XXII CONGRESO LATINOAMERICANO DE HIDRÁULICA Ciudad de Guavana, 2006

XXII CONGRESO LATINOAMERICANO DE HIDRÁULICA

Ciudad de Guavana, 2006

MÉTODO MULTICRITERIAL UTILIZADO COMO INDICADOR DA

QUALIDADE DE ÁGUA

Antonio Carlos Zuffo, Abel Maia Genovez zuffo@fec.unicamp.br genovez@fec.unicamp.br

Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo – UNICAMP Av. Albert Einstein, 951 – Cidade Universitária Zeferino Vaz

Caixa Postal 6021 – Campinas – São Paulo - Brasil

RESUMO: Este trabalho apresenta a aplicação de dois métodos multicriteriais para avaliar a qualidade das

águas para auxiliar a definição de padrões de qualidade dos corpos d’água. São utilizados dois métodos multicriteriais baseados na distância: o método da programação por compromisso (Compromise Programming – CP) e o método da teoria dos jogos cooperativos (Cooperative Game Theory – CGT). A metodologia é aplicada a 11 pontos amostrados do rio Atibaia no trecho que atravessa a cidade de Paulínia no estado de São Paulo, Brasil. São realizadas duas análises, uma com variação espacial analisando vários pontos ao longo do rio e uma análise temporal, analisando a variação da qualidade das águas ao longo do tempo em um dos pontos amostrados. A aplicação do método CP não correspondeu às expectativas, ou melo, não ofereceu bons resultados como um indicador da qualidade da águas. O método CGT, no entanto, apresentou bons resultados, sendo indicado para este tipo de análise, definindo um índice e/ou indicador da qualidade das águas.

PALAVRAS CHAVES: Classificação da águas, métodos multicriteriais, qualidade das águas, índice de

qualidade de água, indicadores de qualidade das águas e gestão dos recursos hídricos.

ABSTRACT:

T

his paper presents an application of two different multi-criteria methods in order to evaluate water quality and aid the definition of water quality standards. The two methods used are based on distance - Compromise Programming (CP) and Cooperative Game Theory (CGT). The methodology is applied to 11 samples, which were collected from 11 different points in Atibaia River, where it crosses the city of Paulínia, São Paulo, Brazil. Two analyses are made: one with spatial variation by analysing various points along the river and a temporal analysis, which analyses the water quality variation in time in some sampled points. The application of the CP method does not correspond the expectative and does not provide a good water quality index. The CGT method presented good results and it is suitable for this kind of analysis. It is able to define an index or an indicator of water quality.

KEY WORDS: Water Classification, multi-criteria methods, water quality, water quality index, water

INTRODUÇÃO: Os índices de qualidade da água (IQA) existentes no Brasil estão baseados em fórmulas

que são função de um número fixo e/ou pré-estabelecido de parâmetros de qualidade da água para a sua determinação. Se for preciso determinar o valor destes IQAs para um local onde não foi feita a determinação de um dos parâmetros que entram na composição da fórmula que se pretende calcular, não é possível obter o valor desse índice para aquele local. Neste trabalho é apresentado um indicador de qualidade da água composto baseado em dois métodos multicriteriais, a saber: o Compromise Programming (CP) e o

Cooperative Game Theory (CGT). A vantagem do método proposto é a sua flexibilidade, ou seja, caso não

esteja disponível um dos parâmetros utilizados nas fórmulas dos índices oficiais de qualidade de água, o indicador composto, ora proposto, pode ser adaptado para esta nova situação, da mesma forma se para o local estiver disponível outros(s) parâmetro(s), além daqueles necessários para a estimativa de um IQA em particular. Foi escolhido o método multicriterial CGT como o método que melhor classifica a qualidade das águas, pois seu resultado é computado por meio de um produtório. Neste caso, quando um único parâmetro for muito ruim ele provoca a queda do número global que representa uma determinada amostra de água. O método CP não se mostrou eficaz na avaliação da qualidade da água, tanto na avaliação espacial quanto na avaliação temporal. Os resultados do método CP podem mascarar o real estado da qualidade da amostra de água avaliada. A vantagem desta metodologia é a possibilidade de ampliar o número de parâmetros de indicadores de qualidade da água para poder enquadrá-los, mas precisamente, em suas respectivas Classes de qualidade, por exemplo, as classes definidas pela Resolução CONAMA 357/2005. A desvantagem é que a alteração de números de parâmetros considerados e/ou a consideração de parâmetros diferentes inviabiliza a comparação dos números globais das de diferentes análises. Esta metodologia foi aplicada ao rio Atibaia, no trecho que atravessa a cidade de Paulínia, no Estado de São Paulo, Brasil. Os resultados obtidos apresentaram coerência com a análise de órgãos oficiais de controle de poluição, sendo uma alternativa para a classificação da qualidade das águas de corpos d’água para gestão dos recursos hídricos e preenche uma lacuna quando na ausência de um dos parâmetros indicadores da qualidade das águas.

