Universidade Federal de Ouro Preto
Programa de Pós-Graduação Engenharia Ambiental Mestrado em Engenharia Ambiental
WELLINGTON LUIZ REZENDE GLÓRIA
“DIAGNÓSTICO AMBIENTAL DO RIO CASCA – MG: CONTRIBUIÇÃO PARA O DIAGNÓSTICO AMBIENTAL DA BACIA HIDROGRÁFICA DO RIO
DOCE - MG”
Orientador: Prof. Dr. Hubert Mathias Peter Roeser Coorientadora: Dra. Adivane Terezinha Costa
Universidade Federal de Ouro Preto
Programa de Pós-Graduação Engenharia Ambiental Mestrado em Engenharia Ambiental
WELLINGTON LUIZ REZENDE GLÓRIA
“DIAGNÓSTICO AMBIENTAL DO RIO CASCA – MG: CONTRIBUIÇÃO PARA O DIAGNÓSTICO AMBIENTAL DA BACIA HIDROGRÁFICA DO RIO
DOCE - MG”
Dissertação apresentada ao Programa de Pós Graduação em Engenharia Ambiental, Universidade Federal de Ouro Preto, como parte dos requisitos necessários para a obtenção do título: “Mestre em Engenharia Ambiental – Área de Concentração: Recursos Hídricos”
Trabalho realizado com o apoio do CNPq e da FAPEMIG.
Orientador: Prof. Dr. Hubert Mathias Peter Roeser Coorientadora: Dra. Adivane Terezinha Costa
Agradeço a Deus por me permitir concluir essa caminhada, me nutrindo de força e coragem para vencer todas as dificuldades encontradas.
Aos meus pais, Adelan e Eurides, por todo ensinamento e pelo exemplo de vida bem construída, estendendo às minhas irmãs Renata e Ana Paula, ao meu irmão Júnior e meus sobrinhos, em especial meu grande parceiro João Pedro, pela imensa alegria proporcionada todos os dias.
A todos os amigos que me incentivaram.
Aos grandes amigos que fiz no PROAmb, Cássia, Kelly, Marina, Francine, Amanda, Frederico, Sara e André; vocês fizeram uma diferença significativa para tornar mais interessante a estadia em Ouro Preto.
Ao Professor Dr. Hubert pela disposição em atender as minhas necessidades, sobretudo pela disposição em atuar nos trabalhos de campo, pela orientação, dedicação e transmissão gratuita de conhecimento que foi muito importante para o meu desenvolvimento acadêmico.
A Professora Drª. Adivane, pela coorientação, conselhos significativos na qualificação e direcionamento na busca por material de referência.
Aos voluntários que me ajudaram em campo ou no laboratório, Flaviane, Deyse, Janaína, Fred, João.
Ao parceiro Everton pela agradável força na reta final.
Ao PROAMB, em especial à Secretária Vânia e à UFOP, por me proporcionarem esta intensa experiência.
Aos funcionários dos laboratórios: LSA da Eng. Civil, LGqA do DEGEO e LaQua da Escola de Farmácia, em especial ao Prof. Dr. Hermíno e Profª. Drª Vera.
Ao CNPq, CAPES e FAPEMIG, pelo apoio financeiro essencial para realização dessa pesquisa.
SUMÁRIO
AGRADECIMENTOS ... I LISTAS TABELAS E GRÁFICOS ... IV LISTAS DE FIGURAS ... V LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS ... VIII RESUMO... XI ABSTRACT ... XII
CAPÍTULO 1 ... 13
1. APRESENTAÇÃO ... 13
1.1. OBJETIVO ... 17
1.2. LOCALIZAÇÃOECARACTERIZAÇÃODABACIADORIODOCE ... 19
1.3. CARACTERIZAÇÃODABACIADORIOCASCA... 21
1.4. QUALIDADEDASÁGUASDORIOCASCA ... 22
1.5. APARATOLEGALDEREFERÊNCIA ... 24
1.5.1. RESOLUÇÃOCONAMA357/2005 ... 25
1.5.2. RESOLUÇÃOCONAMA430/2011 ... 27
1.6. ASPECTOSLOCAIS:OMEIONATURAL ... 27
1.6.1. CLIMA ... 27
1.6.2. VEGETAÇÃO ... 28
1.6.3. RELEVO,GEOLOGIAESOLOS ... 30
CAPÍTULO 2 ... 33
2. AMOSTRAGEM ... 33
2.1. DETERMINAÇÃODOSPONTOSAMOSTRAIS ... 33
2.2. AMOSTRAGEMDASÁGUAS ... 36
2.3. MEDIÇÕESINSITUEANÁLISESNOLABORATÓRIO ... 38
CAPÍTULO 3 ... 44
3. SIGNIFICADOAMBIENTALDOSPARÂMETROSERESULTADOSDAS ANÁLISES ... 44
3.1. PARÂMETROS FÍSICOS ... 44
3.1.1. TEMPERATURA ... 44
3.1.2. TURBIDEZ ... 45
3.2.1. ALCALINIDADE ... 49
3.2.2. OXIGÊNIODISSOLVIDO ... 51
3.2.3. POTENCIALHIDROGENIÔNICO ... 52
3.2.4. SULFATO ... 53
3.2.5. CLORETO ... 55
3.2.6. CONSTITUINTESIÔNICOSDASUBBACIADORIOCASCA (ANÁLISEPORICP-OES) ... 56
3.2.6.1. CÁLCIO (Ca) ... 56
3.2.6.2. MAGNÉSIO (Mg) ... 57
3.2.6.3. FERRO (Fe)... 59
3.2.6.4. MANGANÊS (Mg) ... 60
3.2.6.5. POTÁSSIO (K) ... 62
3.2.6.6. SÓDIO (Na) ... 62
3.2.6.7. ALUMÍNIO (Al) ... 65
3.2.6.8. BÁRIO (Ba) ... 66
3.2.6.9. COBRE (Cu) ... 67
3.2.6.10. FÓSFORO (P) ... 67
3.2.6.11. ENXOFRE (S) ... 69
3.2.6.12. SILÍCIO (Si) ... 70
3.2.6.13. Estrôncio (Sr) ... 70
3.2.6.14. ZINCO (Zn) ... 71
3.2.6.15. LÍTIO (Li) ... 71
3.2.6.16. Escândio (Sc) ... 72
3.2.6.17. TITÂNIO (Ti) ... 72
3.2.6.18. CÁDMIO (Cd), COBALTO (Co), CROMO (Cr), MOLIBIDÊNIO (Mo), NÍQUEL (Ni) e CHUMBO (Pb) ... 72
3.2.7. CONSTITUINTESIÔNICOSDASUBBACIADORIOCASCA (ANÁLISEPORTXRF) ... 73
3.3. PARÂMETROS BIOLÓGICOS ... 73
3.3.1. COLIFORMESTOTAIS... 74
3.3.2. COLIFORMESTEMOTOLERANTES ... 75
CAPÍTULO 4 ... 77
4. CONCLUSÕES ... 77
CAPÍTULO 5 ... 81
5. REFERÊNCIASBIBLIOGRÁFICAS ... 81
ANEXO1:TABELASDERESULTADOS ... 84
LISTAS TABELAS
Tabela 1: Identificação e localização dos pontos de amostragens (WGRC). ... 34
Tabela 2: Concentração de Cu nos pontos detectados por ICP-OES ... 67
Tabela 3: Coliformes totais (Número mais provável). ... 74
Tabela 4: coliformes termotolerantes (Número mais provável) ... 75
