Programa de Pós-Graduação em Gestão e Regulação de
Recursos Hídricos
Felipe de Souza Cruz
Análise da dinâmica espaço-temporal da qualidade da água na Lagoa de
Jacarepaguá-RJ a luz das interferências antrópicas de sua bacia
hidrográfica
Rio de Janeiro
2019
Análise da dinâmica espaço-temporal da qualidade da água na Lagoa de Jacarepaguá-RJ a luz das interferências antrópicas de sua bacia hidrográfica
Dissertação apresentada, como requisito parcial para obtenção do título de Mestre, ao Programa de Pós-Graduação em Gestão e Regulação de Recursos Hídricos, Curso de Mestrado Profissional em Rede Nacional em Gestão e Regulação de Recursos Hídricos (PROF-ÁGUA), na Universidade do Estado do Rio de Janeiro. Área de concentração: Instrumentos da Política de Recursos Hídricos.
Orientadora: Profa. Dra. Claudia Hamacher
Co-orientador: Prof. Dr. Francisco de Assis Dourado da Silva
Rio de janeiro 2019
CATALOGAÇÃO NA FONTE
UERJ / REDE SIRIUS / BIBLIOTECA CTC/C
Bibliotecária responsável: Taciane Ferreira da Silva / CRB-7: 6337
Autorizo, apenas para fins acadêmicos e científicos, a reprodução total ou parcial desta dissertação, desde que citada a fonte.
______________________________________ ______________________
Assinatura Data
C957 Cruz, Felipe de Souza.
Análise da dinâmica espaço-temporal da qualidade da água na lagoa de Jacarepaguá-RJ a luz das interferências antrópicas de sua bacia hidrográfica / Felipe de Souza Cruz. – 2019.
123 f.: il.
Orientador: Claudia Hamacher.
Coorientador: Francisco de Assis Dourado da Silva. Dissertação (Mestrado) - Universidade do Estado do Rio de
Janeiro, Centro de Tecnologia e Ciências.
1. Água – Qualidade – Jacarepaguá, Lagoa de (RJ) – Teses. 2. Controle da Qualidade da água – Jacarepaguá, Lagoa de (RJ) – Teses. 3. Demografia – Aspectos ambientais – Teses. 4. Eutrofização – Teses. 5. Estado trófico - Avaliação – Teses. I. Hamacher, Claudia. II. Silva, Francisco de Assis Dourado da. III. Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Centro de Tecnologia e Ciências. IV. Título.
Análise da dinâmica espaço-temporal da qualidade da água na Lagoa de Jacarepaguá-RJ a luz das interferências antrópicas de sua bacia hidrográfica
Dissertação apresentada, como requisito parcial para obtenção do título de Mestre, ao Programa de Pós-Graduação em Gestão e Regulação de Recursos Hídricos, Curso de Mestrado Profissional em Rede Nacional em Gestão e Regulação de Recursos Hídricos (PROF-ÁGUA), na Universidade do Estado do Rio de Janeiro. Área de concentração: Instrumentos da Política de Recursos Hídricos.
Aprovada em 14 de Maio de 2019. Banca Examinadora:
__________________________________________________ Profª. Drª. Claudia Hamacher (Orientadora)
Instituto de Oceanografia Química - UERJ
__________________________________________________ Prof. Dr. Friedrich Wilhelm Herms
Instituto de Oceanografia Química - UERJ
__________________________________________________ Profª. Drª. Ana Paula Brito
Fundação Getúlio Vargas
Rio de Janeiro 2019
AGRADECIMENTOS
Agradeço primeiramente a Deus e a Nossa Senhora das Graças, pois sem Ele e interseção Dela minha história não poderia ser escrita e eu não seria agraciado com o dom da vida a cada dia.
Agradeço aos meus pais, por todo suporte, todo amor, todos os puxões de orelha, toda paciência e sorrisos a cada conquista e degrau alcançado.
Aos meus amigos que está jornada me presenteou, aos novos que chegaram e aos antigos que permaneceram. Meu muito obrigado a minha melhor amiga e parceira de cafés, Beatriz Marinho, por todo o seu carinho, todo seu apoio e tardes de escrita para que esta dissertação desses passos largos! Também venho agradecer ao meu novo amigo, quase irmão Andrew Teixeira; Deus nos presenteou com esta amizade e a vontade de te bloquear no whatsapp a cada vez que você me perguntava como estava indo a dissertação!
A Suzana Muniz por todo o seu carinho e apoio na fase final desta dissertação, pela sua paciência com minha constante rotina agitada, por me dar abrigo nos momentos de prazos apertados para conclusão deste trabalho e constantes sorrisos a cada momento que passamos juntos, a pouco chegastes e a muito já tens de mim, te adoro!
A Paula, Bióloga do INEA, ela adora ser chamada assim, por toda sua paciência e força nos levantamentos de dados históricos a minha pesquisa. Ao amigo Wallace Pavão pela força e colaboração na procura de dados e acolhimento no estágio, junto a ele todos do INEA que me receberam de braços abertos e me fizeram sentir em casa. Ao amigo Wilson por toda sua colaboração e direcionamento nas ferramentas de ArcGIS, não seria fácil lidar com tantos shapes sozinho, obrigado!
A minha orientadora Cláudia Hamacher por toda sua paciência, sua dedicação e encorajamento para que esta pesquisa pudesse se tornar realidade, e ao CAPES e a ANA pelo apoio ao programa.
E por último, e não menos importante, gostaria de agradecer ao meu amigo Carlos Araujo, que infelizmente teve de se despedir mais cedo. Agradeço a sua inspiração de felicidade, força e luta pela pesquisa brasileira, serás sempre a mim uma inspiração de pesquisador, sonhador e amigo de todos! Agradeço a Deus por ter me dado a oportunidade de ter presenciado a luz da tua amizade.
RESUMO
CRUZ, Felipe de Souza. Análise da dinâmica espaço-temporal da qualidade da água na
Lagoa de Jacarepaguá-RJ a luz das interferências antrópicas de sua bacia hidrográfica.
2019. 123 f. Dissertação (Mestrado Profissional em Rede Nacional em Gestão e Regulação de Recursos Hídricos (PROF-ÁGUA)), Centro de Tecnologia e Ciências, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2019.
Todos os dias, milhões de toneladas de esgoto inadequadamente tratados e efluentes industriais e agrícolas, são despejados nas águas do mundo. Todos os anos, lagos, rios e deltas absorvem o equivalente ao peso de toda a população humana (cerca de sete bilhões de pessoas) na forma de poluição. A Lagoa de Jacarepaguá localiza-se no Complexo Lagunar de Jacarepaguá, situado no município do Rio de Janeiro, possui a maior área de drenagem do complexo com 102,8 km². Essa lagoa é imprópria para banho, pesca e prática de esportes náuticos devido à poluição de suas águas. A região de seu entorno compreende mais de 300 mil habitantes distribuídos em 7 bairros, dentre os principais e mais conhecidos pode-se citar a Barra da Tijuca, Recreio e Jacarepaguá, todos eles com lançamentos de efluentes para a bacia hidrográfica da Lagoa de Jacarepaguá. O presente estudo teve como objetivo compreender a relação histórica entre a evolução da ocupação urbana e do saneamento ambiental do entorno da lagoa e suas possíveis influências na qualidade da água. Para a realização deste estudo foram adotados os dados de qualidade de água do monitoramento sistemático do INEA-RJ, em conjunto com imagens e fotografias aéreas da região do entorno lagoa e suas sub-bacias em um período de 30 anos e com o levantamento de dados demográficos e socioeconômicos históricos da região junto ao IBGE. Com a metodologia adotada foi possível a construção de uma linha temporal para a análise comparativa dos dados e calcular dois índices de qualidade de água para as sub-bacias (IQA-NSF e IQA-CCME) e o Índice de Conformidade para a Lagoa de Jacarepaguá. O presente estudo identificou que a ocupação antrópica é um fator primordial na determinação da qualidade da água ao longo das últimas décadas, sendo que as sub-bacias e a própria Lagoa de Jacarepaguá vem apresentando piora nos índices de qualidade de água a cada período estudado. Conclui-se que é necessário melhorar o sistema de monitoramento de qualidade das águas da região de Jacarepaguá, pois esse apresenta problemas de regularidade de coletas e de parâmetros monitorados. Também deve-se melhorar as políticas de saneamento, preservação e conscientização ambiental das comunidades ao redor da lagoa, com melhor adequação dos terrenos para habitação e tratamento de efluentes, para uma melhor manutenção e preservação dos recursos hídricos.
Palavras-chave: Eutrofização. Monitoramento da qualidade da água. Lagoa de Jacarepaguá. IQA. Evolução populacional.
