ANÁLISE DA VARIAÇÃO TEMPORAL DE COR, TURBIDEZ E SÓLIDOS NO RIBEIRÃO ESPIRITO SANTO E AVALIAÇÃO CRÍTICA DE EQUAÇÕES DE
CORRELAÇÃO ENTRE SÓLIDOS E TURBIDEZ
Juliana Mattos Bohrer Santos1; Isabela Regina da Silva2; Renata de Oliveira Pereira3; Maria Helena Rodrigues Gomes3
1. Mestranda do Programa de Pós-Graduação em Saneamento, Meio Ambiente e Recursos Hídricos da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG) 2. Graduanda do curso de Engenharia Ambiental e Sanitária pela Faculdade de Engenharia da Universidade Federal de Juiz
de Fora – UFJF; 3. Professora adjunta do Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental, Faculdade de Engenharia - UFJF.
ID 292 RESUMO
O ribeirão Espírito Santo (ES) é um dos principais mananciais de Juiz de Fora, sendo responsável pelo abastecimento de 40% da população da cidade. Este está localizado na zona norte do município e transpassa seu Distrito Industrial, tornando-se local de lançamento de efluentes industriais e domésticos. Adicionalmente, há o lançamento do lodo do decantador e da água de lavagem dos filtros de uma Estação de Tratamento de Água (ETA), provocando o aumento de sólidos totais (ST) no mesmo. Foi realizado o monitoramento da concentração de ST em três pontos do ribeirão ES no ano de 2016 e da concentração de turbidez, sólidos dissolvidos totais (SDT) e cor em sete pontos entre os anos de 2013 e 2016. Os valores de sólidos em suspensão totais (SST) foram obtidos a partir de equações de correlação entre este parâmetro e a turbidez. A partir da soma dos SDT e SST, foi obtido o valor de ST. Portanto, o estudo teve o objetivo de avaliar a variação sazonal da concentração de SDT, turbidez e cor no ribeirão ES, correlacionando com o uso do solo da bacia hidrográfica e índices pluviométricos, além de analisar os valores de ST obtidos a partir da soma dos SDT e SST estimados por dez equações de correlação encontradas na literatura. Observou-se uma alta correlação entre turbidez e cor com a precipitação nos pontos predominantemente rurais e uma redução desta à medida que os pontos se aproximam da área urbana. Verificou-se que nenhuma das equações testadas apresentou resultados de SST, que ao serem somados com as concentrações de SDT, fossem compatíveis com os valores de ST encontrados nas duas últimas campanhas. Contudo, os resultados obtidos para as dez equações convergem entre si, apresentando maior variação nos meses chuvosos, sugerindo maior fragilidade das fórmulas em estimar o valor de SST nestes períodos.
INTRODUÇÃO
O intenso e desordenado processo de uso e ocupação do solo verificado em todo o mundo, muitas vezes não se encontra estruturado no que tange a preservação ambiental. Dessa forma, grande parte dos mananciais de abastecimento apresentam elevados níveis de poluição principalmente nas áreas densamente povoadas (ISA, 2008).
A destruição da mata ciliar dos corpos hídricos provoca o aumento do carreamento de sólidos para o corpo d`água, causando assoreamento e a degradação da qualidade das águas. Como consequência tem-se a redução da profundidade do rio, diminuindo a quantidade de água disponível no mesmo; o aumento da dificuldade de tratamento da água para consumo humano; restrição da fotossíntese e dificuldade de reposição do oxigênio, prejudicando a vida aquática; riscos de enchentes; dentre outros problemas (EMPAER, 2015; SPERLING, 2016). Os parâmetros que são mais impactados pelo aumento do carreamento de sólidos para o corpo d’água são turbidez, cor, SST, SDT e ST. A coloração da água, pode ser causada por sólidos dissolvidos de origem natural e/ou de origem antropogênica, causada por resíduos industriais e esgotos domésticos. Ressalta-se que o valor da cor aparente é influenciado pela parcela relativa à turbidez da água, que pode ser removida por centrifugação, obtendo-se assim, a cor verdadeira. Já a turbidez representa o grau de interferência da penetração dos raios solares através da água, sendo causada por sólidos em suspensão (SPERLING, 2016).