Tabela 5: Condutividade elétrica... 84
Tabela 6: Temperatura ... 85
Tabela 7: Turbidez (UNT) ... 86
Tabela 8: Sólidos Totais Dissolvidos (mg/L) ... 87
Tabela 9: Concentração de oxigênio dissolvido (mg/L) ... 88
Tabela 10: Potencial de Oxidação-Redução (mg/) ... 89
Tabela 11: Resistividade ... 90
Tabela 12: Potencial Hidrogeniônico (pH) ... 91
Tabela 13: Alcalinidade (mg/L) ... 92
Tabela 14: Cloreto (mg/L) ... 93
Tabela 15: Sulfato (mg/L) ... 94
Tabela 16: Concentração de Cálcio (mg/L) ... 95
Tabela 17: Concentração de Cádmio (µg/L) ... 96
Tabela 18: Concentração de Cobalto (ug/L) ... 97
Tabela 19: Concentração de Cromo (µg/L) ... 98
Tabela 20: Concentração de Lítio (µg/L) ... 99
Tabela 21: Concentração de Magnésio (µg/L) ... 100
Tabela 22: Concentração de Manganês (µg/L) ... 101
Tabela 23: Concentração de Molibidênio (µg/L) ... 102
Tabela 24: Concentração de Sódio (mg/L) ... 103
Tabela 25: Concentração de Enxofre (mg/L) ... 104
Tabela 26: Concentração de Escândio (µg/L) ... 105
Tabela 27: Concentração de Estrôncio (µg/L) ... 106
Tabela 28: Concentração de Titânio (µg/L) ... 107
Tabela 29: Concentração de Vanádio (µg/L) ... 108
Tabela 30: Concentração dos elementos químicos determinada por TXRF - 1º campo. ... 109
Tabela 31: Concentração dos elementos químicos determinada por TXRF - 1º campo. ... 110
Tabela 32: Concentração dos elementos químicos determinada por TXRF - 2º campo. ... 111
Tabela 33: Concentração dos elementos químicos determinada por TXRF - 2º campo. ... 112
Tabela 34: Concentração dos elementos químicos determinada por TXRF - 3º campo. ... 113
LISTAS DE FIGURAS
Figura 1.1: Distribuição das Bacias Hidrográficas em Minas Gerais. ... 16
Figura 1.2: Mapa das Sub-Bacias do rio Doce. Fonte: PIRH. ... 20
Figura 1.3: Representação da UPGRH do rio Piranga. Fonte: IGAM ... 22
Figura 1.4: Mapa de qualidade das águas da bacia do rio Doce - 2º trimestre de 2013. ... 23
Figura 1.5: Mapa de qualidade das águas da bacia do rio Doce - 3º trimestre de 2013. ... 24
Figura 1.6: UPGRH DO1 – destaque das UC existentes na região e a estreita relação com os pontos de amostragens. ... 29
Figura 1.7: Mapa de solos da bacia do rio Doce. Fonte: PIRH... 30
Figura 1.8: mapa de suscetibilidade à erosão na bacia do rio Doce (PIRH Bacia do Rio Doce, 2010). ... 31
Figura 1.9: mapa de uso potencial e especial para mineração (PIRH Bacia do Rio Doce, 2010). ... 32
Figura 2.1: Identificação e localização dos pontos de amostragens. ... 35
Figura 2.2: coletor de balde. ... 36
Figura 2.3: coletor de garrafa. ... 37
Figura 2.4: utilização do multiparâmetro para determinação de parâmetros variados in situ. ... 38
Figura 2.5: análise titulométrica de alcalinidade - LSA ... 39
Figura 2.6: procedimento de análise de sulfatos - LSA. ... 40
Figura 2.7: amostras destinadas ao LsQA e Lab. de Espectrometria de massas. ... 41
Figura 2.8: Análise de coliformes termotolerantes. A presença de fluorescência demonstra resultado positivo para a presença destes microorganismos – LaQUA. ... 42
Figura 3.1: Gráfico de temperatura (ºC) X ponto amostral, nas 3 campanhas de coletas. ... 45
Figura 3.2: Gráfico turbidez (NTU) X ponto amostral, nas 3 campanhas de coletas. ... 46
Figura 3.3 e 3.4: Esquerda – 1º campo; direita – 2º campo ... 47
Figura 3.5: Condutividade elétrica X ponto amostral, nas 3 campanhas de coletas. ... 48
Figura 3.6: STD X ponto amostral, nas 3 campanhas de coletas... 49
Figura 3.7: Alcalinidade X ponto amostral, nas 3 campanhas de coletas. ... 50
Figura 3.8: Variação do nível de OD na bacia do rio Casca. ... 52
Figura 3.9: Variação do nível de pH na bacia do rio Casca. ... 53
Figura 3.10:Variação do nível de Sulfato na bacia do rio Casca. ... 54
Figura 3.11: Variação do nível de cloreto na bacia do rio Casca. ... 55
Figura 3.12: Variação da concentração de Ca na bacia do rio Casca. ... 57
Figura 3.14: Correlação positiva entre Ca e Mg na bacia do rio Casca – 1º
campo. ... 58
Figura 3.15: Correlação positiva entre Ca e Mg na bacia do rio Casca – 2º campo. ... 59
Figura 3.16: Correlação positiva entre Ca e Mg na bacia do rio Casca – 3º campo. ... 59
Figura 3.17: Concentração de Fe na sub bacia do rio Casca. ... 60
Figura 3.18: Concentração de Mn na sub bacia do rio Casca. ... 61
Figura 3.19: Correlação entre Mn e Fe na sub bacia do rio Casca – 2º campo. ... 61
Figura 3.20: Variação da concentração de K na sub bacia do rio Casca. ... 62
Figura 3.21: Variação da concentração de Sódio na sub bacia do rio Casca. . 63
Figura 3.22: Correlação entre Na e K na sub bacia do rio Casca – 1º campo. 64 Figura 3.23: Correlação entre Na e K na sub bacia do rio Casca – 2º campo. 64 Figura 3.24: Correlação entre Na e K na sub bacia do rio Casca – 3º campo. 65 Figura 3.25: Concentração de Al na sub bacia do rio Casca. ... 66
Figura 3.26: Concentração de Ba na sub bacia do rio Casca. ... 66
Figura 3.27: Concentração de P sub bacia do rio Casca. ... 68