ABSTRACT
CRUZ, Felipe de Souza. Analysis of the spatiotemporal dynamics of water quality in the Jacarepaguá Lagoon-RJ in light of the anthropic interference of its watershed.2019. 123 f. Dissertação (Mestrado Profissional em Rede Nacional em Gestão e Regulação de Recursos Hídricos (PROF-ÁGUA)), Centro de Tecnologia e Ciências, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2019.
Every day, millions of tons of inadequately treated sewage and industrial and agricultural effluents are dumped into the waters of the world. Every year, lakes, rivers and deltas absorb the equivalent of the entire human population (about seven billion people) in the form of pollution (ANA, 2011). The Jacarepaguá Lagoon is located in the Jacarepaguá Lagoon Complex, at the municipality of Rio de Janeiro, it has the largest drainage area of the complex with 102.8 km² (FEEMA, 2006), is not suitable for bathing, fishing and practicing of water sports due to the pollution of its waters; the region comprises more than 300 thousand habitants distributed in 7 districts, among the main and best known are Barra da Tijuca, Recreio and Jacarepaguá, all of them with effluent releases. The present study aimed to understand the historical relationship between the evolution of urban occupation and environmental sanitation around the lagoon, and its possible influences on water quality, respectively. In order to carry out this study, the water quality data of the systematic monitoring provided by INEA-RJ, together with aerial images and photographs of the surrounding lagoon region and its sub-basins over a period of 30 years, and data collection demographic and socioeconomic characteristics of the region with the IBGE. With this methodology, it was possible to construct a time line for the comparative analysis of the data, and the Water Quality Index (IQA-NSF and IQA-CCME) calculations for the sub-basins and the Conformity Index for the Lagoa de Jacarepaguá-RJ. The present study identified that the ventures situated in its surroundings and in the sub-basins have been considered as important in the determination of the quality of the water over the last decades, as well as factor of importance in the process of eutrophication of this water body, presenting worsening in the water quality indexes for each period studied. It is concluded that there is a need for improvements in water monitoring systems, since it presents a deficiency in the collection regularity, improvements in sanitation policies, preservation and environmental awareness of surrounding communities, better adaptation of land for housing and treatment of effluents, for better maintenance and preservation of water resources.
Keywords: Eutrophication. Water quality monitoring. Lagoa de Jacarepaguá. IQA. Population evolution.
LISTA DE ABREVIATURAS
DBO Demanda bioquímica de oxigênio DQO Demanda química de oxigênio N-KJ Nitrogênio Kjedahl
N-NH4 Nitrogênio amoniacal
N-NO2 Nitrogênio nitrito
N-NO3 Nitrogênio nitrato
OD Oxigênio dissolvido pH Potencial Hidrogeniônico
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Subdivisão de lagunas costeiras segundo a sua geomorfologia... 19
Figura 2 – Classes de enquadramento e respectivos usos e qualidade da água... 24
Figura 3 – Classes de enquadramento das águas-doces e usos respectivos... 25
Figura 4 – Curvas médias de variação de qualidade das águas... 28
Figura 5 – Classificação do índice de Conformidade... 35
Figura 6 – Áreas de Planejamento do Município do Rio de Janeiro... 37
Figura 7 – Localização das Macrobacias Hidrográficas do Município do Rio de Janeiro... 38 Figura 8 – Localização das Sub-bacias Hidrográficas da Bacia de Jacarepaguá... 39
Figura 9 – Cartografia da Baixada de Jacarepaguá... 43
Figura 10 – Bairros e Pontos de Monitoramento inseridos na área de estudo... 55 Figura 11 – Organograma da Geração de Sub-bacias... 56
Figura 12 – Aumento Populacional Total nas Sub-bacias Contribuintes a Lagoa de Jacarepaguá... 62 Figura 13 – Rendimento per capita por bairros nas Sub-bacias da Lagoa de Jacarepaguá, no ano de 2010... 65
Figura 14 – Pontos de Monitoramento do Instituto Estadual do Ambiente - INEA, nas sub-bacias e Lagoa de Jacarepaguá... 67
Figura 15 – Mapa da Sub-bacia Zona dos canais e ponto de monitoramento MN0240... 70
Figura 16 – População x DBO no Ponto MN0240... 71
Figura 17 – População x OD no Ponto MN0240... 71
Figura 18 – População x Fósforo Total no Ponto MN0240... 72
Figura 19 – População x Nitrato no Ponto MN0240... 73
Figura 20 – Sub-bacia Zona dos canais e ponto de monitoramento CM0220... 75
Figura 21 – População x DBO no Ponto CM0220... 76
Figura 22 – População x OD no Ponto CM0220... 77
Figura 23 – População x Fósforo Total no Ponto CM220... 77
Figura 24 – População x Nitrato no Ponto CM0220... 78
Figura 26 – População x DBO no Ponto PN0480... 81
Figura 27 – População x OD no Ponto PN0480... 81
Figura 28 – População x Fósforo Total no Ponto PN0480... 82
Figura 29 – População x Nitrato no Ponto PN0480... 83
Figura 30 – Sub-bacia do Rio Guerenguê, e ponto de monitoramento PV0180... 85
Figura 31 – População x DBO no Ponto PV0180... 86
Figura 32 – População x OD no Ponto PV0180... 86
Figura 33 – População x Fósforo Total no Ponto PV0180... 87
Figura 34 – População x Nitrato no Ponto PV0180... 88
Figura 35 – Comparativo de DBO entre os pontos de monitoramentos estudados nas sub-bacias... 89
Figura 36 – Comparativo de OD entre os pontos de monitoramentos estudados nas sub-bacias... 90
Figura 37 – Comparativo de Fósforo Total entre os pontos de monitoramentos estudados nas sub-bacias... 91
Figura 38 – Comparativo de Nitrato entre os pontos de monitoramentos estudados nas sub-bacias... 91
Figura 39 – Comparativo das Médias de IQA -NSF nos pontos das sub-bacias estudadas... 93
Figura 40 – Comparativo das Médias de IQA-CCME nos pontos das sub-bacias estudadas... 94
Figura 41 – Coliformes Termotolerantes no Ponto JC0342... 97
Figura 42 – Comparativo de DBO nos Pontos JC0341 e JC0342... 98
Figura 43 – Comparativo de OD nos Pontos JC0341 e JC0342... 99
Figura 44 – Comparativo de Fósforo Total nos Pontos JC0341 e JC0342... 99
Figura 45 – Comparativo de Nitrato nos Pontos JC0341 e JC0342... 100
Figura 46 – População x Coliformes Termotolerantes no Ponto JC0342... 101
Figura 47 – População x DBO no Ponto JC0342... 101
Figura 48 – População x OD no Ponto JC0342... 102
Figura 49 – População x Fósforo Total no Ponto JC0342... 103
Figura 50 – População x Nitrato no Ponto JC0342... 103
Figura 51 – Média do Índice de Conformidade nos Pontos JC0341 e JC0342 nos anos de estudo... 104
LISTA DE IMAGENS
Imagem 1 – Lagoa de Jacarepaguá... 40
Imagem 2 – Foz do Arroio Pavuna na Lagoa de Jacarepaguá... 41
Imagem 3 – Lagoa de Jacarepaguá recebendo altas cargas de efluentes... 42
Imagem 4 – Circuito de fotos do Complexo Lagunar de Jacarepaguá em 1939... 43
Imagem 5 – Comparativo Uso de Solo nas margens da Lagoa de Jacarepaguá, 1969 para 2018, registro A... 47
Imagem 6 – Comparativo Uso de Solo nas margens da Lagoa de Jacarepaguá, 1969 para 2018, registro B... 48
Imagem 7 – Comparativo Uso de Solo nas margens da Lagoa de Jacarepaguá, 1969 para 2018, registro C... 48
Imagem 8 – Comparativo Uso de Solo nas margens da Lagoa de Jacarepaguá, 1969 para 2018, registro D... 49
Imagem 9 – Comparativo Uso de Solo nas margens da Lagoa de Jacarepaguá, 1969 para 2018, registro E... 49
Imagem 10 – Comparativo Uso de Solo nas margens da Lagoa de Jacarepaguá, 1975 para 2018, registro A... 50
Imagem 11 – Comparativo Uso de Solo nas margens da Lagoa de Jacarepaguá, 1975 para 2018, registro B... 50
Imagem 12 – Comparativo Uso de Solo nas margens da Lagoa de Jacarepaguá, 1975 para 2018, registro C... 51
Imagem 13 – Comparativo Uso de Solo nas margens da Lagoa de Jacarepaguá, 1975 para 2018, registro D... 51