Diante do exposto e tendo em vista que a maior parte da superfície da bacia hidrográfica do ribeirão ES é coberta por pastagens com matas ciliares escassas, verifica-se a relevância de se monitorar e avaliar as concentrações dos parâmetros supracitados. Dessa forma, pode-se inferir sobre a possibilidade de comprometimento da função de manancial de abastecimento de água atual e futura do ribeirão ES, já que o principal uso da bacia hidrográfica é o abastecimento de água potável para a população da cidade de Juiz de Fora.
OBJETIVO
Avaliar a variação sazonal da concentração de SDT, turbidez e cor no ribeirão ES, correlacionando com o uso e ocupação do solo da bacia hidrográfica e índices pluviométricos, além de analisar os valores de ST obtidos a partir da soma dos SDT e SST estimados por dez equações de correlação entre SST e turbidez encontradas na literatura.
MATERIAIS E MÉTODOS
Caracterização da Área de Estudo
O ribeirão ES é afluente do rio Paraibuna pela margem direita, pertencendo, portanto, à bacia do rio Paraíba do Sul (CESAMA, 2017). Próximo ao seu exutório está o Distrito Industrial de Juiz de Fora -JF, onde estão situadas várias empresas dos mais diferentes segmentos, algumas delas se destacam pelo seu potencial poluidor. O principal uso da bacia hidrográfica é o abastecimento de água potável para a população da cidade de JF. A ETA que recebe água do ribeirão ES produz uma vazão de 620 L/s, abastecendo cerca de 40% da cidade. O segundo uso, há o consumo para uso industrial e em menor escala, existem as atividades de irrigação de pequenas culturas e atividades agropecuárias (CESAMA, 2017).
No que tange ao seu enquadramento, o ribeirão ES é enquadrado como classe 1 das nascentes até a captação da ETA, sendo que após a captação, o ribeirão recebe a mesma classificação do Rio Paraibuna no trecho onde deságua, ou seja, classe 2 (COPAM, 1996; PORTARIA MINTER, 1981).
Localização dos pontos de amostragem
Com o intuito de avaliar a contaminação do ribeirão ES, realizaram-se nove campanhas, ocorridas nos seguintes meses: junho, setembro, outubro e dezembro de 2013, janeiro e março de 2014, março de 2015 e maio e outubro de 2016. Durante as sete primeiras campanhas foram analisados oito pontos, sendo cinco no ribeirão ES (Pontos 2, 3, 4, 7, 8), um no tributário (córrego Gouveia - Ponto 1) e dois no rio Paraibuna (Pontos 5 e 6). Já nas duas últimas coletas foram monitorados apenas 3 pontos no ribeirão ES (Pontos 2, 3 e 4).
Ressalta-se que os pontos 1 e 7 estão localizados em uma área caracterizada por uso e ocupação predominantemente rural, enquanto que o ponto 2 se situa a jusante de uma extensa área residencial. O ponto 3, está a jusante da captação da ETA; o ponto 4 a jusante do lançamento de efluentes do Distrito Industrial; e o ponto 8 localizado imediatamente a montante do encontro das águas do ribeirão ES com o rio Paraibuna. Os pontos 5 e 6 se localizam no rio Paraibuna, a montante e jusante do ponto de encontro com as águas do ribeirão ES, respectivamente.
Durante as campanhas foram coletadas e analisadas “in situ” três pontos de amostras de águas superficiais para cada seção de amostragem e uma amostra integrada (composição das três últimas), de acordo com o estabelecido pela NBR 9897. Para cada uma das amostras foi obtido através das sondas multiparamétricas de qualidade da água o parâmetro SDT. O parâmetro cor e turbidez foram obtidos nos Laboratório de Qualidade Ambiental (LAQUA) da Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF) de acordo com o APHA (2005). Os valores de SST foram obtidos a partir de equações de correlação entre este parâmetro e a turbidez, já que o parâmetro SST não foi monitorado devido a limitações laboratoriais (Tabela 1).
Tabela 1: Equações de correlação entre Turbidez e Sólidos em Suspensão Total.