Figura 3.28: Concentração de S sub bacia do rio Casca. ... 69
Figura 3.29: Concentração de Sr sub bacia do rio Casca. ... 70
Figura 6.1: Vista do ponto WGRC01 – período chuvoso (campo 1). ... 116
Figura 6.2: Vista do rio Casca no período chuvoso (campo 1). ... 117
Figura 6.3: vista de tributário do rio Casca em período chuvoso. ... 117
Figura 6.4: Vista do rio Casca no período chuvoso (campo 1). ... 118
Figura 6.5: Vista do Ribeirão Piscamba no período chuvoso (campo 1). ... 118
Figura 6.6: Vista do rio Casca no período chuvoso – ponto WGRC15 (campo 1). ... 119
Figura 6.7: Vista do Córrego do Anta (WGRC29) no período chuvoso. ... 119
Figura 6.8: Vista do rio Casca no período seco – ponto WGRC01 (campo 2). ... 120
Figura 6.9: Vista do rio Casca no período seco (campo 2). ... 120
Figura 6.10: Vista do Córrego do São Joãlo no período seco (campo 2). ... 121
Figura 6.11: Vista do rio Casca no período seco (campo 1)... 121
Figura 6.12: Vista do rio Casca no período seco – Registro de dragagem para extração de areia (campo 2)... 122
Figura 6.13: Vista do Córrego do Jacaré no período seco (campo 2). ... 122
Figura 6.14: Ponto WGRC15 – registro de criação de porcos às margens do rio Casca. ... 123
Figura 6.15: Realização de cultivo de cana nas proximidades do rio Casca. . 123
Figura 6.16.: registro de processos erosivos nas vias de acesso ao rio Casca. ... 124
Figura 6.17: registro de processos erosivos nas proximidades rio Casca. ... 124
Figura 6.19: Realização de criação de gado nas proximidades de tributário do
rio Casca. ... 125
Figura 6.20: Vista do Ribeirão Piscamba no período seco (campo 2). ... 126
Figura 6.21: Vista do Ribeirão Piscamba no período seco (campo 2). ... 126
Figura 6.22: Vista da ocupação das proximidades do rio Casca. ... 12728
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
Al – Alumínio;
AMM – Associação Mineira de Municípios; ANA – Agência Nacional de Águas;
As – Arsênio; Ba – Bário; Be – Berílio; Bi – Bismuto; Ca – Cálcio; Cd – Cádmio;
CETESB – Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental; Cm – centímetro;
Co – Cobalto;
CO2– Dióxido de Carbono;
CONAMA – Conselho Nacional do Meio Ambiente; Cr – Cromo;
Cu – Cobre;
DBO – Demanda bioquímica de oxigênio; DEGEO – Departamento de Geologia; DQO – Demanda química de oxigênio; Fe – Ferro;
WGRC – Wellington Glória Rio Casca; GPS – Sistema de posicionamento global; H – Hidrogênio;
Hg – Mercúrio;
IAP – Índice de Qualidade das Águas Brutas para Fins de Abastecimento Público;
IB – Índice de Balneabilidade;
IBGE – Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística; ICF – Índice de Comunidade Fitoplanctônica;
ICP-OES – Espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado;
IET – Índice do Estado Trófico;
ISTO – Índice de Substância Toxicas e Organolépticas;
IVA – Índices de Qualidade das Águas para Proteção da Vida Aquática e de Comunidades Aquáticas;
K – Potássio; Kg – Quilograma; Km – Quilômetros; L – Litro;
LaQua – Laboratório de Qualidade de Águas; LGqA – Laboratório de Geoquímica Ambiental; Li – Lítio;
LQ - Limite de Quantificação M – Metros;
Mg – Magnésio; MG – Minas Gerais; mg – miligrama; mL – mililitro; Mm – milímetros;
MMA – Ministério do Meio Ambiente; Mn – Manganês;
Mo – Molibdênio; Na – Sódio; Ni – Níquel;
NMP – Número mais provável; OD – Oxigênio dissolvido; OH – Hidróxido;
P – Fósforo; Pb – Chumbo;
PFTHM – Potencial de Formação de Trihalometanos; pH – Potencial hidrogeniônico;
PIB – Produto Interno Bruto;
PIRH – Plano Integrado de Recursos Hídricos; POR – Potencial de oxidação e redução; Ppm – Partes por milhão;
Sc – Escândio; Si – Silício; Sr – Estrôncio;
STD – Sólidos totais dissolvidos; Ti – Tálio;
Th – Tório;
TXRF – Técnica de Fluorescência de Raios X por reflexão total; V – Vanádio;
UFOP – Universidade Federal de Ouro Preto; VI – Valor de Intervenção;
VP – Valor de Prevenção;
VRQ – Valor de Referência de Qualidade; Y – Ítrio;
RESUMO
A avaliação da qualidade da água é um fator muito importante para a implementação de uma gestão eficiente dos recursos hídricos disponíveis. No presente caso, os resultados das investigações na bacia Rio Casca, um rio fonte de Alto Rio Doce são apresentados. A área de estudo situa-se na parte oriental do estado brasileiro de Minas Gerais. Entre março e dezembro de 2013, amostras de água foram coletadas em 30 pontos: dois na estação chuvosa (verão), e uma na estação seca (inverno). Os parâmetros físico-químicos: pH, oxigênio dissolvido - OD, potencial de oxidação e redução - ORP, sólidos totais dissolvidos - TDS, condutividade, resistividade,
temperatura e turbidez foram medidos in situ. Os valores de alcalinidade, sulfato e
cloreto foram determinados por meio de métodos químicos clássicos (titulação). Os elementos químicos foram determinados por ICP-OES e TXRF. As bactérias coliformes
totais e (Escherichia coli) foram analisados por meio de ensaio imunossorvente de
enzima -linked - método Colilert 24 horas (IDEXX, USA).