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

Indicadores – Indicadores são elementos que assinalam, que comunicam, que demonstram, eles indicam e

informam sobre algum assunto em específico. A exploração de indicadores é relativamente nova. Nas décadas de 1960 e 1970 os indicadores sociais tornaram-se objetos de incontáveis estudos (Habitat, 2000), somente no final da década de 1980, os indicadores ambientais ganharam grande reconhecimento. Desta forma, os parâmetros de qualidade de água podem ser entendidos como indicadores de qualidade, mas que isoladamente não informam, necessariamente a qualidade da água. Uma avaliação de um grupo de parâmetros, expressos em um número pode facilitar a classificação da qualidade da água.

A necessidade de um número cada vez maior de informações e em diferentes graus de complexidade decorrentes da crescente preocupação social com os aspectos ambientais associados com desenvolvimento que criou a necessidade da elaboração de índices e/ou indicadores de todas as naturezas.

Em processos decisórios das políticas públicas e acompanhamento de suas ações de implementações tornaram os indicadores ferramentas de informação indispensáveis. Desta forma, a criação de indicadores e/ou índices que possam traduzir uma grande quantidade de dados em informações mais simples e direta é um desafio constante.

A CETESB, órgão ambiental do Estado de São Paulo – Brasil, utiliza desde 1975, o Índice de Qualidade das Águas – IQA, para representar, de uma forma simples e mais direta, a informação da qualidade das águas, facilitando o gerenciamento ambiental das 22 Unidades de Gerenciamento dos Recursos Hídricos paulistas. O IQA inicialmente proposto pela CETESB incluía a informação de nove parâmetros básicos em sua formação básica.

Seu objetivo inicial era o de facilitar a comunicação com um público não técnico, reunindo diversos parâmetros em escalas diferentes em um único número que representava a qualidade do corpo d’água. Porém, sua principal desvantagem consistia, como qualquer outro índice, na perda da informação das variáveis individuais e da interação entre elas. O IQA apesar de fornecer uma avaliação direta, não substitui uma avaliação mais detalhada da qualidade das águas de uma determinada amostra de água.

Quando o IQA foi elaborado, os parâmetros de qualidade que fizeram parte do cálculo do IQA refletiam a contaminação dos corpos hídricos poluídos, principalmente pelo lançamento de esgotos domésticos. Este

índice fora desenvolvido, principalmente para possibilitar o controle das águas que tinham como principal finalidade o abastecimento público, considerando aspectos relativos ao tratamento convencional dessas águas. O desenvolvimento industrial do estado de São Paulo teve como conseqüência um maior comprometimento da qualidade das águas dos rios e reservatórios devido a uma maior complexidade de efluentes lançados nos cursos d’água e a deficiência do sistema de coleta e tratamentos de esgotos gerados pelos diferentes usuários das águas, sejam eles, domésticos, industriais ou agrícolas.

Devido a essas limitações, em 1998 a Resolução SMA/65 criou outros índices de qualidade de águas. Foram criados o IAP (Índice de qualidade de águas brutas para fins de Abastecimento Público) e o IVA (Índice de preservação da Vida Aquática). Estes dois índices são mais fidedignos na avaliação da qualidade das águas. O Índice de Qualidade das Águas de que trata o artigo 4o da resolução SMA/65 reflete a qualidade das águas para os seus usos múltiplos e não apenas para o abastecimento público. O Índice numérico global foi considerado inadequado devido à possibilidade de perdas de informações em sua determinação. Desta forma, foram propostas a representação conjunta de três novos índices:

• Índice de Qualidade de Águas Brutas para Fins de Abastecimento Públicos (IAP); • Índice de Preservação de Vida Aquática (IVA) e,

• Índice de Balneabilidade (IB), que define a qualidade das águas para contato primário.

Isto demonstra que a utilização de poucos parâmetros de qualidade de água pode, por um lado facilitar o estabelecimento de um índice de fácil determinação, mas por outro pode ser insuficiente para garantir uma correta avaliação da real condição das águas analisadas. Muita vez também, há uma disponibilidade maior de parâmetros para a análise da qualidade, mas somente poucos entram no computo do IQA. Desta forma, este trabalho apresenta uma metodologia que permite a incorporação de outros parâmetros, quando disponíveis, ou substituição quando um ou mais desses parâmetros, que são utilizados para a composição do IQA não estejam disponíveis.

Resolução CONAMA 357/2005

Esta resolução dispõe sobre a classificação e diretrizes ambientais para o enquadramento dos corpos de água superficiais e estabelece as condições e padrões de lançamento de efluentes. Esta Resolução substitui a Resolução anterior conhecida como CONAMA 20/86. A nova resolução estabelece que águas doces possuem um teor salino inferior a 5000. As águas de melhor qualidade podem ser aproveitadas em uso

menos exigente, desde que este não prejudique a qualidade da água, além de outros critérios pertinentes. O Quadro 1 apresenta os limites das classes I, II, III e IV da Resolução CONAMA 357/2005 para alguns parâmetros utilizados neste trabalho.