Referências Equação R² Intervalo na Localização
Piccolo (1999) 𝑆𝑆𝑇 = (𝑇 − 11)/0,97 0,80 Td < 300 NTU 64 ES, Br
Carvalho (2004) 𝑆𝑆𝑇 = 0,0624. 𝑇1,5295 0,73 T < 505 NTU 92 RS, Br Carvalho (2004) 𝑆𝑆𝑇 = 0,046. 𝑇1,53 0,77 T < 527 NTU 78 RS, Br
Teixeira (2000) 𝑆𝑆𝑇 = 1,0. 𝑇 + 6,3 0,98 T < 100 NTU 40 ES, Br Guimarães (2010) 𝑆𝑆𝑇 = 0,9762. 𝑇 − 5,5754 0,84 T < 160 NTU 9 RS, Br Bicalho (2006) 𝑆𝑆𝑇 = −0,0081. 𝑇2+ 1,0545. 𝑇 − 0,4299 0,82 T < 60 NTU 16 DF, Br Tomazoni (2005) 𝑆𝑆𝑇 = 0,6937. 𝑇 0,98 T < 2500 NTU - PR, Br Berrios e Bouldin (2016) 𝑆𝑆𝑇 = (𝑇 + 2,74)/2,3133 0,91 T < 160 NTU 144 ARb, EUA
West at al. (2016) 𝑆𝑆𝑇 = (𝑇 1,2)
1,03 0,91 T < 200 NTU 145 AR, EUA
Line et al. (2013) 𝑆𝑆𝑇 = 1,1656. 𝑇 − 9,6075 0,84 T < 500 NTU 60 NCc, EUA anúmero de dados; bArkansas; cNorth Carolina; dturbidez.
Nas primeiras sete campanhas o parâmetro ST foi calculado a partir da soma dos SDT e SST. Nas duas últimas campanhas, além da medição da turbidez, SDT e cor, foi realizada em laboratório a análise de ST através do método gravimétrico 2540 B do Standard Methods (APHA, 2012).
A análise dos parâmetros de qualidade da água foi realizada no ponto 8 apenas na terceira e na sexta campanhas, devido à necessidade de utilização de barco para acessar o local do ponto. O ponto 7, localizado no ribeirão ES, foi incluído a partir da terceira campanha. O parâmetro turbidez não foi analisado na primeira coleta devido ao mau funcionamento do turbidímetro.
Análise da variação dos níveis pluviométricos
Com a finalidade de se avaliar o impacto da precipitação nos valores de qualidade da água do ribeirão ES, foi realizado um estudo dos índices pluviométricos para os anos de 2013 a 2017. Os dados diários para cada mês estudado foram obtidos a partir do site do Instituto Nacional
de Meteorologia – INMET para a estação meteorológica automática Juiz de Fora (INMET, 2017). A partir destes valores foi calculada a precipitação total mensal do período em estudo.
Cálculo das correlações
Foram calculados os coeficientes de correlação dos parâmetros cor, turbidez e SDT com a precipitação acumulada de cada mês de coleta através da função “CORREL” do software Excel 2016. Utilizando o mesmo método, foram obtidas também as correlações entre a cor aparente e turbidez e cor aparente e SDT.
RESULTADOS Precipitação
Através da curva da precipitação ocorrida ao longo dos anos de 2013 a 2017, observou-se que o mês de agosto de 2013 obteve um volume precipitado de apenas 13,8 mm, caracterizando o mês mais seco deste ano. A segunda campanha foi realizada no primeiro dia do mês de setembro, sendo que nesse dia não ocorreu precipitação.
O mês mais chuvoso de 2013, dezembro, alcançou um volume de 487,8 mm. Sendo que 49% desse valor (237mm) ocorreu entre os dias primeiro e quinze (INMET, 2017). Ressalta-se que a quarta coleta foi realizada no dia dezesseis. Durante o mês de janeiro de 2014 a precipitação foi de 138,6 mm, sendo que no dia 17 verificou-se 30% desse total, 42 mm (INMET, 2017) e a quinta campanha ocorreu no dia dezenove. Na sétima campanha, realizada no mês de março de 2015, foi verificado um volume precipitado de 175,2 mm, segundo mais alto dentre os meses em que ocorreram as campanhas.
Segundo INMET (2017) o trimestre mais seco em Juiz de Fora é composto pelos meses de junho a agosto, e o mais chuvoso pelos meses de novembro a janeiro.