De modo geral os parâmetros turbidez, OD, STD, ORP, cloreto e condutividade elétrica, apresentaram valores superiores nos períodos chuvosos. Em contrapartida, no período seco, os valores determinados de sulfeto e alcalinidade apresentaram poucas variações superiores, obedecendo ao previsto em função da sazonalidade. Os resultados analisados registram em maiores concentrações dos elementos químicos no período chuvoso, que mostraram valores constantes de Al, Fe, Mn, Ca, K, Mg, Na, P, S, Si, Ba e Sr, além da presença menos frequente de Cu e Ti, em variações mais significantes nos pontos WGRC10 (10,87 µg/L) e WGRC5 (6,70 µg/L), respectivamente. Estes elementos refletem as condições litológicas (Ortognaisse - Charnockito - Enderbite - Tonalito) na região. Ainda não está claro se isso pode ser atribuído à geologia local ou influências antropogênicas.
Outro aspecto de relevância é a presença constante de coliformes fecais, indicando a estreita relação entre as atividades de ocupação do local e o uso das águas, bem como a necessidade de controle local. Em conformidade com a legislação ambiental, a bacia do rio Casca deve atender os preceitos aplicáveis ao enquadramento Classe 2, de acordo com a Resolução CONAMA 357/05 e 430/11, devendo portanto, receber medidas de controle, recuperação e conservação da qualidade das águas, para que desta forma atenda as premissas estabelecidas para seus usos.
Palavras-Chave – Rio Casca, recursos hídricos, degradação ambiental,
ABSTRACT
The assessment of water quality is a very important factor for the implementation of an efficient management of available water resources. In the present case, the results of investigations in River Casca basin, a source river of the upper River Doce are presented. The study area is situated in the Eastern part of the Brazilian state of Minas Gerais. Between March and December 2013, water samples were taken at 30 points: two in the rainy season (summer), and one in the dry season (winter). The physical-chemical parameters: pH, dissolved oxygen - OD , oxidation and reduction potential - ORP , total dissolved solids - TDS , conductivity, resistivity , temperature and turbidity were measured in situ. The values of alkalinity, sulfate and chloride were determined by classical chemical methods (titration). The chemical elements were determined by ICP- OES. The coliform bacteria (total and Escherichia coli) were analyzed via enzyme -linked immunosorbent assay - Colilert method 24 hours (IDEXX , USA).
In general the parameters turbidity, OD, STD, ORP, conductivity and chloride, showed higher values during the rainy season, however in the dry season the values determined sulfide and alkalinity showed small variations above, following the expected due to seasonality. The chemicals analyzed were determined in highest concentration in the rainy season, the constant presence of Al, Fe, Mn, Ca, K, Mg being checked, Na, P, S, Si, Ba and Sr, in addition to less frequent presence of Cu and Ti, more significant changes in WGRC10 (10,87 µg/L) and WGRC5 (6,70 µg/L), respectively points. These elements reflect the lithological conditions (orthogneiss - Charnockite - Enderbite - tonalite) in the region. Cu and Ti were significant differences in some points. It is not yet clear whether this can be attributed to local mineralization or anthropogenic influences.
Another relevant aspect is the constant presence of fecal coliforms, indicating the close relationship between the activities of occupation of the site and the use of water. In accordance with environmental legislation, the Bark River basin must meet the provisions applicable to Class 2 frame, according to CONAMA Resolution 430/11 and 357/05 and should therefore receive control measures, recovery and conservation of the quality of waters, so this way meets the assumptions established for their use.
CAPÍTULO 1
INTRODUÇÃO
1. APRESENTAÇÃO
A água é o recurso natural que representa maior influência sobre os organismos vivos, atuando como um fator essencial para a garantia da vida em nosso planeta. Quimicamente definida como um composto inorgânico, ela pode representar, em alguns seres vivos, cerca de 98% de sua matéria.
Além de ser um dos principais constituintes da matéria viva, a água é responsável pelo transporte de inúmeras substâncias através dos sistemas de disponibilização de nutrientes, sais minerais, entre outros e pelo controle de temperatura de ambientes, bem como dos organismos. Vários estudos apontam que as águas em nosso planeta estão distribuídas nas seguintes proporções: aproximadamente 97% de águas salgadas, 2,2% nas geleiras e 0,8% sob forma consumível, água doce, sendo esta última forma subdividida em 97% de água subterrânea e 3% de água superficial.
Com base nesse cenário podemos considerar o Brasil como um país privilegiado. Porém, a distribuição da água não ocorre de forma homogênea, uma vez que 73% dessa água doce disponível em território nacional encontra-se no norte, região menos industrializada e menos povoada. Restando aos demais habitantes e empreendimentos, encontrados nos demais centros apenas 27% da capacidade hídrica do país (BENEVIDES e BEEKMAN, 1995; SETTI e LIMA, 2001).
O uso adequado dos recursos naturais, principalmente dos hídricos, vem sendo considerado de grande importância, pois a água está presente em toda a biosfera: nos corpos d’água, no ar, no solo, no subsolo e nos seres vivos e desempenha importantíssima função em quase todas as atividades humanas, econômicas, sociais, culturais e até religiosas (FELDMANN, 1992).
água é função das condições naturais e do uso e da ocupação do solo na bacia hidrográfica (VON SPERLING, 2008).
Sob condições naturais, a qualidade da água é influenciada, sobretudo, pelos mecanismos e fluxos dos ciclos hidrogeoquímicos, destacando-se o volume de precipitação, o escoamento superficial das águas (controlado por fatores como a cobertura vegetal), as formas e quantidade de infiltração no solo, além das características ainda mais específicas para cada região hidrográfica em análise como a composição das rochas e dos solos, as influências climáticas ou outros fatores físicos. Sob influência das condições antrópicas destaca-se a alteração da qualidade das águas por fatores estreitamente relacionados ao uso e ocupação das áreas, ou seja, as atividades desempenhadas em determinadas regiões exercem considerável relação com a degradabilidade das condições naturais locais, além de promoverem a alteração dos mecanismos e fluxos naturais citados anteriormente.