Imagem 14 – Comparativo Uso de Solo nas margens da Lagoa de Jacarepaguá, 1975 para 2018, registro E... 52
Imagem 15 – Comparativo Uso de Solo nas margens da Lagoa de Jacarepaguá, 1975 para 2018, registro F... 52
Imagem 16 – Comparativo Uso de Solo nas margens da Lagoa de Jacarepaguá, 1975 para 2018, registro G... 53
Imagem 17 – Comparativo Uso de Solo nas margens da Lagoa de Jacarepaguá, 1975 para 2018, registro H... 53
Imagem 18 – Ponto de Coleta no Rio Marinho... 68
Imagem 19 – Ponto de Monitoramento no Rio Camorim... 74
Imagem 20 – Ponto de Monitoramento no Rio dos Passarinhos... 79
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Parâmetros de Qualidade de água utilizados no IQA-NSF... ... 27
Tabela 2 – Classificação dos valores do IQA-NSF em faixas de qualidade... ... 29
Tabela 3 – Categorias do IQA-CCME... 34
Tabela 4 – Parâmetros ambientais para cálculo do Índice de Conformidade... ... 34
Tabela 5 – Disponibilidade de dados para análise... ... 59
Tabela 6 – População presente nos bairros pertencentes as Sub-bacias da Lagoa de Jacarepaguá... 61
Tabela 7 – Número de residências atendidas por abastecimento de água e esgotamento sanitário atendido na região contribuinte a Lagoa de Jacarepaguá... 62
Tabela 8 – Percentual de residências atendidas por abastecimento de água e esgotamento sanitário atendido na região contribuinte a Lagoa de Jacarepaguá em relação a população local... 63
Tabela 9 – Volume (Litros) do lançamento de efluentes por dia não compreendidos pelo atendimento de saneamento na região contribuinte a Lagoa de Jacarepaguá... 64
Tabela 10 – Classes Sociais por faixas de salário mínimo ... 66
Tabela 11 – Rios pertencentes a Sub-bacia da Zona dos Canais, que possuem como foz a Lagoa de Jacarepaguá... 69
Tabela 12 – Rios pertencentes a Sub-bacia do Rio Camorim, que possuem como foz a Lagoa de Jacarepaguá... 74
Tabela 13 – Rios pertencentes a Sub-bacia do Rio dos Passarinhos, que possuem como foz a Lagoa de Jacarepaguá... 79
Tabela 14 – Rios pertencentes a Sub-bacia do Rio Guerenguê, que possuem como foz a Lagoa de Jacarepaguá ... 84
Tabela 15 – Comparativo de Médias de IQA-NSF e IQA-CCME no ano de 2017... 95
Tabela 16 – Faixas de Valor Comum para IQA NSF e CCME... 95
Tabela 17 – Comparativo de Médias de IQA-NSF e IQA-CCME no ano de 2017 classificados... 96
Tabela 19 – Médias de IQA-CCME no período do estudo... 119
Tabela 20 – Índice de Conformidade no ano 1990... 119
Tabela 21 – índice de Conformidade no ano 2003... 119
Tabela 22 – Índice de Conformidade no ano 2010 ... 120
Tabela 23 – Índice de Conformidade no ano 2017... 120
Tabela 24 – Médias de parâmetros estudados no Ponto GN400 no período estudado... 120
Tabela 25 – Médias de parâmetros estudados no Ponto PV180 no período estudado... 121
Tabela 26 – Médias de parâmetros estudados no Ponto PN480 no período estudado... 121
Tabela 27 – Médias de parâmetros estudados no Ponto CM220 no período estudado... 122
Tabela 28 – Médias de parâmetros estudados no Ponto MN240 no período estudado... 122
Tabela 29 – Médias de parâmetros estudados no Ponto JC341 no período estudado... 123
Tabela 30 – Médias de parâmetros estudados no Ponto JC342 no período estudado... 123
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO... 15
1 LEVANTAMENTO BIBLIOGRÁFICO... 17
1.1 Lagoas Costeiras... 17
1.2 Eutrofização e Qualidade das Águas... 20
1.3 Legislação Brasileira e Qualidade de Água... 22
1.3.1 Breve Histórico... 22
1.3.2 Enquadramento de corpos d'água... 23
1.4 Índices de Qualidade das Águas... 25
1.4.1 IQA NSF... ... 25 1.4.2 IQA CCME... ... 30 1.4.3 Índice de Conformidade... 34 2 OBJETIVOS... 36 2.1 Gerais... ... 36 2.2 Específicos... ... 36 3 ÁREA DE ESTUDO... 37
3.1 Complexo Lagunar de Jacarepaguá... 37
3.2 Lagoa de Jacarepaguá... 39
3.3 Breve Histórico e Intervenções Antrópicas... 42
3.3.1 Registros de Evolução Populacional nas Áreas de Entorno da Lagoa de Jacarepaguá e Respectivos Impactos... 46
4.1 Evolução Populacional E Adoção De Pontos Estudo... 54 4.2 Elaboração De Mapas... 55 4.3 Qualidade Da Água... 59 5 RESULTADOS E DISCUSSÃO... 61 5.1 Dados Populacionais... 61 5.2 Estações de Monitoramento... 66
5.2.1 Sub-bacia hidrográfica Zona dos Canais... 68
5.2.2 Sub-bacia hidrográfica do Rio Camorim... 73
5.2.3 Sub-bacia hidrográfica do Rio dos Passarinhos... 78
5.2.4 Sub-bacia hidrográfica do Guerenguê... 83
5.3 Comparação da Qualidade das Águas da Sub-Bacias Drenantes À Lagoa de Jacarepaguá... 88
5.4 IQA NSF... 92
5.5 IQA CCME... 93
5.6 Comparativo IQA-NSF e IQA-CCME... 95
5.7 Dados Físico-Químicos: Lagoa De Jacarepaguá... 96
5.7.1 Comparação Dados Físico-Químicos Com Avanço Populacional Total... 100
5.8 Índice De Conformidade... 104
CONCLUSÃO... 105
REFERÊNCIA... 108
INTRODUÇÃO
Todos os dias, milhões de toneladas de esgoto inadequadamente tratados e efluentes industriais e agrícolas, são despejados nas águas do mundo. Todos os anos, lagos, rios e deltas recebem o equivalente ao peso de toda a população humana (cerca de sete bilhões de pessoas) na forma de poluição. Anualmente, morrem mais pessoas pelas consequências de água imprópria que por todas as formas de violência, incluindo as guerras. Além disto, a cada ano, a contaminação das águas dos ecossistemas naturais afeta diretamente os seres humanos pela destruição de recursos pesqueiros ou outros impactos sobre a biodiversidade que afetam a produção de alimentos. Ao final, a maior parte da água doce poluída acaba nos oceanos, onde provoca graves prejuízos a muitas áreas costeiras e recursos pesqueiros, consequentemente dificultando sua gestão. Água doce limpa, apropriada e em quantidade adequada é de vital importância para a sobrevivência de todos os organismos vivos, bem como para o funcionamento adequado de ecossistemas, comunidades e economias (ANA, 2011).
O Brasil nas últimas décadas vem merecendo o devido destaque no cenário internacional no que diz respeito à gestão das águas (PORTO, 2002), apesar de ser um dos países mais ricos em água doce, as cidades sofrem constantemente problemas de abastecimento de água para os diferentes usos, tanto em relação à quantidade como em qualidade adequadas, gerando a necessidade do estabelecimento de um processo de gestão de recursos hídricos. A promulgação da Lei Federal 9.433 de 8 de janeiro de 1997 que aprovou a política e o Sistema Nacional de Gerenciamento de Recursos Hídricos foi a maior conquista para o gerenciamento adequado de água, para evitar conflitos advindos dos vários usos (AMARO,2009).
A sustentabilidade e a segurança hídrica são condicionantes ao desenvolvimento econômico e social do país. Enfrentar os sérios problemas de acesso à água, que atingem mais severamente a população de baixa renda dos pequenos municípios e das periferias dos grandes centros urbanos, é fundamental para que se continue avançando no caminho do crescimento ambientalmente responsável. A sucessão de eventos climáticos dos últimos anos, no Brasil e no mundo, realça a gravidade desses problemas (ANA, 2010).
Com o intuito de compreender a dinâmica espaço-temporal de degradação da Lagoa de Jacarepaguá-RJ esta pesquisa visa analisar o histórico de ocupação desta área e da relação com suas sub-bacias contribuintes, pois a região em seu entorno vem sofrendo um
grande crescimento populacional nas últimas décadas, devido a grande especulação imobiliária. A mais recente destas intervenções antrópicas se originou dos Jogos Olímpicos do Rio de Janeiro, realizado em 2016, com a construção de várias instalações esportivas às margens da Lagoa de Jacarepaguá. Como consequência do crescimento populacional da região, frequentemente desordenado, acredita-se que houve um decréscimo da qualidade de água da Lagoa, e possível severização do processo de eutrofização de suas águas, fruto do aporte de sedimentos e de efluentes domésticos a montante da Lagoa de Jacarepaguá.