Parâmetros de qualidade da água
Através da análise das concentrações de cada parâmetro de qualidade da água, constatou-se uma discrepância entre os valores encontrados no ponto 4 durante a segunda coleta e os valores das demais campanhas para os parâmetros SDT, cor e turbidez. Isso se deve ao fato de que no dia da segunda campanha um efluente esverdeado foi lançado no corpo d’água. Essa diferença também foi verificada durante a sexta campanha para os SDT apenas. O efeito sobre os valores dos parâmetros analisados se deve à localização do ponto 4, já que este encontra-se
a jusante do lançamento de efluentes do Distrito Industrial, caracterizando assim, o impacto causado ao ribeirão ES pelas indústrias de Juiz de Fora.
Turbidez
Ao se analisar o parâmetro turbidez pela Figura 1, percebe-se que apenas para os pontos 2 e 7 nas campanhas 4 e 5, os valores encontrados não estão de acordo com a Resolução CONAMA 357/2005 e a DN COPAM/CERH 01/2008, que estabelecem para classe 1 o valor máximo de 40 UNT. Os resultados encontrados nos pontos 2 e 7 excedem esse padrão em 22,9 UNT e 43,6 UNT respectivamente, durante a quarta coleta. O valor encontrado para o ponto 2 durante a quinta coleta, excede o padrão em 0,3 UNT.
Para o parâmetro turbidez é percebida uma pequena influência do ribeirão ES no rio Paraibuna, visto que para um valor de 19,0 UNT no ponto 8 [média entre a terceira (24,3 UNT) e a sexta (13,7 UNT) coletas], os pontos 5 e 6 apresentam os valores de 10,3 UNT e 15,0 UNT respectivamente (média entre a terceira e a sexta campanhas).
Figura 1: Turbidez nas diferentes campanhas ao longo do ribeirão ES (pontos 2, 3, 4, 7 e 8), córrego
Gouveia (ponto 1) e rio Paraibuna (ponto 5 e 6).
Figura 2: Correlação entre o parâmetro turbidez e a precipitação.
Os elevados valores de turbidez percebidos nas campanhas 4, 5 e 7 para todos os pontos em comparação com as demais coletas, podem ser explicados pelas chuvas intensas nos meses em que essas foram realizadas. Isto é, os três meses com maior média de chuvas dentre os meses em que ocorreram as coletas.
A influência dos níveis pluviométricos nos valores de turbidez também foi observada em monitoramento realizado no ano de 2010 pela Companhia de Saneamento do município de JF – CESAMA. Percebe-se que a maior média mensal desse parâmetro é de 59,68 uT em
dezembro, caracterizado por altos índices pluviométricos. Ressalta-se que em épocas de chuvas extremas, eventualmente, a turbidez pode chegar a 500 uT (PEREIRA, 2012).
Tabela 2: Turbidez média mensal da água bruta em 2010.
Mês Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez
TMM* (uT) 35,3 49,5 33,8 19,7 13,2 17,1 13,2 16,4 22,5 51,1 59,7 *Turbidez média mensal Fonte: PEREIRA (2012).
Pinto (2015) analisando a turbidez no ponto 2, percebeu-se que esse parâmetro também sofreu influência dos índices pluviométricos, apresentando maiores valores nos períodos chuvosos em detrimento dos secos.
Destaca-se que foi verificada uma forte correlação entre o parâmetro turbidez e a precipitação nos pontos 1, 7 e 2, ocorrendo uma redução dessa correlação a medida que os pontos analisados se afastam da área rural (Figura 2). Considerando que o aumento de sedimentos é um dos problemas da poluição difusa, infere-se que a queda da correlação entre a turbidez e os índices pluviométricos nas áreas mais urbanizadas caracteriza o impacto antrópico provocado ao ribeirão ES, já que as áreas impermeabilizadas dos centros urbanos aumentam a velocidade de escoamento, que segundo Porto (1995) intensifica a poluição difusa gerando uma maior capacidade de arraste e como consequência um maior aporte de poluentes nos corpos d’água. Como a impermeabilização nas áreas urbanas não se dá de maneira uniforme, ocorre uma maior variação da quantidade de sedimentos que adentra os corpos hídricos em épocas de chuva, provocando uma redução da correlação do parâmetro turbidez com a precipitação. Outro fator que contribui para a redução da correlação entre as variáveis analisadas são os lançamentos de efluentes existentes a partir do ponto 2, os quais não cessam em épocas de seca e, portanto, não permitem uma redução da turbidez proporcional à precipitação. Já nos pontos localizados em áreas rurais, onde o lançamento de efluentes não é significativo, o carreamento de sedimentos para o curso d’água diminui com a redução dos índices pluviométricos. Ressalta-se que o aglomerado urbano existente antes da segunda seção de monitoramento pode ter contribuído para a queda da correlação nesse ponto em comparação aos pontos 1 e 7, pelo mesmo motivo citado.