Desta forma, considerando a pequena porção de água disponível para uso, comparada à quantidade de água existente no planeta e considerando as particularidades que podem resultar no comprometimento desta, conhecer a qualidade da coleção hídrica torna-se um fator de extrema relevância, para o planejamento e operação de um sistema eficiente de gerenciamento de recursos disponíveis. Neste sentido a adoção uma unidade espacial para estudo e aplicação de mecanismos de conservação e controle da qualidade das águas é essencial. Sendo assim é de extrema relevância a definição/ delimitação das bacias, sub-bacias, regiões e sub-regiões hidrográficas.
Em uma concepção geral, entende-se por bacia hidrográfica a área da superfície da terra, limitada pelos divisores topográficos de água, e que faz convergir todo escoamento natural de água e materiais diversos para o rio principal, que por sua vez leva-os para uma saída em comum. Ela é formada por três elementos básicos: os divisores de água, as vertentes e a rede de drenagem (COELHO NETO, 2001).
Considerando tais características, o Estado de Minas Gerais compreende dez Bacias hidrográficas (figura 1.1), sendo a bacia hidrográfica do rio Doce a unidade territorial foco dos estudos realizados neste trabalho, que integra a sequência de trabalhos já realizados na própria UFOP como as pesquisas de FUKUZAWA (2008), SILVA (2010), LIMA (2009), GOULART (2008) e LACERDA (2013). Especificamente, verificam-se neste estudo as contribuições do rio Casca, integrante da sub-bacia do rio Piranga – DO1, para as condições de saúde ambiental da bacia do rio Doce.
Figura 1.1: Distribuição das Bacias Hidrográficas em Minas Gerais.
As, Ba, Be, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, K, Li, Mg, Mn, Mo, Na, Ni, P, Pb, S, Sc, Si, Sn, Sr, Ti, V, Y e Zn.
Os parâmetros analisados foram determinados em função daqueles estabelecidos legalmente através da Portaria do Ministério da Saúde nº 2914, de 12 de dezembro de 2011, que dispõe sobre os procedimentos de controle e de vigilância da qualidade da água para consumo humano e seu padrão de potabilidade; bem como pelas Resoluções CONAMA nº 357, de 17 de março de 2005 e CONAMA nº 430, de 13 de maio de 2011, que dispõem sobre as condições e padrões de lançamento de efluentes.
A região estudada apresenta uma economia bem diversificada baseada principalmente na mineração e na agropecuária. Dessa forma, uma caracterização da bacia do rio Casca em seus aspectos demográficos, geográficos, econômicos, políticos, sociais e ambientais torna-se importante, pois através dela será possível obter uma melhor análise para os resultados encontrados, distinguindo se os dados encontrados são de origens antrópicas ou não.
Os resultados desse estudo proporcionam o conhecimento mais preciso das condições a região da bacia do rio Casca sob os aspectos investigados e geram dados e informações que permitem integrar ao diagnóstico da bacia do rio Doce relevantes contribuições, atuando desta forma como importante componente para o estabelecimento de procedimentos e mecanismos de gestão das águas na região de influência da referida bacia.
1.1. OBJETIVO
OBJETIVO GERAL
possíveis fontes de contribuição para a degradabilidade das condições da coleção hídrica analisada.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Para os fins de concretização do objetivo geral deste estudo, foram estabelecidos os seguintes objetivos específicos:
Caracterização dos parâmetros físico-químicos das águas - pH, temperatura, oxigênio dissolvido, condutividade elétrica, resistividade, sólidos totais dissolvidos, potencial de oxidação-redução e turbidez in situ.
Caracterização ânions predominantes nas das águas através da alcalinidade, sulfato, cloreto em laboratório.
Caracterização os parâmetros biológicos (coliformes totais e coliformes termotolerantes - Escherichia coli) das águas.
Determinação os elementos químicos: Al, As, Ba, Be, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, K, Li, Mg, Mn, Mo, Na, Ni, P, Pb, S, Sc, Si, Sn, Sr, Ti, V, Y e Zn nas águas, por Espectrofotômetro de Emissão Atômica com Fonte de Plasma – ICP-OES e por Fluorescência de Raios-X por Reflexão Total - TXRF.
Verificação das alterações espaciais e temporais, bem como seus efeitos sobre a qualidade das águas, com o intuito de apontar as prováveis tendências de surgimento e/ou intensificação dos efeitos negativos adversos incidentes sobre a bacia do rio Casca.
Caracterização a bacia hidrográfica do rio Casca em seus aspectos demográficos, geológicos, geográficos, econômicos, políticos, sociais e ambientais;
Monitoramento hidroquímico sazonal dos parâmetros físico-químicos acima citados e da qualidade de água.
sobretudo a integralização dos estudos que já vem sendo realizados na bacia do rio Doce, dando seguimento às pesquisas do projeto de avaliação da contaminação e a inter-relação entre diversidade geoquímica/ geológica e qualidade das águas da Bacia do rio Doce.
Este diagnóstico ambiental deverá servir de base para a realização de um prognóstico sobre a região, permitindo a integração das análises ambientais, sob diversas perspectivas que compõem um plano de gerenciamento em uma bacia hidrográfica, ou seja, deverá permitir a compreensão das dinâmicas que sustentam e garantem a sanidade ambiental da coleção hídrica em estudo.
1.2. LOCALIZAÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DA BACIA DO RIO DOCE
A bacia do rio Doce situa-se na região Sudeste, entre os paralelos 17°45' e 21°15' S e os meridianos 39°30' e 43°45' W, integrando a região hidrográfica do Atlântico Sudeste. Tal bacia possui uma área de drenagem de aproximadamente 86.715 km², dos quais 86% pertencem ao Estado de Minas (figura 1.2). O rio Doce possui 879 km de extensão, intercepta 229 municípios e atende as necessidades de aproximadamente 3.294.000 habitantes. As principais atividades realizadas nas áreas de influência do rio Doce são mineração, siderurgia, silvicultura e agropecuária.
Figura 1.2: Mapa das sub-bacias do rio Doce. Fonte: PIRH.
Acesso em: <http://www.riodoce.cbh.gov.br>
No estado de Minas Gerais a bacia do rio Doce é dividida em seis Unidades de Planejamento e Gestão dos Recursos Hídricos (UPGRHs), com Comitês de Bacia já estruturados (figura 1.1), conforme segue:
DO1 – Comitê de Bacia Hidrográfica do rio Piranga;
DO2 – Comitê de Bacia Hidrográfica do rio Piracicaba;
DO3 – Comitê de Bacia Hidrográfica do rio Santo Antônio;
DO4 – Comitê de Bacia Hidrográfica do rio Suaçuí;
DO5 – Comitê de Bacia Hidrográfica do rio Caratinga; e
DO6 – Comitê de Bacia Hidrográfica Águas do rio Manhuaçu.