A importância deste estudo se dá pela análise da "saúde" da Lagoa de Jacarepaguá-RJ, pois serão avaliados os prováveis impactos decorrentes do uso desordenado do solo das regiões contribuintes e margens da lagoa. A gestão da qualidade da água é de grande importância uma vez que a mesma em condições de degradação pode ser carreadora de doenças relacionadas à água e levar à proliferação de vetores de doenças como insetos e roedores. Além das preocupações com a qualidade de água, também se deve ter cautela com a saúde humana via consumo de pescado, pois existe a presença de cianobactérias nas águas da Lagoa de Jacarepaguá, e pode ocorrer a absorção de cianotoxinas (metabolitos secundários e tóxicos produzidos pelas cianobactérias) pelo pescado. E por fim, o mau odor causado pelo lançamento dos efluentes e pela presença de grande quantidade de matéria orgânica causa problemas para quem mora na região e entorno.
1 LEVANTAMENTO BIBLIOGRÁFICO
1.1 Lagoas Costeiras
Lagoas costeiras são corpos d’água localizados na transição do continente com o oceano e foram formados a partir de eventos de transgressão e regressão marinha, que geraram um isolamento desses sistemas durante o período do Holoceno/Pleistoceno, juntamente com os processos marinhos de retrabalhamento dos sedimentos arenosos das restingas (KJERFVE, 1994). Esses sistemas possuem em geral uma profundidade reduzida e ocupam cerca de 13% da área costeira do mundo (KJERFVE; KNOPPERS, 1999; KJERFVE; MAGIL, 1989).
Lagoas costeiras ocupam áreas deprimidas e alagadiças, onde predominam a deposição de água e sedimentos originados em toda sua bacia de contribuição. Por serem naturalmente um receptor de fluxos de água e sedimentos, as lagoas são também capazes de retratar, em linhas gerais, as condições qualitativas do sistema físico ao qual se inserem, funcionando, portanto, como indicador ambiental, principalmente em áreas densamente ocupadas como é o caso do município do Rio de Janeiro (ZEE, 2002; WEIBULL, 2001; CONAMA, 2005; RIBEIRO, 2006; SAMPAIO, 2008; AGÊNCIA NACIONAL DE ÁGUAS, 2009; CARVALHO, 2013; INEA, 2015).
Define-se uma laguna costeira, segundo Phleger (1969) apud Kjerfve e Magill (1989) como: “um corpo de água normalmente orientado paralelamente à linha de costa, separado do oceano por uma barreira arenosa e conectado a este por um ou mais canais, cujas profundidades, em média, são baixas.” Kjerfve (1994) propõe acrescentar que a entrada do mar às vezes pode ser fechada por deposição de sedimentos, a partir da ação das ondas e da deriva litorânea”. As águas da laguna podem ou não sofrer mistura da maré, sendo que a salinidade pode variar de água doce a lagunas hipersalinas. A lagoa de Araruama, as lagoas do sistema lagunar de Jacarepaguá e a lagoa dos Patos, no Brasil, são exemplos de lagunas costeiras (SOUZA, 2016).
Os sistemas lagunares são ambientes tipicamente de sedimentação, e geralmente submetidos a forte estresse, em função das diversas atividades antrópicas concentradas nas suas áreas marginais. Os seus sedimentos têm sido amplamente utilizados como indicadores
ambientais, porque possuem grande capacidade de incorporar e acumular elementos contaminantes (HORTELLANIELet al., 2008), além de poderem se tornar importantes fontes secundárias de contaminação, pois a variação de algumas características físicas e químicas como pH, salinidade, potencial redox, conteúdo de quelantes orgânicos, pode provocar a liberação de metais incorporados ao sedimento (SOARESet al. 1999), por exemplo pode-se considerar um sistema lagunar como um sistema estuarino, o fluxo de entrada e saída de água varia de acordo com maré em ação (enchente ou vazante), caracterizando altos tempos de residência (ROSMAN, 2012).
De acordo com Kjerfve (1986), há uma subdivisão de lagunas costeiras segundo a sua geomorfologia, que influencia diretamente a troca de água com o oceano adjacente, sendo possível distinguir 3 tipos geomorfológicos de lagunas: sufocada, restrita e vazada (ou aberta) (Figura 1). A laguna costeira sufocada é ligada ao oceano por um único canal estreito de entrada (Figura 1a). O canal serve como um filtro que dissipa grande parte da energia da onda de maré, fazendo com que não haja flutuações no nível de água no interior da laguna. Nestes sistemas sufocados o tempo de residência da água é grande, o vento é uma forçante dominante da circulação da água e há eventos intermitentes de estratificação térmica devido à intensa radiação solar. As lagunas costeiras sufocadas podem ser continuamente transformadas por variações climáticas, grandes eventos hidrológicos, entre outros fatores que possam interferir na profundidade e largura da laguna, como dragagens, por exemplo. No Brasil, o sistema lagunar de Jacarepaguá, no Rio de Janeiro e a Lagoa dos Patos, no Rio Grande do Sul são exemplos de lagunas sufocadas.
As lagunas limitadas ou restritas são compostas de múltiplos canais e geralmente são orientadas paralelas à costa (Figura 1b). Estas lagunas são bem misturadas, em função da melhor propagação da maré no seu interior; são influenciadas pelos ventos, que inferem na circulação vertical. As lagunas vazadas são corpos d’água alongados e paralelos a costa (Figura 1c). Elas possuem diversos canais de entrada para o mar, que permite a troca contínua da água com o oceano. Nestes ambientes as correntes de maré são fortes o suficiente para superar a tendência da ação das ondas e deriva litorânea quanto ao fechamento das entradas dos canais (KJERFVE, 1986; KJERFVE, 1994).
Figura 1 - Subdivisão de lagunas costeiras segundo a sua geomorfologia
Fonte: KJERFVE, 1986. Adaptado por SOUZA, 2016.
Uma característica de grande relevância das lagoas costeiras é a capacidade destes sistemas atuarem simultaneamente como filtro e armadilha para materiais e energia provenientes tanto do mar como do continente e até de forçantes meteorológicas (KJERFVE, 1994). A composição dos seus sedimentos depende de fatores como pluviosidade, grau de intemperismo das rochas, extensão da agricultura nos solos da sua bacia de drenagem e de despejos de esgotos domésticos e industriais (STUMM et al., 1996).
1.2 Eutrofização e Qualidade das Águas
A eutrofização pode ser considerada como um problema mundial. Em um levantamento realizado em 1996, sobre qualidade das águas nos Estados Unidos, o excesso de nutrientes foi considerado como uma das principais causas de degradação da qualidade das águas de rios, reservatórios e lagos. Na Europa, um relatório produzido pela Comunidade Européia, relativo ao ano de 1999, ressaltou que a eutrofização é uma das grandes questões ambientais do continente, e que os custos associados ao tratamento das águas para o consumo humano se elevaram em função do processo de eutrofização nos ambientes aquáticos (LAMPARELLI, 2004).
O processo de eutrofização é utilizado, na limnologia, para indicar o processo de transformação de corpos d'água para uma condição de maior produtividade biológica, sendo um fenômeno associado ao aumento excessivo da produção de biomassa de produtores primários, geralmente causada pela elevada concentração de nutrientes (HUTCHINSON, 1957). Tal fenômeno pode ser natural ou artificial, sendo um processo lento e contínuo, resultante do aporte de nutrientes trazidos pelas chuvas e águas superficiais que desgastam e lavam a superfície terrestre. Em condição natural, sem que haja interferência das atividades humanas, lagos profundos e com baixa produtividade tornam-se rasos, com alta produtividade biológica e enriquecidos por nutrientes. A velocidade de desenvolvimento do processo de eutrofização natural é bastante lenta, ocorrendo ao longo de séculos (WETZEL, 1983; MARGALEF, 1983; SCHIEWER, 1998; apud. MACEDO, C. F. & SIPAÚBA-TAVARES, 2010).
Um dos principais problemas de poluição dos corpos d’água, é derivado dos lançamentos em grande escala de nutrientes (nitrogênio e fósforo principalmente), especialmente através de esgotos domésticos sem ou com tratamento inadequado. O excesso de nutrientes (eutrofização) pode ter muitos efeitos, afetando, ou mesmo impossibilitando, alguns de seus usos potenciais, como recreação primária até o abastecimento público. A eutrofização é um processo natural de envelhecimento dos lagos e lagoas, entretanto este processo de envelhecimento pode ser acelerado pela atividade antrópica (PEREIRA & RODRIGUES, 2006).