Quadro 1: Limites dos parâmetros de qualidade de água segundo Resolução CONAMA 357/2005 e adotados.

Classe CONAMA 357/2005

Parâmetro Unidade

Especial (I) II III IV

Sólidos dissolvidos mg/L < 500 < 500 < 500 Sem limite**

Fósforo Total (P) mg/L P < 0,020 < 0,030 < 0,050 Sem limite**

Nitrato mg/L N < 10,0 < 10,0 < 10,0 Sem limite**

< 3,7 < 3,7 < 13,3 Sem limite** mg/L N < 2,0 < 2,0 < 5,6 Sem limite** < 1,0 < 1,0 < 2,2 Sem limite** Nitrogênio p/ pH<7,5 Amoniacal p/ 7,5<pH<8,0 Total p/ 8,0<pH<8,5 p/ pH>8,5 < 0,5 < 0,5 < 1,0 Sem limite**

DQO mg/L O2 < 3,0 < 5,0 < 10,0 Sem limite**

OD mg/L O2 > 6,0 > 5,0 > 4,0 > 2,0

Turbidez UNT < 40 < 100 < 100 Sem limite**

pH --- 6,0 a 9,0 6,0 a 9,0 6,0 a 9,0 6,0 a 9,0

Coliformes Totais # /100 ml < 200 < 1000 < 2500 Sem limite** Coliformes Fecais # /100 ml < 100* < 500* < 1000* Sem limite** * Valores adotados (estimados, por não estarem definidos pela resolução CONAMA 357/2005).

Padrões de qualidade de água – No Brasil existem legislações específicas para definir os padrões de

qualidade das águas. A Legislação Federal é definida pela Resolução CONAMA 357/2005 e a Estadual pelo Decreto # 8468/76, que estabelecem os usos preponderantes dos recursos hídricos são prioritariamente para o abastecimento público e a preservação do equilíbrio das comunidades aquáticas, dentre outros. Desta forma, a representação da qualidade da água pelo índice IQA apresenta algumas limitações, dentre elas, de considerar o abastecimento público como único uso. Mesmo considerando este uso como de finalidade específica ele não contempla outros parâmetros importantes, tais como: metais pesados, compostos orgânicos com potencial mutagênico, hormônios artificiais, substâncias que afetam as propriedades organolépticas da água e o potencial de formação de trihalometanos, entre outras substâncias tóxicas.

Índice de Qualidade de Água – O IQA apresentado neste trabalho refere-se ao índice adotado pela

Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental do Estado de São Paulo (CETESB). O IQA utilizado pela CETESB é determinado pelo produtório ponderado de nove parâmetros indicadores da qualidade das águas, correspondentes aos parâmetros: temperatura da amostra, pH, oxigênio dissolvido, demanda bioquímica de oxigênio (5 dias, 20o_{C), coliformes fecais, nitrogênio total, fósforo total, resíduo total e}

turbidez. A seguinte fórmula é utilizada:

∏

=

=

n i w i i

q

IQA

1 em que IQA= qi=

Índice de Qualidade de Água, um número entre 0 e 100;

valor do iésimo parâmetro, um número entre 0 e 100, obtido da respectiva “curva média de variação de qualidade” (função de valor), em função de sua concentração ou medida e, as curvas médias de variação de qualidade é mostrada na Figura 1; wi= Peso correspondente ao iésimo parâmetro, um número entre 0 e 1, atribuído em

função de sua importância para a conformação global de qualidade;

1

=

∑

w

i

n= Número de parâmetros que entram no cálculo do IQA.

A qualidade das águas brutas, indicadas pelo IQA, numa escala de 0 a 100, pode ser classificada, para abastecimento público, segundo a escala apresentada pelo Quadro 2.

Quadro 2: Classificação da qualidade de água de acordo com os valores originais do IQA proposto em 1976.

Qualidade Valor do IQA Ótima 79 < IQA < 100

Boa 51 < IQA < 79 Regular 36 < IQA < 51 Ruim 19 < IQA < 36 Péssima IQA < 19

Métodos multicriteriais baseados na distância – São aqueles que definem uma distância mínima entre a

alternativa avaliada com uma “Solução Ideal”, ou uma distância máxima de uma solução “Status Quo” (Zuffo, 1998). No primeiro grupo, quanto menor for a distância da alternativa avaliada, mais próxima estará da solução ideal. No segundo grupo, porém, a maior distância de uma solução “Status Quo” (aquela solução que engloba os piores desempenhos em todos os critérios) seria, logicamente, a solução de melhor compromisso, pois se está mais distante da pior solução que pode ser entendido que está mais próxima da melhor solução (Zuffo et al., 2002). Assim sendo, apresentam-se dois métodos representantes dessa família métodos multicriteriais.