1.3. CARACTERIZAÇÃO DA BACIA DO RIO CASCA
A sub Bacia do rio Casca (figura 1.3) possui uma área de drenagem de 2.510,63 Km², integrando os 17.571,37 km² de área de drenagem da UPGRH Piranga (DO1). Em tal bacia, assim como nas demais que compõem a DO1, são predominantes as atividades de extração de argila de areia, agricultura e pecuária, além de registros significativos de atividades de silvicultura.
Nas áreas que circundam os sítios de amostragem, com exceção dos sítios localizados dentro dos Municípios de Rio Casca (na região central) e Pedra do Anta, predominam as atividades de agricultura e pecuária, de forma intensa e com estreita proximidade aos pontos de amostragens.
O Município de Rio Casca possui uma Pequena Central Hidroelétrica – PCH, utilizando o rio Casca como fonte de geração de aproximadamente 18 MW, em fase de outorga, além disso, sobre o rio Casca existem outras duas PCHs, em fase de construção, que juntas fornecerão aproximadamente 32,40 MW, ambas na cidade de Jequeri.
Figura 1.3: Representação da UPGRH do rio Piranga. Fonte: IGAM
Acesso: <http://www.igam.mg.gov.br/images/stories/mapoteca>
1.4. QUALIDADE DAS ÁGUAS DO RIO CASCA
A população da região que compreende a bacia do rio Casca apresenta significante estreitamento com o uso da coleção hídrica local. Tal condição é facilmente percebida in situ, evidenciada principalmente pela proximidade de áreas ocupadas às margens do rio Casca e de seus tributários.
aproximadamente 20% da vazão total destinada ao uso em atividades industriais.
De acordo com os relatórios da trimestrais de qualidade das águas de Minas Gerais emitidos pelo IGAM, no ano de 2013, ano das coletas realizadas neste estudo, as águas do rio Casca (Estação RD018, localizada no município de Águas Férreas) apresentaram IQA Ruim e Médio, no segundo e terceiro trimestre respectivamente (figuras 1.4 e 1.5).
Figura 1.4: Mapa de qualidade das águas da bacia do rio Doce - 2º trimestre de 2013.
Figura 1.5: Mapa de qualidade das águas da bacia do rio Doce - 3º trimestre de 2013.
1.5. APARATO LEGAL DE REFERÊNCIA
De modo geral, com o aumento das demandas pelo uso das águas e consequentemente acompanhando na necessidade recorrente de ser realizar o controle dos processos de disponibilização deste recurso e compatibilização como seu uso racional, vem crescendo também as preocupações com o estabelecimento de normas, instruções e padrões que norteiam tal utilização. O estudo da qualidade das águas tem se tornado cada vez mais relevante, sobretudo a partir da instituição da Política Nacional dos Recursos Hídricos, Lei Federal nº 9433, de 8 de janeiro de 1997.
1.5.1. RESOLUÇÃO CONAMA 357/2005
A Resolução CONAMA nº 357, instituída em 17 de março de 2005, dispõe sobre a classificação e diretrizes ambientais que possibilitam o enquadramento de corpos de água superficiais, estabelecendo condições e padrões de lançamento de efluentes.
Através do Art. 3º, Capítulo II, ficou estabelecido que as águas doces, salobras e salinas do Território Nacional são classificadas, segundo a qualidade requerida para os seus usos preponderantes, em treze classes de qualidade (CONAMA Nº357/2005). Isso significa a classificação das águas é realizada em função dos seus possíveis usos, sendo definido no parágrafo único do mesmo artigo, que as águas de melhor qualidade podem ser aproveitadas em uso menos exigente, desde que este não prejudique a qualidade da água, atendidos outros requisitos pertinentes.
Às águas doces (foco deste estudo) são atribuídas as seguintes classificações, conforme Art. 4º da Resolução CONAMA 357/2005:
I - classe especial: águas destinadas:
a) ao abastecimento para consumo humano, com desinfecção; b) a preservação do equilíbrio natural das comunidades aquáticas; e,
c) a preservação dos ambientes aquáticos em unidades de conservação de proteção integral.
II - classe 1: águas que podem ser destinadas:
a) ao abastecimento para consumo humano, após tratamento simplificado; b) a proteção das comunidades aquáticas;
c) a recreação de contato primário, tais como natação, esqui aquático e mergulho, conforme Resolução CONAMA nº 274, de 2000;
e) a proteção das comunidades aquáticas em Terras Indígenas. III - classe 2: águas que podem ser destinadas:
a) ao abastecimento para consumo humano, após tratamento convencional; b) a proteção das comunidades aquáticas;
c) a recreação de contato primário, tais como natação, esqui aquático e mergulho, conforme Resolução CONAMA nº 274, de 2000;
d) a irrigação de hortaliças, plantas frutíferas e de parques, jardins, campos de esporte e lazer, com os quais o público possa vir a ter contato direto; e
e) a aquicultura e a atividade de pesca.
IV - classe 3: águas que podem ser destinadas:
a) ao abastecimento para consumo humano, após tratamento convencional ou avançado;
b) a irrigação de culturas arbóreas, cerealíferas e forrageiras; c) a pesca amadora;
d) a recreação de contato secundário; e e) a dessedentação de animais.
V - classe 4: águas que podem ser destinadas: a) a navegação; e
b) a harmonia paisagística.
Ainda de acordo com a Resolução CONAMA 357/2005, em seu Art. 42, enquanto não aprovados os respectivos enquadramentos, as águas doces serão consideradas classe 2, [...], exceto se as condições de qualidade atuais forem melhores, o que determinara a aplicação da classe mais rigorosa correspondente. Desta forma, defini-se como classe 2 os sítios de amostragens, para os fins de análises dos resultados obtidos.
Águas – IQA. Tal aparato legal nos servirá como base de avaliação das condições de qualidade das águas investigadas a partir da segunda campanha de amostragens, sendo, portanto atribuídos conceitos aos pontos investigados em função dos parâmetros analisados, bem como sendo definido o conceito geral do trecho do rio Casca foco do estudo.