A eutrofização artificial (cultural ou antrópica) é induzida pelo homem e pode ter diferentes origens, como: lançamento de efluentes domésticos, industriais e atividades agropecuárias, incluindo ainda os efluentes de sistemas de criação de organismos aquáticos. O crescimento demográfico e o aumento das atividades industriais vêm acelerando sensivelmente a evolução deste processo. O aumento das concentrações de nitrogênio e fósforo é a principal causa da eutrofização, onde pode haver rápido desenvolvimento de algas e crescimento excessivo de plantas aquáticas, como cianobactérias e Eichhorniacrassipes ou Pistiastratiotes (MARGALEF, 1983; WETZEL, 1983; ESTEVES, 1998; THOMAZ e BINI, 1999; TUNDISI, 2003; apud. MACEDO, & SIPAÚBA-TAVARES, 2010).
O principal agente causador da eutrofização cultural são os esgotos domésticos das atividades urbanas. Os esgotos contêm nitrogênio e fósforo, presentes nas fezes e urina, nos restos de alimentos, nos detergentes e outros subprodutos das atividades humanas. A contribuição de N e P através dos esgotos é bem superior à contribuição originada pela drenagem urbana (BRAGA et al., 2002). A contaminação por excesso de nutrientes tornou-se o problema de qualidade da água mais comum em todo o planeta (UN WWA, 2009), o que tem se traduzido em processos de eutrofização.
O enriquecimento em nutrientes leva ao aumento da produção primária, quebrando o equilíbrio ecológico, pois passa haver mais produção de matéria orgânica do que o sistema é capaz de decompor. A eutrofização artificial então causa um distúrbio na comunidade biológica presente e afeta a qualidade da água do sistema (NEWTON et al., 2003). As principais alterações decorrentes são aumento da concentração de nutrientes, alterações significativas no pH em curto período de tempo e alterações biológicas na diversidade e na densidade dos organismos (SOUZA, 2016)
Alguns índices de qualidade de água foram desenvolvidos para a determinação do grau de trofia em que se encontram os corpos d’água. Esses são os denominados Índice de Estado Trófico. Os melhores representantes desta categoria são o Índices de Estado Trófico desenvolvido por Carlson (1977) e o Índice de Estado Trófico de Carlson modificado por Toledo e colaboradores (1983).
O objetivo de um Índice de Qualidade de Água é informar, de uma forma resumida e objetiva, a qualidade de um determinado corpo hídrico a todos os interessados envolvidos no seu gerenciamento, tais como, os órgãos de controle ambiental, a sociedade civil, as prefeituras, os comitês das bacias hidrográficas, as organizações não governamentais, colônia de pescadores, entre outros (SILVA & JARDIM, 2006).
1.3 Legislação Brasileira e Qualidade de Água
1.3.1 Breve Histórico
O Código das Águas foi criado a partir do Decreto Federal 24.643, de 10 de julho de 1934 e ainda se encontra em vigor. Nele foi determinado que "são expressamente proibidas construções capazes de poluir ou inutilizar para uso ordinário a água do poço ou nascente alheia a elas preexistentes". Embora inicialmente este código tenha sido voltado para a priorização da energia elétrica, frente à crise econômica de fins do século XIX e início do século XX;segundo Marujo, Tesk e Antunes (2015) o “Código das Águas possui reconhecimento mundial sendo considerado como uma das mais completas leis sobre o uso das águas, [...] e encontra-se vigente até os dias atuais, dando ressalva para alguns dispositivos que foram revogados, na Constituição Federal de 1988”.
Segundo CETESB (2018), a aplicação do Código de Águas, juntamente com a evolução dos problemas sociais e econômicos do país, possibilitou alterações no modelo de administração pública e de novas normas legais.
No ano de 1981 foi sancionada a Lei nº 6938 que dispõe sobre a Política Nacional do Meio Ambiente (PNMA), seus fins e mecanismos de formulação e aplicação. A PNMA tem por objetivo a preservação, melhoria e recuperação da qualidade ambiental propícia à vida. A PNMA constituiu o Sistema Nacional de Meio Ambiente (SISNAMA), que tem como órgão consultivo e deliberativo o Conselho Nacional de Meio Ambiente (CONAMA). Este, por sua vez, tem a finalidade de estudar e propor diretrizes de políticas governamentais para o meio ambiente e os recursos naturais, e deliberar sobre normas e padrões compatíveis com o meio ambiente ecologicamente equilibrado. (BRASIL, 1981). Logo após, em 1986, foi publicada a Resolução CONAMA n° 20, que definiu o enquadramento dos corpos de água segundo classes de usos preponderantes, padrões de qualidade e limites de lançamento de efluentes, que foi depois substituída pela Resolução CONAMA 357/05. A CONAMA 430/2011 a substituiu em parte.
Em janeiro de 1997, a União estabelece a sua política e o seu sistema de gestão de recursos hídricos, aprovados por meio da Lei No 9.433/97. A promulgação desta lei vem
incisos I e II, determina que: “a água é um bem de domínio público e dotado de valor econômico” (CETESB, 2018), sendo seus instrumentos de gestão:
a) Plano de recursos hídricos;
b) Outorga de direito de usos das águas; c) Cobrança pelo uso da água;
d) Enquadramento dos corpos d’água e
e) Sistemas de informações sobre recursos hídricos.
Para coordenação do Sistema de Gerenciamento de Recursos Hídricos, criado pela PNRH, foi criada, através de Lei no 9.984 em 2000, a Agência Nacional de Águas (ANA), que é também a entidade federal de implementação da PNRH. A ANA possui participação na execução da PNRH, apoiando os Conselhos Nacional e Estaduais de Recursos Hídricos, bem como os respectivos Comitês de Bacias Hidrográficas, no sentido de fornecer subsídio técnico na implantação desta política. A ANA também estará implantando, em conjunto com os Estados, os Comitês de Bacias Hidrográficas, com suas respectivas Agências de Bacia (CETESB, 2018).
1.3.2 Enquadramento de corpos d'água
A PNRH instituiu o enquadramento como um de seus instrumentos com o objetivo de garantir a qualidade das águas e minimizar os custos para combater a poluição. Esse instrumento tem como escopo enquadrar todos os corpos hídricos em diferentes classes de acordo com o uso pretendido para cada corpo hídrico e, a partir dessa classificação, traçar planos para se atingir ou manter a qualidade necessária para o uso definido. A PNRH estabelece que as classes de corpos de água seriam definidas pela legislação ambiental, o que ocorreu com a CONAMA 357/2005 (BRASIL, 1997).
A legislação estabelece, ao todo, 13 classes, 5 classes para águas doces : classe especial, 1, 2, 3 e 4; e 4 classes para águas salinas e salobras: classe especial, 1, 2 e 3, que variam em qualidade conforme a Figura2. Para cada classe a CONAMA estabelece limites individuais
para cada substância, apresentando tabelas específicas que indicam os valores máximos e/ou mínimos que cada parâmetro deve respeitar, seja ele orgânico ou inorgânico.
Figura 2 - Classes de enquadramento e respectivos usos e qualidade da água.
Fonte: ANA, 2017.
O enquadramento dos corpos hídricos deve ser definido pelos usos preponderantes mais restritivos da água, atuais ou pretendidos. Se a qualidade atual estiver em desacordo com os usos pretendidos, devem ser estabelecidas metas, intermediária e final, para atingir a qualidade desejada, efetivando o enquadramento. Enquanto respectivos enquadramentos não estiverem definidos, as águas doces serão consideradas classe 2, as salinas e salobras classe 1, exceto se a qualidade atual for melhor, o que determinará a aplicação da classe mais rigorosa correspondente (BRASIL, 1997). A figura 3 apresenta os usos em cada classe para águas doce.
Figura 3 - Classes de enquadramento das águas-doces e usos respectivos
Fonte: ANA, 2018.
1.4 Índices de Qualidade das Águas
1.4.1 IQA NSF
Índice de Qualidade da Água (IQA) é uma ferramenta matemática que sintetiza vasta quantidade de dados de qualidade da água de um corpo hídrico, obtidos através de programas de monitoramento, em uma única grandeza. Tem como função facilitar a divulgação da qualidade da água à população usuária, função preconizada pela PNRH, e auxiliar os gestores de recursos hídricos no monitoramento da qualidade da água no tempo e espaço, possibilitando verificar uma tendência da variação da qualidade e a comparação entre diferentes corpos d’água. (SANTOS, 2016; ALMEIDA, 2014)
Segundo o Portal da Qualidade das Águas (2018); o IQA foi criado em 1970, nos Estados Unidos, pela National Sanitation Foundation (NSF). A partir de 1975 começou a
ser utilizado pela CETESB (Companhia Ambiental do Estado de São Paulo). Nas décadas seguintes, outros estados brasileiros adotaram o IQA, que hoje é o principal índice de qualidade da água utilizado no país. O IQA foi desenvolvido para avaliar a qualidade da água bruta visando seu uso para o abastecimento público, após tratamento. Os parâmetros utilizados no cálculo do IQA são em sua maioria indicadores de contaminação causada pelo lançamento de esgotos domésticos.