Cor aparente
Os dados analisados na Figura 3 representam a cor aparente devido a limitações laboratoriais e, portanto, não podem ser comparados a legislação que preconizam cor verdadeira. Contudo, o se comparar os valores encontrados no ponto 7 aos do ponto 2, verifica-se que o ponto 7 apresenta valores inferiores em todas as campanhas. Esse fato pode indicar a influência do
lançamento de efluentes domésticos proveniente da área urbana localizado entre os pontos citados. Os pontos 5 e 6 apresentaram valores inferiores ao padrão para cor verdadeira nas coletas 1, 2, 3 e 6 e nas coletas 1, 2 e 3, respectivamente, estando, portanto, nessas campanhas, de acordo com a legislação vigente.
As campanhas 1, 2, 3 e 9 foram realizadas no período caracterizado pela escassez de chuvas e as demais coletas no período chuvoso, portanto, pela análise da Figura 4, percebe-se que a chuva provocou um aumento da cor, podendo fazer com que o Rio Paraibuna não se enquadre aos padrões exigidos para a classe 2. Porém, recomenda-se que a cor verdadeira seja analisada para que esse fato seja confirmado. A influência dos índices pluviométricos também foi percebida por Pinto (2015) no ponto 2, já que o valor de cor aparente no verão foi de 233,1 uC e no inverno de 143,3 uC. Nesse estudo, apesar dos valores encontrados para esse ponto terem sido menores, a amplitude do impacto foi maior, visto que no verão foi obtido um valor médio de cor aparente de 191,3 uC e no inverno de 89,5 uC.
Figura 3: Cor aparente nas diferentes campanhas ao longo do ribeirão ES (pontos 2, 3, 4, 7 e 8), córrego
Gouveia (ponto 1) e rio Paraibuna (ponto 5 e 6).
Figura 4: Correlação entre os parâmetros cor e turbidez.
Pode-se perceber que o ponto 8, localizado no ribeirão, a montante do encontro com as águas do rio Paraibuna, apresenta um valor elevado de cor, 144,5 uC [média entre a terceira (173,9 uC) e sexta (115,1 uC) coletas (únicas campanhas realizadas neste ponto)]. Este, pode afetar os valores encontrados no rio Paraibuna no ponto 5 em comparação com o ponto 6 que apresentam 59,9 uC e 74,9 uC respectivamente, considerando a média entre as terceira e sexta coletas, havendo, portanto, uma diferença de 15,0 uC. Essa desigualdade se apresenta de maneira mais representativa durante a quarta e a sexta campanhas, onde foram encontradas diferenças entre montante e jusante do rio Paraibuna de 58,4 uC e 35,6 uC, respectivamente.
Ressaltando que na sexta campanha a possível influência do ribeirão pode fazer com que o rio Paraibuna não se enquadre aos padrões exigidos para a classe 2.
Percebe-se que, assim como o parâmetro turbidez, a cor aparente apresenta forte correlação com a precipitação nos pontos 1, 7 e 2, sendo os coeficientes de correlação iguais a 0,98, 0,91 e 0,94 respectivamente. À medida que se aproxima do Distrito Industrial, essa correlação diminui e chega a 0,53 no ponto 4 e 0,43 no ponto 5. Verifica-se então, um comportamento similar entre os dois parâmetros em relação às chuvas e consequentemente uma boa correlação entre si como apresentado na Figura 4 em todos os pontos, exceto no ponto 4 em que a correlação sofre uma queda. Assim, evidenciando que a parcela de turbidez exerce influência na cor aparente do ribeirão com exceção do ponto que sofre influência do lançamento de efluentes industriais. Isso pode estar relacionado ao fato de que tais lançamentos podem conter elevada quantidade de SDT, que está relacionado à cor verdadeira do corpo d’água. Fazendo então com que a correlação entre cor aparente e turbidez reduza.