CP - O CP (Compromise Programming) é baseado no conceito de distância métrica, entre dois pontos cujas

coordenadas são conhecidas (ZELENY, 1982). Este método procura minimizar a distância de todos os pontos factíveis avaliáveis, para um determinado ponto escolhido pelo DM (Decision Maker), chamado de “Ponto Ideal”. O “Ponto Ideal” é definido pelo vetor que contém os valores máximos para todos os critérios avaliados. Desta forma, define-se f* _{o vetor ideal formado por todos os máximos:}

. A obtenção da solução ideal não é possível, pois dificilmente existe um vetor

(

* * 3 * 2 * 1 *

_,

_,

_,

_,

n

f

f

f

f

f

=

_L

)

de decisões x* _{que seja solução comum à todos os n problemas. Porém, ela pode ser utilizada na avaliação}

das soluções alcançáveis. Essa distância é medida pela família métrica “ls” definida por:

( )

S n i S w i i i i S i s

f

f

x

f

f

l

1 1 * _, *

















−

−

=

∑

=

α

Em que: αι= fi,w= fi(x)= fi*=

são os pesos atribuídos a cada um dos parâmetros; é o pior valor obtido para o parâmetro i;

é o valor do parâmetro i na posição x; é o melhor valor obtido pelo parâmetro i.

CGT – O CGT (Cooperative Game Theory) maximize a distância de algum ponto “Satus Quo” de nível

mínimo, em que a medida de distância utilizada é a geométrica (GERSHON e DUCKSTEIN, 1983). É um estudo matemático de resolução de conflitos. Neste método, o valor de qualquer função deve ser mantido maior que zero, pois, caso contrário zeraria o valor da distância. A função de distância utilizada neste método é dada por:

( )

i n i i iw s

f

x

f

l

α

∏

=

−

=

1 , Em que: αι= fi,w= fi(x)=

são os pesos atribuídos a cada um dos parâmetros; é o pior valor obtido para o parâmetro i;

é o valor do parâmetro i na posição x. MATERIAL E MÉTODOS

Os métodos multicriteriais utilizados na definição de um indicador de qualidade de água foram: o método da programação por compromisso (CP – Compromise Programing) e, o método da Teoria dos Jogos Cooperativos (CGT – Cooperative Game Theory). Alves (2003) aplicou o método da Programação por Compromisso (CP), utilizando o programa MCDA-FEC elaborado por Zuffo (2001), para analisar a qualidade da água desse mesmo trecho do rio Atibaia, porém, utilizou cada um dos pontos amostrados como alternativas comparáveis entre si, adotando como valores maiores e piores obtidos pelos parâmetros das amostras. Assim, o método assumia o melhor e pior valor dos parâmetros avaliados, o que dificulta a comparação de seus resultados com outros locais amostrados. Desta forma, neste trabalho, adotou-se como valores melhores e piores os valores máximos e mínimos das funções de valores dos parâmetros que variam entre 0 e 100. O equacionamento do método CP adotado S igual a unidade (S=1) ficou estabelecido por:

( )

( )

_











−

=

∑

= n i i s

x

f

x

l

1

100

100

α

A limitação do método CP em uma avaliação da qualidade da água é devida a sua estrutura de preferência ser baseada em um somatório. Assim sendo, quando um parâmetro de qualidade não for bom, pode ser mascarado pela distância de parâmetros cujos valores sejam mais próximos do ideal. Faz-se então a necessidade de uma análise conjuntamente com as Classes definidas pela Resolução CONAMA 357/2006 para águas doces concomitantemente. Esta inclusão serve para balizar os resultados da qualidade da água dos pontos amostrados. Para checar os resultados, a mesma metodologia foi aplicada ao equacionamento do método Teoria dos Jogos Cooperativos (CGT – Cooperative Game Theory), ou seja, aquele utilizado como equacionamento do IQA originalmente proposto pela CETESB em 1976.

Os pesos utilizados para cada um dos critérios devem ser relativisados, e recalculados com a inclusão de novo(s) ou exclusão de algum(s) parâmetro(s). Desta forma, os pesos de todos os critérios somados devem ser igual à unidade, ou seja, devem ser padronizados. Desta forma, com a inclusão de novo(s) parâmetro(s) ou a subtração de outro(s) os valores resultantes deste índice não corresponderão mais aos valores globais que representam as classes de qualidade de água definidas pela CETESB, como ilustrados no Quadro 2, por esta razão torna-se necessário a inclusão das Classes I, II, III e IV da Resolução CONAMA 357/2005 juntamente nesta análise.