1.5.2. RESOLUÇÃO CONAMA 430/2011
Dispõe sobre condições, parâmetros, padrões e diretrizes para gestão do lançamento de efluentes em corpos de água receptores, alterando parcialmente e complementando a Resolução nº 357, de 17 de março de 2005, do Conselho Nacional do Meio Ambiente-CONAMA. Esta Resolução adota diversas definições, em complementação àquelas contidas no art. 2o da Resolução CONAMA no 357, de 2005. Além de estabelecer novas condições e padrões de lançamentos de efluentes.
1.6. ASPECTOS LOCAIS: O MEIO NATURAL
1.6.1. CLIMA
Segundo a classificação de Köppen, identificam-se basicamente três tiposclimáticos na bacia do rio Doce: tropical de altitude com chuvas de verão e verões frescos, presente nas vertentes das serras da Mantiqueira e do Espinhaço e nas nascentes do rio Doce; tropical de altitude com chuvas de verão e verões quentes, presente nas nascentes de seus afluentes; e clima quente com chuvas de verão presente nos trechos médio e baixo do rio Doce e de seus afluentes.
se estende de abril a setembro (período da coleta 2), com estiagem mais crítica de junho a agosto.
1.6.2. VEGETAÇÃO
A 98% de área da bacia do Rio Doce está inserida no Bioma Brasileiro denominado Mata Atlântica, sendo o restante pertencente ao Bioma Cerrado. A Mata Atlântica compreende a cobertura florestal que se estende sobre a cadeia montanhosa litorânea ao longo do Oceano Atlântico, nas regiões Nordeste, Sudeste e Sul do Brasil, incluindo também o leste do Paraguai e Missiones, na Argentina. Além de ser um dos maiores repositórios de biodiversidade do planeta, o bioma Mata Atlântica é considerado um dos mais importantes e ameaçados do mundo (IPEMA, 2005).
O Cerrado é uma unidade ecológica típica da zona tropical, caracterizado por uma vegetação de fisionomia e flora próprias. Dentro do Bioma Cerrado, cerca de 85% do terreno é coberto com a vegetação típica de savana, apresentando vários graus de densidade. O restante é composto por áreas florestadas de fundo de vale, ou por veredas, além de manchas de floresta em terrenos de interflúvio (EITEN, 1994).
1.6.3. SOLOS
Na bacia do Rio Doce predominam Latossolos Vermelho Amarelos e Argissolos Vermelhos perfazendo 77,2% da área da bacia, conforme pode ser visualizado no mapa de solos da bacia do rio Doce da (figura 1.7) (IGAM, 2010).
Figura 1.7: Mapa de solos da bacia do rio Doce. Fonte: Plano Integrado de Recursos Hídricos.
Acesso em, janeiro de 2013. <http://www.riodoce.cbh.gov.br>
Na região cortada pelo Rio Casca, predominam latossolos vermelho-amarelos são solosprofundos ou muito profundos, com aparência relativamente bem individualizada, devido à distinção de cor, especialmente entre os horizontes A e B.
moderada e até com tendência a imperfeita. Tais características associadas às formas de uso e ocupação inadequadas na região podem acarretar em formação de processos erosivos de importante significância, contribuindo desta forma para a degradabilidade da coleção hídrica da região.
A região da bacia do Rio Casca apresenta significativa susceptibilidade a processos erosivos (figura 1.8). Esta sensibilidade é resultante, de modo geral, de um conjunto de fatores, como as características da chuva, a topografia, e a ocorrência de solos mais vulneráveis ao processo erosivo. Outros termos são utilizados para exprimir essa fragilidade, como potencialidade erosiva (IGAM, 2010).
Figura 1.8: mapa de suscetibilidade à erosão na bacia do rio Doce (PIRH Bacia do Rio Doce, 2010).
CAPÍTULO 2
METODOLOGIA
2. AMOSTRAGEM
Para a realização deste estudo foram executadas três amostragens na bacia do rio Casca, sendo estas distribuídas da seguinte forma: a primeira no final do período chuvoso, realizada entre os dias 18 e 20 de março de 2013, a segunda no período seco, realizada entre os dias 23 e 25 de agosto de 2013 e a terceira no início do período chuvoso, entre os dias 18 e 20 de agosto de 2013. Em todas as campanhas de coleta de amostras foram realizadas análises in situ e em laboratório.
2.1. DETERMINAÇÃO DOS PONTOS AMOSTRAIS
Os pontos de amostragem foram determinados através dos estudos cartográficos da área de estudo e análises in situ. Para tanto foram consideradas características como a relevância dos pontos com relação à fatores de alteração da qualidade das águas, proximidade com centros de maior ocupação antrópica e acesso ao local. Cabe destacar que o acesso foi fator de extrema importância para definição dos pontos visto que o local deveria permitir novas amostragens, em outros períodos do ano em que possivelmente poderiam ter sido alteradas algumas das condições físicas da região.
No total foram definidos trinta pontos de amostragens, identificados com as iniciais WGRC, seguidos pelos numerais de 01 a 30 (tabela 1) (figura 2.1), sendo 12 pontos determinados sobre o rio Casca e 18 pontos em tributários.
proximidade dessas ações também foram amostrados com o intuito de verificar o comportamento das águas em áreas pouco antropizadas.
Tabela 1: Identificação e localização dos pontos de amostragens (WGRC). Identificação Coordenadas (UTM) Nome do Local
Latitude Longitude
WGRC01 746408 7781194 Rio Casca
WGRC02 748417 7776601 Rio Casca
WGRC03 746591 7775254 Córrego Espraiado
WGRC04 745835 7768164 Córrego Jacutinga
WGRC05 745699 7771073 Rio Casca
WGRC06 744940 7767088 Ribeirão Sela Funda
WGRC07 745260 7764513 Rio Casca
WGRC08 742997 7751087 Rio Casca
WGRC09 743130 7748696 Rio Casca
WGRC10 743172 7748363 Ribeirão Piscamba
WGRC11 744085 7748465 Córrego Jacaré
WGRC12 749598 7751768 Ribeirão Santo Antônio do Grama
WGRC13 741466 7753551 Ribeirão das Bandeiras
WGRC14 743986 7736348 Rio Casca
WGRC15 743196 7732288 Rio Casca
WGRC16 743567 7732055 Córrego Valão
WGRC17 743511 7732181 Córrego Cachoeira
WGRC18 744029 7736229 Córrego sem nome/ Lage
WGRC19 741712 7737676 Córrego das pedras
WGRC20 742493 7739286 Córrego Areião
WGRC21 746719 7744138 Rio Casca
WGRC22 745464 7764449 Córrego sem nome
WGRC23 741996 7725342 Rio Casca
WGRC24 741753 7724345 Córrego Lombriga
WGRC25 740651 7724565 Córrego Santo Aleixo
WGRC26 741936 7718233 Rio Casca
WGRC27 742867 7717677 Córrego São João
WGRC28 743020 7716456 Córrego Puaia
WGRC29 742142 7718656 Córrego do Anta
2.2. AMOSTRAGEM DAS ÁGUAS
As coletas das águas foram realizadas utilizando um coletor de balde simples (figura 2.2), realizando-se o lançamento deste no sentido contracorrente, sendo retirada uma primeira porção da água para a realização de ambiente do balde coletor. Nos trechos de fácil acesso ao leito do rio, as coletas foram realizadas com o auxílio de um coletor de garrafa, em haste de metal simples (figura 2.3), neste caso também foi realizado o procedimento de ambiente.