Sólidos Dissolvidos Totais – SDT
Nos pontos 1, 7, 2 e 3, a concentração de SDT foi sempre menor ou igual a 20 mg.l-1 (Figura 5). O mesmo foi verificado no ponto 2 no estudo realizado por Pinto (2015), onde o valor encontrado no verão foi de 18,1 mg.l-1 e de 16,2 mg.l-1 no inverno.
Em todas as coletas houve aumento de SDT no ponto 6 em relação ao 5, o que demonstra a influência do ribeirão ES no rio Paraibuna. Nenhum valor encontrado excedeu o limite de 500 mg.l-1 (eixo secundário) estabelecido pelas legislações (CONAMA 357/2005 e COPAM/CERH 01/2008) para as classes 1 e 2 (Figura 5). No ponto 8 verificou-se concentrações de 71 mg.l-1 e 41 mg.l-1 nas campanhas 3 e 6 respectivamente. Já o ponto 4 apresentou concentração de 108 mg.l-1 durante a 2ª coleta e de 112 mg.l-1 na 6ª coleta (maior valor dentre as coletas), caracterizando o impacto causado pelos lançamentos de efluentes verificados em ambas as coletas.
Na Figura 6, verifica-se que não há uma boa correlação entre a cor aparente e os sólidos dissolvidos totais. Logo, conclui-se que a influência da turbidez sobre a cor aparente é de fato maior do que a influência dos SDT.
Figura 5: Sólidos Dissolvidos Totais nas diferentes campanhas ao longo do ribeirão ES (pontos 2, 3, 4, 7 e 8),
córrego Gouveia (ponto 1) e rio Paraibuna (ponto 5 e 6).
Figura 6: Correlação entre os parâmetros cor e sólidos dissolvidos totais.
Sólidos em Suspensão Totais – SST
Ao se analisar o parâmetro SST pela Figura 7, percebe-se que apenas para o ponto 2 na campanha 4, o valor encontrado pode não estar de acordo com a DN COPAM/CERH 01/2008, que estabelecem para classe 1 o valor máximo de 50 mg.l-1. Já que a mediana dos valores de SST encontrados pelas 10 equações de correlação desse parâmetro com a turbidez, 49 mg.l-1, se encontra próxima ao limite normativo e que 75% dos valores de SST estão próximos de 60 mg.l-1, sendo que o máximo obtido foi de quase 70 mg.l-1. Ressalta-se que a Resolução CONAMA 357/2005 não estabelece valor limite para esse parâmetro e que os pontos 3 e 4 apresentaram valores abaixo do permitido pela DN COPAM/CERH 01/2008 para classe 2 (100 mg.l-1) em todas as campanhas.
Ao se comparar os valores encontrados nos pontos 2, 3 e 4 ao longo das campanhas verifica-se que nas coletas 4, 5 e 7 os valores de SST estimados pelas equações de correlação apresentaram grande variação, caracterizada pela maior distância interquartil. Adicionalmente, observa-se que nessas campanhas foram obtidas as maiores medianas dos valores estimados de SST, 51, 39 e 48 mg.l-1, respectivamente. Esse fato pode indicar a
influência da precipitação, já que as campanhas supracitadas foram realizadas nos meses com maior média de chuvas dentre os quais foram realizadas as coletas. Portanto, pela análise da Figura 7, percebe-se que a chuva provoca um aumento dos SST e causa uma maior discrepância nos valores estimados de SST pelas dez equações analisadas, sugerindo uma maior fragilidade das fórmulas em estimar o valor de SST na estação chuvosa.
Dessa forma, recomenda-se que sejam utilizadas diferentes equações para os períodos de chuva e seca, baseando-se nos dados obtidos em cada época do ano. Espera-se assim, que
cada equação represente de forma mais fidedigna os valores de SST característicos de períodos com alta e baixa precipitação, já que, como foi observado, a tentativa de englobar todas as mudanças ocorridas sazonalmente em uma única equação não foi bem-sucedida. Adicionalmente, seria interessante incluir na descrição das equações o regime de chuva verificado para a coleta dos dados utilizados no desenvolvimento das mesmas.