( )

i n i w i i s

f

x

f

l

α

∏

=

−

=

1 , adotando ( _{= 0 ) obtêm-se:} w i

f

_,

( )

i n i i s

f

x

l

α

∏

=

=

1

Foram utilizadas as funções de valores utilizadas pela CETESB, quando o parâmetro de qualidade de água correspondia a um dos nove utilizados pelo IQA, ou definidos baseados nas recomendações da Resolução CONAMA 357/2005, quando não definidos pela CETESB. Desta forma o Figura 1 apresenta as funções de valores para os parâmetros utilizados neste trabalho.

w1 = 0,13 – peso do parâmetro: Coliformes Fecais; w2 = 0,13 – peso do parâmetro: Coliforme Total;

w3 = 0,09 – peso do parâmetro: Demanda Bioquímica de oxigênio; w4 = 0,07 – peso do parâmetro: Sólidos Suspensos;

w5 = 0,07 – peso do parâmetro: Turbidez; w6 = 0,10 – peso do parâmetro: pH; w7 = 0,09 – peso do parâmetro: Amônia; w8 = 0,09 – peso do parâmetro: Nitrato; w9 = 0,15 – peso do parâmetro: OD;

w10 = 0,15 – peso do parâmetro: Fósforo Total.

ESTUDO DE CASO

Este trabalho tem por estudo de caso a cidade de Paulínia, no Estado de São Paulo – Brasil, inserida na bacia do Rio Piracicaba. A população do município é de 51.326 habitantes, sendo 98,9% desta população residente na zona urbana, conforme o censo realizado no ano de 2000 pelo Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE).

Essa região tem um desequilíbrio acentuado entre as demandas e as disponibilidades hídricas da bacia, gerando conflitos entre os usuários, e à qualidade comprometida desses recursos, pois poucos são os municípios e indústrias que tratam seus efluentes (Governo do Estado de São Paulo, 1990).

O principal integrante da rede de drenagem natural de superfície, no município de Paulínia, é o rio Atibaia, que atravessa a cidade no sentido leste-oeste. Este rio foi sendo transformando num grande esgoto a céu aberto a partir da década de 70. Uma das causas dessa situação foi a implantação das indústrias do pólo petroquímico nas proximidades do rio, comprometendo, seriamente, a qualidade da água e a manutenção da fauna aquática local. Esta situação é agravada pelo fato de que o rio Atibaia, ao atravessar o município, já recebeu o esgoto in natura da cidade de Campinas com mais de 900 mil habitantes, além disso, recebe atualmente 100% do esgoto doméstico gerado no município de Paulínia in natura.

Após a instalação da Refinaria do Planalto Paulista (REPLAN), que é uma das maiores refinarias de petróleo do Brasil, Paulínia passou a atrair outras indústrias, principalmente, do ramo de petroquímica, destacando-se a de defensivos e fertilizantes agrícolas: Rhodia, Shell, Dupont, etc.

Neste estudo foram utilizados os dados coletados por PATERNIANI (2001), sendo que as escolhas dos pontos de amostragem de água fundamentaram-se nas mudanças de paisagem em interface com recomendações da Secretária de Defesa e Desenvolvimento do Meio Ambiente (SEDDEMA) do Município de Paulínia, no ano de 1999. Foram realizadas oito repetições de medida para cada parâmetro quantificado, divididos em dois períodos: secas e cheias, visando atender aos preceitos da metodologia estatística. Este procedimento permitiu suprir deficiências da amostragem, caso alguma medida não se mostrasse confiável durante a análise, fato este que foi observado em alguns casos (PATERNIANI, 2001). As coletas referentes ao período de cheias foram realizadas entre os meses março a abril de 2000, e as coletas referentes ao período de secas foram realizadas no mês de agosto de 1999.

Os pontos de coleta que foram utilizados, neste estudo, referem-se aos pontos localizados no rio Atibaia, no trecho que atravessa Paulínia, e no ribeirão Anhumas, importante contribuinte do rio Atibaia no município de Paulínia. Estes pontos podem ser visualizados na Figura 2. Os parâmetros de qualidade da água avaliados no projeto PATERNIANI (2001) foram: Oxigênio Dissolvido (OD), Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO), DQO (Demanda Química de Oxigênio), metais pesados (Fe e Mn), Nitrogênio, Coliformes Totais e Fecais, Fósforo, Cor, Turbidez, Sólidos Suspensos, pH e Temperatura. O Quadro 3 apresenta os valores medidos dos parâmetros de qualidade de água para os 11 pontos amostrados na campanha de medição do dia 27 de março de 2000 e o Quadro 4 apresenta os valores medidos dos mesmos parâmetros para as 8 campanhas realizadas. Como os dados de DBO e de temperatura não são apresentados por PATERNIANI (2001), não foi possível calcular o índice de qualidade da água (IQA) da CETESB. A vazão média do Rio Atibaia no trecho em que foram realizadas as coletas, pode ser obtida da curva chave do posto do DAEE – SP, com prefixo 4D-009, que se localiza numa Ponte na rodovia SP-332 sobre o rio Atibaia. Essa vazão média foi apresentada para cada dia de coleta junto com a avaliação dos parâmetros.