O IQA- NSF foi desenvolvido por um grupo de pesquisadores coordenados por Robert M. Brown. Para a definição da formulação do índice foi utilizado o método Delphi, com a participação de 142 especialistas em qualidade de água, que responderam questionários sugerindo como deveria ser a formulação do índice em relação aos parâmetros utilizados, o peso relativo de cada um, e o valor atribuído ao parâmetro de acordo com a sua condição (SANTOS, 2016).
O IQA é calculado pelo produtório ponderado das qualidades de água correspondentes às variáveis que integram o índice, conforme apresentado a seguir (INEA, 2017):
(1)
Onde:
IQA – Índice de Qualidade das Águas, um número entre 0 e 100;
qi – qualidade do i-ésimo parâmetro, um número de 0 e 100, obtido da respectiva “curva média de variação de qualidade”, em função de sua concentração ou medida;
wi – peso correspondente ao i-ésimo parâmetro, um número entre 0 e 1, atribuído em função da sua importância para a conformação global de qualidade, sendo que:
(2) em que:
n: número de variáveis que entram no cálculo do IQA.
A Tabela 1 indica os pesos fixados (wi) para cada parâmetro que compõe o
IQA-NSF.
Tabela 1 - Parâmetros de Qualidade de água utilizados no IQA-NSF
PARÂMETRO DE QUALIDADE DA ÁGUA PESO (w)
Oxigênio dissolvido 0,17
Coliformes termotolerantes 0,16
Potencial hidrogeniônico– pH 0,11
Demanda Bioquímica de Oxigênio - DBO5,20 0,11
Temperatura da água 0,10
Nitrato 0,10
Fosfato total 0,10
Turbidez 0,08
Sólidos Totais Dissolvidos 0,07
A Figura 4 apresenta as curvas médias de variação de qualidade criadas pela NSF, que atribuem valor a cada parâmetro (qi) em função da sua concentração ou medida no corpo
hídrico.
Fonte: INEA, 2017.
A partir o cálculo do IQA será encontrado um valor entre 0 a 100 e, em função do valor encontrado, a qualidade das águas será enquadrada em uma das 5 classes definidas, conforme tabela 2.
Tabela 2 - Classificação dos valores do IQA-NSF em faixas de qualidade
Categoria Ponderação ÓTIMA 90 ≤ IQA ≤ 100 BOA 70 ≤ IQA < 90 REGULAR 50 ≤ IQA < 70 RUIM 25 ≤ IQA < 50 PÉSSIMA 0 ≤ IQA < 25
1.4.2 IQA CCME
Este índice de qualidade da água foi proposto pelo Canadian Council of Ministers of the Environment (CCME) em 2001, através do trabalho da subcomissão técnica formada por dois grupos, CCME Water Quality Guidelines Task Group em cooperação com o CCME State of the Environment Task Group. O desenvolvimento desse índice se deu a partir da análise dos diferentes índices utilizados nas jurisdições e instituições no Canadá, com o intuito de simplificar os relatórios de qualidade da água deste país (CCME, 2001a).
A metodologia matemática de aplicação do IQA-CCME é estatística, baseada na frequência das falhas relativas às condições de qualidade da água, indicadas pela legislação vigente, através dos padrões de qualidade da água. O IQA-CCME, além de ser flexível no que diz respeito ao tipo e número máximo de parâmetros de qualidade da água a serem analisados, também é flexível quanto ao período de aplicação e o tipo do corpo de água. É recomendado o mínimo de quatro parâmetros, monitorados pelo menos em quatro campanhas de amostragem, podendo ser aplicado para rios, lagos ou fluxos.
Nesse índice, o julgamento do profissional responsável pelo monitoramento, ou do usuário, é essencial na determinação de quais e quantos parâmetros, devem ser incluídos no cálculo do índice para melhor resumir a qualidade da água em uma determinada região (CCME, 2001b). O corpo de água em que o índice será aplicado pode ser definido por um ponto ou por um número de pontos diferentes. Por exemplo, diferentes pontos ao longo de um lago. Os pontos individuais funcionam bem somente se houver dados suficientes disponíveis. Quanto mais pontos forem utilizados, mais geral serão as conclusões (CCME, 2001b). O período de tempo escolhido dependerá da quantidade de dados disponíveis e os requisitos de comunicação estabelecidos. Frequentemente, um período mínimo de um ano é utilizado porque os dados são normalmente coletados para refletir este período (mensal ou trimestral). Os dados de anos diferentes podem ser combinados, especialmente quando o monitoramento em certos anos é incompleto (CCME, 2001b).
O IQA-CCME pode ser usado para a identificação de alterações ao longo do tempo e para comparações entre os corpos de água. Se for utilizado para a última finalidade, deve se assegurar uma base válida de informações para tal comparação. Diferentes corpos de água podem ser diretamente comparados somente se parâmetros e os objetivos forem os mesmos (CCME, 2001a). Dessa forma, a utilização do IQA-CCME torna-se favorável nas
diferentes regiões e respectivas condições locais. Espera-se, entretanto, que os parâmetros escolhidos forneçam informações relevantes sobre um determinado corpo de água. Logo, antes de o índice ser calculado, o corpo de água, período de tempo, os parâmetros e objetivos precisam ser adequadamente definidos (CCME, 2001a).
Depois que o corpo de água, o período de tempo de monitoramento, os objetivos e os parâmetros forem definidos, o IQA-CCME deve ser calculado conforme sua proposta metodológica, baseada em uma fórmula desenvolvida pela British Columbia Ministry of Environment, Landsand Parks e modificada por Alberta Environment. Essa fórmula incorpora três fatores, designados como: Alcance (F1); Frequência (F2) e Amplitude (F3). O Alcance é o percentual de parâmetros de qualidade da água não conformes com os respectivos padrões, pelo menos uma vez durante o período de tempo monitorado; a Frequência é o percentual de padrões que foram violados; e a Amplitude é o valor pelo qual os padrões foram violados, para mais quando o padrão exigir um valor máximo permitido ou para menos quando o padrão exigir um valor mínimo permitido (CCME, 2001b).
A aplicação da fórmula produz um número entre 0 (pior qualidade de água) e 100 (melhor qualidade de água). Essa faixa 0 – 100 está dividida em cinco categorias descritivas para simplificar a apresentação (CCME, 2001b). Os cálculos do Alcance (F1) e da Frequência (F2) são relativamente simples, porém a Amplitude (F3) exige alguns passos adicionais, conforme é visto a seguir:
a) Cálculo do Alcance (F1)
- O Alcance (F1) representa a porcentagem de parâmetros em não conformidade com os seus padrões, pelo menos uma vez durante o período de tempo considerado, em relação ao número total de parâmetros medidos (CCME, 2001b):
𝐹1 = 𝑁º 𝑑𝑒 𝑝𝑎𝑟â𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠 𝑛ã𝑜 𝑐𝑜𝑛𝑓𝑜𝑟𝑚𝑒𝑠𝑁º 𝑑𝑒 𝑝𝑎𝑟â𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠 𝑚𝑜𝑛𝑖𝑡𝑜𝑟𝑎𝑑𝑜𝑠 𝑥 100 (1)
b) Cálculo da Frequência (F2)
- A Frequência (F2) representa a porcentagem de análises individuais que não atendem aos padrões estabelecidos para seus parâmetros (CCME, 2001b):
𝐹2 = 𝑁º 𝑑𝑒 𝑎𝑛á𝑙𝑖𝑠𝑒𝑠 𝑛ã𝑜 𝑐𝑜𝑛𝑓𝑜𝑟𝑚𝑒𝑠𝑁º 𝑑𝑒 𝑎𝑛á𝑙𝑖𝑠𝑒𝑠 𝑟𝑒𝑎𝑙𝑖𝑧𝑎𝑑𝑎𝑠 𝑥 100 (2)
c) Cálculo da Amplitude (F3):
- A Amplitude (F3) representa o valor pelo qual a quantidade de análises não conformes não alcançaram o padrão estabelecido para seus respectivos parâmetros, e é calculada em três passos: discrepâncias (Δ); soma normalizada das discrepâncias (Σ𝑛Δ), e por fim o cálculo da amplitude (CCME, 2001b).