Figura 7: SST calculados através das equações de correlação desse parâmetro com a turbidez durante as diferentes campanhas ao longo do ribeirão ES. Número de dados: 10 (equações da tabela 1). Pode-se perceber que o ponto 4, localizado a jusante dos lançamentos de efluentes do Distrito industrial, apresenta valor elevado de SST na segunda campanha, com mediana de 42 mg.l-1,
comparável as medianas obtidas na estação chuvosa de 51, 39 e 48 mg.l-1 para as campanhas 4, 5 e 7, respectivamente. Este fato pode estar relacionado com o lançamento do efluente esverdeado verificado na referida coleta, o que caracteriza o impacto causado ao ribeirão ES pelas indústrias de Juiz de Fora. Dessa forma, verifica-se a relevância de uma maior eficiência no tratamento dos efluentes gerados no Distrito Industrial.
Sólidos Totais – ST
Verifica-se, a partir da análise da Figura 8 que os valores de ST do ponto 4, durante todas as campanhas, com exceção da quinta, são muito superiores aos encontrados para os pontos 2 e 3. Isso evidencia o impacto causado ao ribeirão ES pelos lançamentos de efluentes industriais, já que o ponto 4 se localiza a jusante dos mesmos. Os maiores valores verificados durante as coletas 2, 6, 8 e 9 justificam-se pelos lançamentos dos efluentes observados, conforme já mencionado.
Além das indústrias, outra importante fonte de poluição para o ribeirão é o lançamento do lodo do decantador e da água de lavagem dos filtros de uma ETA. Esse lançamento polui
visualmente o corpo receptor, além de acrescentar aproximadamente 37 toneladas de sólidos totais a cada 60 dias no mesmo (ASSIS, 2014).
Figura 8: Sólidos Totais calculados através da soma dos SST e dos SDT nas diferentes campanhas ao longo do ribeirão ES. Número de dados: 10 (equações da Tabela 1).
Figura 9: Variação dos sólidos totais em função da turbidez no ribeirão ES.
Ao se analisar os resultados obtidos para os três pontos avaliados durante as campanhas 4, 5 e 7, pode-se concluir que a precipitação também impacta a concentração dos ST, apesar de que no ponto 3 a precipitação ocorrida na sétima campanha não provocou aumento significativo do valor desse parâmetro. Dessa forma, assim como para os SST há grande variação nos resultados, caracterizada pela maior distância interquartil. Ressalta-se que a Resolução CONAMA 357/2005 e COPAM/CERH 01/2008 não estabelecem valor limite para esse parâmetro.
Comparando-se os resultados de ST obtidos experimentalmente nas campanhas 8 e 9 com os obtidos a partir da soma dos SDT e dos SST estimados pelas equações de correlação deste parâmetro com a turbidez encontradas na literatura, nota-se uma diferença bastante relevante, como pode ser observado na Tabela 3. Dessa forma, utilizou-se os dados obtidos nessa pesquisa para desenvolver uma equação de correlação entre a turbidez e os ST de forma a se obter valores mais próximos aos encontrados experimentalmente, a qual apresentou R² de 0,90 (Figura 9). Os resultados encontrados estão apresentados na Tabela 4.
Ressalta-se que a utilização de uma equação de correlação direta entre turbidez e sólidos totais não é o mais indicado, já que caso a concentração de SDT seja relevante essa correlação será fraca. Adicionalmente, destaca-se que o número de dados influencia significativamente na obtenção de equações confiáveis. Portanto, deve-se realizar o monitoramento da concentração dos SST, assim como dos ST, SDT e turbidez por um período maior, de maneira a alcançar um número de dados significativo para elaborar uma equação de correlação entre turbidez e SST. Dessa maneira, em longo prazo, será possível realizar o monitoramento
apenas dos parâmetros turbidez e SDT, já que a partir deles obtém-se a concentração dos SST (equação de correlação) e dos ST (soma dos SST com os SDT). Logo, dentre as vantagem de se obter uma equação de correlação entre turbidez e SST estão, a redução do número de parâmetros monitorados e a maior simplicidade do monitoramento das concentrações de turbidez e SDT em comparação com as de SST e ST.