Quadro 3: Valores dos parâmetros de qualidade da água para a coleta no dia 27/03/2000. Pontos de coleta Parâmetros 01 02 03 04 05 06 07 08 09 11 12 Coliformes Fecais 2000 8400 0 29800 4100 0 2000 2000 0 1000 108100 Coliformes Totais 16000 32700 18700 131300 67000 12200 24900 9800 23300 7400 307600 DQO 28,0 20,0 8,0 12,0 16,0 32,0 24,0 16,0 20,0 20,0 12,0 Sólidos Suspensos 9 8 91 96 23 10 10 14 13 10 41 Turbidez 168 193 158 71 136 171 75 117 82 37 43 pH 6,98 7,03 7,02 7,02 7,42 6,96 6,96 6,98 6,96 7,05 6,64 Amônia 0 0 0,20 3,10 1,75 0,45 0,55 0,75 0,70 0,10 5,90 Nitrato 8,50 9,00 9,00 8,50 9,50 11,00 12,00 12,5 12,00 11,50 7,00 OD 7,2 7,5 6,2 5,4 5,3 7,1 6,0 5,7 5,3 5,3 4,7 Fósforo Total 0,10 0,10 0,12 0,22 0,37 0,12 0,12 0,12 0,12 0,35 0,32

Quadro 4: Valores dos parâmetros de qualidade da água para o ponto 5 para as coletas distribuídas no tempo, 4 no período seco e 4 no período úmido.

Coletas de período seco (1999) Coletas de período úmido (2000)

11/ago 18/ago 23/ago 30/ago 27/mar 03/abr 18/abr 26/abr

Parâmetros 5-S1 5-S2 5-S3 5-S4 5-C1 5-C2 5-C3 5-C4 Coliformes Fecais 1986300 113000 128100 488400 4100 6488 21400 139100 Coliformes Totais 2419202 686700 1119900 1419900 67000 24196 1299700 72700 DQO 37,0 15,0 57,0 40,0 16,0 108,0 38,0 22,0 Sólidos Suspensos 112 150 19 43 23 11 18 27 Turbidez 38 16 38 35 136 211 25 38 pH 7,13 7,02 8,07 7,30 7,42 7,08 8,15 7,59 Amônia 5,60 2,40 4,50 4,55 1,75 8,25 8,80 5,15 Nitrato 2,00 2,80 24,00 23,00 9,5 15,0 10,0 10,5 OD 6,5 6,4 0,7 4,5 5,3 3,3 3,6 1,7 Fósforo Total 1,92 0,33 0,86 0,87 0,37 1,85 0,21 0,97 Resultados e Discussão

Os métodos multicriteriais foram utilizados para estabelecer indicadores que representassem a variação da qualidade da água ao longo do trecho do rio Atibaia espacial e temporalmente. A metodologia foi adotada para possibilitar a classificação da qualidade das águas em locais onde há carência ou fartura de parâmetros de qualidade das águas, utilizados ou não em indicadores de qualidade de água oficiais.

Foi adotado como exemplo de aplicação espacial os dados coletados na campanha de coleta e análise de parâmetros de qualidade da água do rio Atibaia realizada no dia 27 de março de 2000. E, como dados temporais os parâmetros coletados no ponto de amostragem 05, para as 8 campanhas realizadas. Os valores das funções de valor apresentados na Figura 1, foram aplicados aos parâmetros obtendo-se os valores apresentados nos Quadros 5 e 6, com suas respectivas análises multicriteriais para indicação dos padrões da qualidade das águas estimadas pelos dois métodos deste estudo, o CP e o CGT.

Quadro 5: Valores dos parâmetros de qualidade da água, segundo a coleta no dia 27/03/2000, obtidos pelas funções de valor para aplicação dos métodos multicriteriais.

Pontos de coleta Parâmetros 01 02 03 04 05 06 07 08 09 11 12 Coliformes Fecais 15,0 8,0 96,0 5,0 11,6 96,0 15,0 15,0 96,0 19,0 3,0 Coliformes Totais 17,2 14,7 16,4 9,6 11,4 18,2 16,0 19,2 16,1 20,8 6,4 DQO 1,5 2,0 47,0 35,0 10,0 1,4 1,8 10,0 2,0 2,0 35,0 Sólidos Suspensos 99,0 99,0 97,2 97,1 98,8 99,0 99,0 98,9 98,9 99,0 98,2 Turbidez 11,0 10,1 11,3 29,0 13,9 10,8 26,3 15,9 25,0 46,3 44,2 pH 91,0 93,0 93,0 93,0 94,0 91,0 91,0 91,0 91,0 92,9 80,0 Amônia 100,0 100,0 99,0 76,0 86,0 96,5 97,5 94,0 95,0 99,2 60,2 Nitrato 64,0 62,0 62,0 64,0 61,0 59,0 58,0 57,0 58,0 59,5 69,0 OD 8,0 8,1 7,5 7,0 7,0 7,9 7,4 7,2 6,9 6,9 6,8 Fósforo Total 91,5 91,5 91,0 82,0 69,0 91,0 91,0 91,0 91,0 70,2 70,6 Resultado – CP 0,562 0,574 0,420 0,579 0,612 0,464 0,562 0,562 0,460 0,563 0,614 Resultado - CGT 32,4 29,8 55,2 34,8 33,1 40,7 33,8 38,7 42,8 36,3 30,1

