, B. R. P. Diagnóstico da situação e prosição preliminar de sistema de
monitoragem dos impactos ambientais causados pelo uso agrícola do lodo de esgoto no Paraná. Curitiba, 1995. Monografia (Especialização) – Universidade Federal do Paraná. ALLOWAY, B. J. Heavy metals in soils. New York : J. Wiley & Sons, 1993.