Tabela 3: Comparação entre os resultados de ST calculados e analisados
Ponto 2 Ponto 3 Ponto 4
exp.a calc.b calc.pc calc.epd exp.a calc.b calc.pc calc.epd exp.a calc.c calc.pb calc.epd
Coleta 8 150 38 130 53 170 39 140 53 195 77 249 94
Coleta 9 70 32 120 48 160 37 125 52 450 138 431 157
adados analisados de ST. bsoma dos resultados de SDT com a mediana dos valores de SST obtidos pelas 10 equações de correlação encontradas na literatura. cvalores calculados com a equação de correlação entre a turbidez e os ST obtidos nessa pesquisa (6 dados para cada parâmetro). dresultados calculados pela soma dos SDT com os SST obtidos pela equação desenvolvida por Teixeira (2000), resultando nos valores de ST mais próximos aos reais dentre as equações testadas.
Essa diferença evidencia o cuidado que deve-se ter ao utilizar equações de correlação entre a turbidez e SST, já que pode acarretar erros consideráveis. Comparando-se o valor de ST obtido durante a coleta 9 no ponto 4, 450 mg.l-1, com o calculado a partir da soma dos SDT
com a mediana dos valores de SST obtidos pelas 10 equações de correlação encontradas na literatura, 138 mg.l-1, verifica-se uma diferença de aproximadamente 70%. Adicionalmente,
observa-se que mesmo utilizando os valores de SST que resultaram em concentrações de ST consideradas mais próximas à obtidas experimentalmente, verificou-se uma diferença de cerca de 65%.
Já a diferença entre o valor de ST no ponto 4 durante a coleta 9 e o valor de ST calculado pela equação de correlação entre a turbidez e ST obtidos nessa pesquisa foi de apenas 4%. Isso evidencia a importância de se obter equações específicas para o manancial monitorado, pois raramente equações elaboradas com dados de outros mananciais apresentarão resultados exatos.
Por outro lado, todas as equações avaliadas apresentaram valores de SST relativamente próximos (desvio padrão de aproximadamente 25%), apesar dos diferentes números de dados utilizados, localidades analisadas e intervalos de turbidez aplicáveis (Tabela 3).
CONCLUSÕES
Conclui-se que, o trecho que se apresenta em situação mais crítica em relação à qualidade das águas é o trecho situado próximo ao Distrito Industrial ponto 3 ao 8. Com uma piora da
qualidade da água ao se comparar o ponto 5 e ponto 6, localizados a montante e a jusante do ponto de encontro do ribeirão ES com o Rio Paraibuna, respectivamente, para os parâmetros cor e SDT.
Verifica-se que os parâmetros turbidez e cor aparente apresentaram variação condizente com o regime de chuvas e com uso e ocupação do solo da bacia. Os coeficientes de correlação mostraram-se elevados nos pontos predominantemente rurais e sofreram queda ao se aproximarem da área urbana onde a qualidade da água do ribeirão ES sofre influência dos lançamentos industriais e domésticos. Constatou-se também a baixa correlação entre a cor aparente e SDT e, em contrapartida, a elevada influência da parcela de turbidez sobre a cor aparente do ribeirão. Porém ressalta-se a queda dessa correlação entre cor e turbidez no ponto à jusante de despejos industriais.
Todas as abordagens realizadas indicam a existência de impacto negativo causado pelo Distrito Industrial ao ribeirão ES. Assim como também apontaram uma influência do ribeirão ES no rio Paraibuna.
No que tange à utilização de equações de correlação entre SST e turbidez, pode-se inferir que apesar da necessidade de certa cautela, se elaboradas com grande número de dados, forem específicas para o local de estudo e considerarem as variações sazonais, podem trazer muitos benefícios para o monitoramento da qualidade da água de um manancial. Isso porque reduz o número de parâmetros a serem monitorados e confere maior simplicidade ao monitoramento. Aponta-se a necessidade de realização de mais estudos na área e fiscalização efetiva dos lançamentos e captações, pois como discutido o ribeirão em questão contribui para a poluição do rio Paraibuna e também se encontra impactado, desta forma a preocupação com a deterioração das águas dos mesmos é social, financeira e ambientalmente relevante.
AGRADECIMENTOS
Agradecemos ao Quarto Batalhão de Bombeiros Militar – Juiz de Fora e especialmente ao cabo Demetrius pelo auxílio nas coletas e ao LAQUA. À Pró-reitoria de Pós-graduação e Pesquisa da UFJF - Propp/UFJF pela concessão das bolsas de pesquisa e ao CNPQ pelo auxílio financeiro para realização do projeto.
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