Quadro 6: Valores dos parâmetros de qualidade da água, segundo coletas para o ponto 5 para as coletas distribuídas no tempo, 4 no período seco e 4 no período úmido, definida pelas funções de valor.

Coletas de período seco (1999) Coletas de período úmido (2000)

11/ago 18/ago 23/ago 30/ago 27/mar 03/abr 18/abr 26/abr

Parâmetros 5-S1 5-S2 5-S3 5-S4 5-C1 5-C2 5-C3 5-C4 Coliformes Fecais 2,0 3,0 3,0 2,4 11,5 10,0 5,8 7,2 Coliformes Totais 2,0 3,8 2,2 2,1 11,8 15,6 2,2 10,8 DQO 1,5 12,0 1,0 1,0 10,0 1,0 1,0 1,9 Sólidos Suspensos 97,0 94,0 99,1 98,2 99,2 99,5 99,3 99,0 Turbidez 46,5 65,0 46,5 49,0 14,7 9,0 57,5 46,5 pH 93,0 92,0 90,0 93,3 93,0 92,7 89,9 91,3 Amônia 62,0 80,0 17,3 67,2 84,0 51,0 8,8 41,2 Nitrato 90,0 88,0 33,3 34,0 62,0 49,0 60,0 59,5 OD 7,2 7,2 4,0 6,8 7,0 5,0 5,1 4,3 Fósforo Total 36,1 75,0 43,6 43,6 70,0 28,0 80,0 40,4 Resultado – CP 0,668 0,573 0,753 0,700 0,611 0,728 0,669 0,694 Resultado - CGT 17,6 28,3 13,9 16,6 33,4 20,7 17,3 23,1

O Quadro 7 apresenta o desempenho das Classes I, II III e IV definidas pela Resolução CONAMA 357/2005 para as águas doces brasileiras, segundo a metodologia apresentada (CP e CGT). As Figuras 3, 4, 5 e 6 ilustram as posições dos pontos amostrados dentro das faixas estabelecidas pelas 4 Classes analisadas. Observa-se, da Figura 3 que os resultados da aplicação do método CGT parece ser mais acurados do que os resultados do método CP ilustrado na Figura 4. Nesta figura, 8 dos 11 pontos amostrados encontram-se na Classe IV, segundo CONAMA 345/2005 e apenas 1 ponto na Classe II, o que corresponde ao ponto a montante da contribuição do ribeirão Anhumas, muito poluído por cargas orgânicas. Os pontos 6 e nove encontram-se classificados como classe III. Na Figura 4, no entanto, a que representa a avaliação pelo método CP observa-se que foram classificados 3 pontos como pertencentes à classe especial, os pontos 03, 06 e 09, o que não é coerente com os valores de alguns parâmetros observados. Neste caso, o método CP teve comprometida sua avaliação devido ao seu arcabouço ser definido por uma somatória, e que os parâmetros avaliados como ruins (notas baixas) foram mascarados pelas notas altas de outros parâmetros, o que não aconteceu com os resultados do método CGT, constituído por um produtório. No método CGT, um único parâmetro com nota baixa é responsável pela redução do valor global de toda a amostra, o que é mais coerente com o tipo de análise a que se propõe o problema ora proposto.

As Figuras 5 e 6 ilustram a avaliação temporal para o ponto amostrado no _{5, e observou-se o mesmo}

comportamento que o observado na avaliação dos pontos localizados ao longo do rio Atibaia. Nesta avaliação, o ponto 5 já havia sido classificado na primeira análise pelo método CGT como categoria 4, e que permaneceu nesta mesma classe nesta análise temporal. Observa-se que a qualidade da água neste ponto no 5 continua sendo a classe 4, com variações sazonais. Já na Figura 6, a classificação deste ponto no 5 varia entre as classes III e IV, o que mostra, pelo menos coerência com a avaliação do método CP realizada na primeira análise do período úmido realizada no dia 27 de março de 2000, porém, com resultados não coerentes com os valores dos parâmetros de qualidade de água medidos neste ponto.

Quadro 7: Resultados dos métodos CP e CGT aplicados às Classes I, II, III e IV definidas pela Resolução CONAMA 357/2005.