- Cálculo das discrepâncias (Δ) – O valor, através do qual uma concentração individual é maior do que o valor padrão do seu parâmetro (ou menor que, quando o padrão é um mínimo), é denominada "Discrepância", e é expressa como se segue (CCME, 2001b):
a) Quando o valor da análise não deve exceder o padrão, mas isto acontece:
𝐷𝑖𝑠𝑐𝑟𝑒𝑝â𝑛𝑐𝑖𝑎 = 𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑑𝑎 𝑎𝑛á𝑙𝑖𝑠𝑒 𝑛ã𝑜 𝑐𝑜𝑛𝑓𝑜𝑟𝑚𝑒𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑃𝑎𝑑𝑟ã𝑜 − 1 (3)
• para os casos em que o valor da análise não deve ser inferior ao padrão, mas isto acontece:
𝐷𝑖𝑠𝑐𝑟𝑒𝑝â𝑛𝑐𝑖𝑎 = 𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑑𝑎 𝑎𝑛á𝑙𝑖𝑠𝑒 𝑛ã𝑜 𝑐𝑜𝑛𝑓𝑜𝑟𝑚𝑒 𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑃𝑎𝑑𝑟ã𝑜 − 1 (4)
- Cálculo da soma normalizada das discrepâncias (Σ𝑛Δ) – A quantidade coletiva das análises individuais não conformes é calculada somando-se as discrepâncias das análises individuais com relação aos padrões estabelecidos dividindo o resultado pelo número total de análises. Essa variável, chamada de soma normalizada das discrepâncias (Σ𝑛Δ), é calculada da seguinte forma (CCME, 2001b):
∑𝑛∆= ∑𝑛𝑖=1𝐷𝑖𝑠𝑐𝑟𝑒𝑝â𝑛𝑐𝑖𝑎
- O F3 é então calculado por uma função assintótica, a qual escalona a soma normalizada das discrepâncias (Σ 𝑛Δ), para se obter uma variação entre 0 e 100 (CCME, 2001b).
𝐹3 =0,01 𝑥 ∑∑𝑛∆𝑛∆+0,01 (6)
d) Cálculo do IQA-CCME
- Após o cálculo dos três fatores (F1, F2 e F3) mostrados anteriormente, o índice é calculado pela soma desses fatores como se fossem vetores, ou seja, a soma dos quadrados de cada fator é, por conseguinte, igual ao quadrado do índice. Esta abordagem trata o índice como um espaço tridimensional definido por cada um dos fatores ao longo de um eixo. Com este modelo, as mudanças no índice ocorrerão em proporção direta com alterações em todos os três fatores (CCME, 2001b).
𝐼𝑄𝐴 − 𝐶𝐶𝑀𝐸 = 100 − [√(𝐹1)2+1,732(𝐹2)2+(𝐹3)2] (7)
- O fator 1,732, matematicamente igual a √3, foi introduzido para dimensionar o índice entre 0 e 100, uma vez que os fatores individuais do IQA-CCME podem chegar até 100, fazendo com que o comprimento do vetor possa chegar a 173,2 (LUMB; HALLIWELL; SHARMA, 2006). - Os valores calculados são divididos em cinco categorias descritivas, conforme mostrado na tabela 3. A descrição das categorias na metodologia do IQA-CCME trata de “condições naturais” da água, como esse índice pode ser aplicado para verificar se as condições de qualidade da água monitorada atende a determinadas condições pré-estabelecidas, a depender do uso pretendido para a água, modificou-se a descrição das categorias.
Tabela 3 - Categorias do IQA-CCME
Categoria Faixa de Valor Descrição
Excelente 95-100 Protegida com uma virtual ausência de ameaça ou
comprometimento, condições muito próximas dos níveis naturais ou primitivos
Boa 80-94 Protegida com apenas um menor grau de ameaça ou comprometimento, as condições raramente se afastam dos níveis naturais ou desejáveis.
Mediana 65-79 Protegida, mas ocasionalmente ameaçada ou prejudicada,
as condições às vezes se afastam dos níveis naturais ou desejáveis.
Marginal 45-64 Frequentemente ameaçada ou prejudicada, as condições
geralmente se afastam dos níveis naturais ou desejáveis.
Ruim 0-44 Quase sempre ameaçada ou prejudicada, as condições
geralmente partem de níveis naturais ou desejáveis.
Fonte: CCME, 2001a
1.4.3 Índice de Conformidade
Segundo o INEA (2018), o Índice de Conformidade (IC) é utilizado para os ambientes lênticos, isto é, ambientes aquáticos de água parada, como lagoas, lagos, pântanos, baías e reservatórios. Este índice tem como base os padrões da resolução CONAMA nº 357/2005 e é utilizado principalmente nas baías e lagoas, para se obter o nível de qualidade da água em relação à contaminação por efluentes sanitários nesses ambientes.
Este índice foi elaborado para descrever as condições das águas do Complexo Lagunar de Jacarepaguá (Camorim, Jacarepaguá, Tijuca e Marapendi). Para tanto, foram selecionados pelo INEA parâmetros ambientais de relevância para a qualidade de água -quanto ao despejo doméstico, principal problema desse sistema ecológico. Privilegiaram-se também aqueles parâmetros cujos padrões estão descritos na Resolução CONAMA 357/2005. O índice considera cinco parâmetros (Coliformes Fecais, Oxigênio Dissolvido, Fósforo Total, Nitrato e Nitrogênio Amoniacal. (Tabela 4).
Tabela 4 - Parâmetros ambientais para cálculo do Índice de Conformidade
Coliformes Fecais (NMP/100ml) 2.500
OD (mg/L) 4,0 a 9,0
Fósforo Total (mg/L) 0,186
Nitrogênio Amoniacal (mg/L) 0,7
Fonte: INEA, 2018.
O valor obtido na amostragem do último mês de um desses parâmetros é denominado por (V). A razão do valor (V) pelo Padrão (P) equivale ao subíndice de conformidade no determinado parâmetro. O Índice de Conformidade Geral (ICG) para uma lagoa é a média das razões dos cinco parâmetros descritos na tabela anterior.
Índice de Conformidade Geral =
(V / P)/5 (1)
O percentual de desvio em relação ao padrão gera uma classificação de conformidade em quatro categorias: satisfatório, regular, ruim ou péssimo. O índice, assim como os subíndices, respeita as seguintes regras de classificação conforme a Figura 5.
Figura 5 - Classificação do índice de Conformidade
2 OBJETIVOS
2.1 Gerais
a) Compreender a relação histórica entre a evolução da ocupação urbana e da qualidade de água da Lagoa de Jacarepaguá.
2.2 Específicos
a) Avaliar se o processo de evolução urbanística e populacional local podem ser considerados parte atuante na dinâmica da qualidade ambiental das águas na Lagoa de Jacarepaguá, adotando o estudo de pontos de análise nas bacias e rios contribuintes a Lagoa;
b) Analisar a dinâmica espaço-temporal da qualidade da água na Lagoa de Jacarepaguá, tendo como foco não somente as águas da Lagoa, mas também as interferências antrópicas em suas sub-bacias no decorrer do período estudado.
3 ÁREA DE ESTUDO
3.1 Complexo Lagunar de Jacarepaguá
A Baixada de Jacarepaguá (Figura 7), ou Área de Planejamento 4 (AP-4) (Figura 6) como é oficialmente chamada de acordo com a divisão político-administrativa do Município do Rio de Janeiro, localiza-se na região sudeste do Brasil, no centro geométrico do município, entre os paralelos de 22°55’ e 23°00’ S e os meridianos 43°15’ e 43°35’ W. Limita-se, ao sul, pelo oceano Atlântico, a leste-nordeste, pelo Maciço da Tijuca, e a oeste-noroeste, pelo Maciço da Pedra Branca (RIGUETTI, 2009).
Figura 6 - Áreas de Planejamento do Município do Rio de Janeiro
Figura 7 - Localização das Macrobacias Hidrográficas do Município do Rio de Janeiro
Fonte: O autor, 2019
O Complexo Lagunar de Jacarepaguá fica no município do Rio de Janeiro, situado na Baixada de Jacarepaguá (Figura 8) e é formado pelas seguintes lagoas: Jacarepaguá, Camorim, Tijuca e Marapendi. Este complexo está interligado ao mar pelo Canal da Joatinga e tem a contribuição de aproximadamente 40 rios e 6 canais que vertem dos maciços da Tijuca e da Pedra Branca e com cerca de 280 Km² de área (INEA, 2007). A região compreende mais de 700 mil habitantes em 20 bairros, dentre os principais e mais conhecidos estão a Barra da Tijuca, Recreio, Jacarepaguá, Vargem Grande e Vargem Pequena, todos eles tendo ampla contribuição com lançamentos de esgotos domésticos e do setor industrial.