Resultado pelo Método - CP Resultado pelo Método - CGT

CLASSES CONAMA 357/2005 CLASSES CONAMA 357/2005

Parâmetros I II III IV I II III IV Coliformes Fecais 0,078 0,099 0,105 0,112 1,615 1,512 1,466 1,409 Coliformes Totais 0,081 0,091 0,098 0,100 1,605 1,556 1,520 1,503 DQO 0,004 0,014 0,054 0,054 1,508 1,492 1,394 1,394 Sólidos Suspensos 0,035 0,035 0,035 0,035 1,315 1,315 1,315 1,315 Turbidez 0,038 0,057 0,057 0,057 1,307 1,229 1,229 1,229 pH 0,006 0,019 0,032 0,045 1,575 1,552 1,525 1,493 Amônia 0,045 0,045 0,054 0,054 1,422 1,422 1,394 1,394 Nitrato 0,036 0,036 0,036 0,036 1,446 1,446 1,446 1,446 OD 0,134 0,135 0,137 0,140 1,425 1,413 1,390 1,333 Fósforo Total 0,027 0,038 0,060 0,077 1,937 1,911 1,848 1,793 Distâncias 0,483 0,568 0,667 0,974 60,046 48,819 39,621 4,650

Figura 3: Resultados método CGT para os pontos amostrados.

Figura 4: Resultados método CP para os pontos amostrados.

Figura 6: Resultados método CP para avaliação temporal no amostrado no 5 para o período seco e úmido.

Conclusões

Conclui deste trabalho que o método da programação por compromisso não se mostrou ideal para analisar e classificar a qualidade das águas de corpos d’água devido à estrutura de seu arcabouço corresponder a um somatório, o que mascara a classificação real da qualidade da água. O método CGT, utilizado pela CETESB, cujo arcabouço corresponde a um produtório é mais eficiente para este tipo de análise. A incorporação de novos parâmetros na análise juntamente com a comparação dos limites das classes segundo alguma norma oficial (EPA, CONAMA, ou qualquer outra) é viável, porém sua comparação com análises considerando diferentes parâmetros ou número de parâmetros fica prejudicada. A utilização dos limites inferiores das classes padrão definidas pelas agências como alternativas analisáveis possibilitou estabelecer em qual classe a amostra de água avalianda estava inserida. Outros métodos multicriteriais podem ser testados para a finalidade de auxiliar a avaliação da qualidade de água para o auxiliar a tomada de decisão em problemas de gerenciamento e planejamento de recursos hídricos.

Bibliografia

ALVES, F. V. (2003). Seleção de sítio e tecnologia para estação de tratamento de esgoto por meio de SIG e métodos

multicriteriais. Estudo de caso: Paulínia – SP. Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas,

Faculdade de Engenharia Civil, Campinas, SP – Brasil.

CETESB (1976). IQA - Índice de Qualidade das Águas. http://www.cetesb.sp.gov.br/Agua/rios/indice_iap_iqa.asp. Brasil.

CONAMA (2005)- Resolução No 357. Conselho Nacional Do Meio Ambiente, Ministério Do Meio Ambiente.

http://www.mma.gov.br/conama/res/res05/res35705.pdf. Brasil.

CONAMA (1986) - Resolução Nº 20, Conselho Nacional do Meio Ambiente, MINISTÉRIO DO MEIO AMBIENTE.

http://www.mma.gov.br/port/conama/res/res86/res2086.html. Brasil.

HABITAT – http://pan.cedar.univie.ac.at/habitat/incountry/indicators/why/progress.html; 2000.

GERSHON, M.; DUCKSTEIN, L. (1983). “Multiobjective Approaches to River Basin Planning.” Journal of Water

Planning and Management, Vol. 109, No. 1, jan., pp. 13 – 28.

PATERNIANI, J. E. S. et al. (2001) – Caracterização das condições de uso e qualidade dos recursos hídricos no

município de Paulínia, Estado de São Paulo. Relatório Final para a FAPESP, 271 p.

RESOLUÇÃO SMA/65 – Secretaria de Estado do Meio Ambiente do estado de São Paulo -

http://www.ambiente.sp.gov.br/index.htm. Brasil.

ZELENY, M. (1982) -Multiple Criteria Decision Making. McGraw-Hill Book Company. New York. 536 p.

ZUFFO, A. C. (1998) - Seleção e aplicação de métodos multicriteriais ao planejamento ambiental de recursos

hídricos. Tese (Doutorado em Hidráulica e Saneamento) - Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de

São Paulo, São Carlos. 301 p.

ZUFFO, A. C. (2001). Manual de utilização do Programa Multicriteria Decision Aid FEC (MCDA-FEC). 15 p. ZUFFO, A. C. et al. (2002). “Aplicação de métodos multicriteriais ao planejamento de recursos hídricos”. Revista