O divisor de águas da bacia de drenagem do sistema é estabelecido pelas linhas da crista dos Maciços da Pedra Branca e da Tijuca. A Bacia Hidrográfica do Complexo Lagunar de Jacarepaguá é de aproximadamente 300 Km², o que representa cerca de 25 % do Município do Rio de Janeiro (FEEMA, 2007).
Figura 8 - Localização das Sub-bacias Hidrográficas da Bacia de Jacarepaguá
Fonte: O autor, 2019
As lagunas que compõem o Sistema Lagunar de Jacarepaguá são separadas por cordões arenosos (restingas) que as dividem em dois sistemas lagunares, um mais antigo e outro mais recente. Ambos os sistemas são interligados entre si e com o mar e, portanto, sofrem a influência de fluxos ocasionados pelas marés, precipitações e escoamentos originados na área de contribuição (PIMENTA, 2009). O volume de entrada e saída de água promove a retração e/ou ampliação das margens dessas lagunas, trazendo e levando nutrientes e minerais originados tanto do continente quanto do oceano (ARAÚJO, 2007).
3.2 Lagoa de Jacarepaguá
A lagoa costeira de Jacarepaguá (Imagem 1) pertence ao Complexo Lagunar de Jacarepaguá e está localizada na zona oeste do município do Rio de Janeiro, entre os maciços costeiros da Tijuca (leste), Pedra Branca (oeste) e o Oceano Atlântico ao sul (MARQUES, 1984; WEBER, 2001).
Imagem 1 - Lagoa de Jacarepaguá
Autor: Mario Moscatelli. Fonte: O GLOBO, 2017
Em relação ao seu conjunto, Jacarepaguá é a lagoa mais interiorizada, com um espelho d’água equivalente a 4,34 km² (WEBER, 2001). É também a que possui a maior área de contribuição hídrica, com cerca de 102,8 km², ou seja, 34,3% da bacia de drenagem da Baixada (SECRETARIA MUNICIPAL DE MEIO AMBIENTE, 1998a). Esta é bastante vascularizada por rios e canais que descem na vertente sul das cadeias montanhosas e, após percorrer parte da Baixada, são em geral direcionadas para o complexo lagunar (MARQUES, 1984). Somente para a Lagoa de Jacarepaguá drenam os cursos fluviais, Passarinhos, Arroio Pavuna, Caçambé, Camorim e Canal do Marinho.
Dessa forma, sendo uma área de convergência de fluxos na ampla planície costeira de Jacarepaguá, a lagoa ocupa terrenos predominantemente sedimentares e alagadiços. Tais características fazem desta uma área rica em biodiversidade e especificidades naturais. Seu entorno possui remanescentes de restingas, manguezais e florestas ombrófilas densas nas áreas mais elevadas que, nas áreas mais preservadas, integram o patrimônio paisagístico da cidade do Rio de Janeiro (BAHIANA, 2007; MARQUES, 1984).
Na zona oeste da cidade do Rio de Janeiro, a lagoa costeira de Jacarepaguá integra-se de maneira passiva e ativa ao sistema físico-ambiental da Baixada de Jacarepaguá através dos fluxos de circulação hídrica e dos processos originados pelas formas de ocupação e uso da terra do seu entorno. De forma passiva, a lagoa recebe, armazena e transforma
naturalmente os fluxos de água e sedimentos originados de sua área drenante (Imagem 2 e 3). De forma ativa, a mesma pode ainda gerar processos de retorno quando sua capacidade de regulagem é atingida. Isso pode se dar através da transformação de energia em massa (eutrofização), ou matéria em energia – inundações (MARQUES, 1984; 1990).
Apesar da Lagoa de Jacarepaguá ser um ambiente de gradativo entulhamento, o advento da urbanização (período pós 1970) tem contribuído com o aumento da deposição de carga orgânica, gerando problemas como poluição, eutrofização e degradação do ecossistema, comprometendo a função natural e social originalmente exercida pela lagoa: zona de reprodução da biodiversidade, absorção e retenção de CO2, fonte de alimento e renda para populações ribeirinhas (JUNK, 2013).
Imagem 2 - Foz do Arroio Pavuna na Lagoa de Jacarepaguá
Imagem 3 - Lagoa de Jacarepaguá recebendo altas cargas de efluentes
Autor: Mario Moscatelli. Fonte: O GLOBO, 2017
Atualmente, todo o Complexo Lagunar de Jacarepaguá é classificado pelo INEA (2015), de acordo com a Diretriz nº 110da extinta FEEMA, como águas salobras de uso predominante para recreação por contato secundário, preservação da fauna e da flora, uso estético, e manutenção de espécies destinadas à alimentação humana. No entanto, Carvalho e Silva (2017) partem do pressuposto de que, mesmo recebendo esse enquadramento, a recreação e pesca nesse local negligenciam o histórico de degradação da lagoa frente à tendência de expansão urbana municipal, que tem como vetor principal a ocupação da Zona Oeste, e expõem a população local ao risco de contaminação.
3.3 Breve Histórico e Intervenções Antrópicas
No início do século passado, a Baixada de Jacarepaguá era uma área de vazio demográfico desconhecida de muitos cariocas (figura 9 e imagem 4). Os poucos que a conheciam consideravam aquela região uma “maravilhosa terra um sertão como a Amazônia(sic) ... embora menos bravio” (Palma, 1932 apud GONÇALVES, 1999). Um outro mundo até então inóspito e inculto onde o homem convivia com a natureza deforma a causar baixos impactos ao ambiente. Prevalecia nesta região uma exuberante vegetação, que era
composta pela floresta ombrófila densa, ombrófila mista e a vegetação de restinga (PIMENTA & MARQUEZ, 2017).
Figura 9 - Cartografia da Baixada de Jacarepaguá
Fonte: O GLOBO, 2014
Imagem 4 - Circuito de fotos do Complexo Lagunar de Jacarepaguá em 1939
Documentos históricos realmente mostram, desde os primeiros anos da descoberta do sítio do Rio de Janeiro pelos portugueses, que toda a Baixada de Jacarepaguá, incluindo Barra da Tijuca era um lugar bastante conhecido e valorizado pelos colonizadores. A ocupação, em sua etapa inicial, correspondente aos séculos XVII e XVIII, ilustra a tendência geral das primeiras formas de exploração do país: grandes sesmarias, fazendas e engenhos foram sendo progressivamente fracionados por venda, herança, doações, aluguel. Uma vez ocupados o recôncavo e as planícies costeiras vão aumentando o interesse pelas terras de enclaves contíguos à periferia da cidade, ambos limitados por cadeias de relevo e com saídas para o mar – Jacarepaguá, a oeste do Rio, e, mais a norte, as terras entre as alturas da Pedra Branca e de Gericinó, coincidindo com conhecidos bairros de Bangu, Campo Grande, Paciência e Santa Cruz (GERSON, 1954).
O Governo do, então, Estado da Guanabara, visando incentivar medidas que racionalizassem a ocupação do espaço e disciplinassem o uso do solo urbano, desestimulou o adensamento de áreas tradicionais de ocupação da cidade, e criou melhorias e infraestruturas de acesso que facilitaram a ocupação do oeste carioca, quebrando o isolamento desta região com o restante da cidade. As construções de novas vias de acesso permitiram um aumento do fluxo populacional para a região da Baixada de Jacarepaguá dando a esta um caráter radial. A Baixada de Jacarepaguá que antes era um vazio demográfico ideal para piqueniques em praias desertas e de sítios para passar o final de semana, passou a receber uma gama maior de frequentadores, que deram início a um processo mais acentuado de ocupação do espaço (GONÇALVES, 1999). A ocupação da área ocorreu de forma diferenciada, pelas extremidades. Numa delas, como tentativa de prolongamento da Zona Sul, foram lançados os loteamentos Jardim oceânico e Tijucamar, tendo os empreendedores deste último construído, em 1939 a primeira ponte sobre a Lagoa da Tijuca, na altura da Igreja de São Francisco de Paula, na Barra. Na outra extremidade, pelo loteamento do Recreio dos Bandeirantes, que resultou do desmembramento de duas grandes glebas de propriedade do inglês Joseph Wesley Finch, todos os três datando da épica de 1930 (GERSON, 1954).
A baixada de Jacarepaguá vem sofrendo nas últimas décadas um grande crescimento populacional, como apontado pelos dados do IPP. No Censo de 2000, o total de habitantes de sua população era de 459.246, e no Censo de 1960 sua população era de 163.914, ou seja, sua população quase que triplicou de número em 40 anos (ABREU, 2006; IPP, 2008).