Figura 102.3 coletor de garrafa.
Imediatamente após a coleta das águas foram realizadas as análises previstas para execução in situ (pH, temperatura, condutividade elétrica, oxigênio dissolvido, turbidez, resistividade, POR e STD) e posteriormente, foram separadas as amostras para realização dos parâmetros em laboratório. Tais amostras foram acondicionadas em caixas térmicas e sob refrigeração de forma adequada e conduzidas para os laboratórios para a realização das análises.
Foram separados cerca 1 L de água para a realização dos parâmetros alcalinidade, sulfatos e cloretos e 200 mL de cada amostra para a análise dos elementos químicos; todas previamente filtradas com o auxílio de seringas e filtro do tipo Syringe-Driven FPV-403-030, de 0,45µm de porosidade e colocadas nos frascos âmbar (no 1º campo) e frasco plástico (no 2º e 3º campos). Estas amostras receberam cerca de 2 a 3 gotas de HNO3 concentrado para permitir a conservação dos elementos químicos analisados.
foram colocadas sob refrigeração e destinadas para análises que foram realizadas em período inferior a 24h.
Todas as amostras foram devidamente identificadas, conforme pontos amostras (WGRC nº do ponto).
2.3. MEDIÇÕES IN SITU E ANÁLISES NO LABORATÓRIO
2.3.1. PARÂMETROS ANALISADOS IN SITU
No local da coleta foram determinados parâmetros, temperatura, pH, condutividade elétrica, STD e POR utilizando um multiparâmetro da marca Myron L Company / modelo Ultrameter II (figura 2.4). A turbidez foi determinada por turbidímetro da marca Digimed / modelo Turbidimitro DM-TU e o OD foi determinado usando um oxímetro da marca Hanna / modelo HI9146.
2.3.2. ANÁLISES EM LABORATÓRIO
2.3.2.1. ANÁLISES QUÍMICAS – LSA
A determinação dos parâmetros, Alcalinidade, Cloreto e Sulfato foram realizadas no laboratório de Saneamento Ambiental da Escola de Minas da UFOP, de acordo com a metodologia proposta por Greenberg et al. (1992), no Standard Methods for examination of water and wastewater, sendo:
Alcalinidade (figura 2.5): determinada por método titulométrico com solução padronizada de Ácido Sulfúrico (H2SO4) 0,01 mol/L e calculada em função da concentração de HCO3-.
CHCO3 -= [Volume H2SO4 (mL) x Concentração H2SO4(mol/L)] x 1220
Figura2.5: análise titulométrica de alcalinidade - LSA
CCl- = [Volume de AgNO3 (mL) x Concentração de AgNO3(mol/L) x Massa
Atômica do Cloro (35,5g/mol)] / Volume da amostra (mL).
Sulfato (figura 2.6): a concentração de sulfato foi determinada por método turbidimétrico, utilizando a adição de solução tampão e Cloreto de Bário (BaCl2.2H2O), para a formação de Sulfato de Bário (BaSO4).
Figura 2.6: procedimento de análise de sulfatos - LSA.
2.3.2.2. ANÁLISES QUÍMICAS – LgQA
Figura 2.7: amostras destinadas ao LsQA e Lab. de Espectrometria de massas.
2.3.2.3. ANÁLISES QUÍMICAS – LABORATÓRIO DE CARACTERIZAÇÃO MOLECULAR E ESPECTROMETRIA DE MASSAS
A técnica de TXRF se baseia na medição da fluorescência que é emitida a partir de átomos irradiados com um feixe de raios – X. Estes feixes são dirigidos para a superfície plana e lisa da amostra em um ângulo muito baixo. Isto reduz a absorção e dispersão da radiação na superfície da amostra, resultando na diminuição do ruído de fundo e aumento do sinal do elemento que se deseja analisar (MEYER, 2012; MISRA, 2002).
A preparação da amostra para a análise no TXRF é simples, entretanto, deve-se dar atenção a homogeneidade da amostra, isto é, todos os elementos devem estar igualmente distribuídos no resíduo seco. Homogeneidade é necessário, pois devido ao ângulo de incidência extremamente baixo a radiação primária é atenuada pela matriz da amostra ao longo do percurso (TAVARES, 2010).
propiciando desta forma o conhecimento mais minucioso da qualidade destas águas.
2.3.2.4. ANÁLISES BIOLÓGICAS - LaQUA
As análises de microbiologias (investigação de coliformes totais e coliformes termotolerantes) foram realizadas utilizando o método de Colilert. Tal análise realiza a determinação de coliformes através da utilização, por estes organismos, da ß-galactosidase para metabolizar o indicador de nutriente ONPG e alterá-lo de incolor para amarelo.
O Escherichia coli utiliza ß-glucuronidase para metabolizar MUG e criar fluorescência (figura 2.8). Já que a maioria dos não coliformes não conta com estas enzimas, eles não podem se reproduzir e interferir. Os poucos não coliformes que têm estas enzimas são seletivamente suprimidos pela matriz do Colilert. Esta abordagem diminui a incidência de positivos e falso-negativos.
Figura 2.8: Análise de coliformes termotolerantes. A presença de fluorescência
demonstra resultado positivo para a presença destes microorganismos –
CAPÍTULO 3
RESULTADOS E DISCUSSÕES
3. SIGNIFICADO AMBIENTAL DOS PARÂMETROS E RESULTADOS DAS ANÁLISES
3.1. PARÂMETROS FÍSICOS
3.1.1. TEMPERATURA
Segundo von Sperling (1996), a temperatura é a medida da intensidade de calor, com origem natural na transferência de calor por radiação, condução e convecção (atmosfera e solo) e origem antropogênica em águas de torres de resfriamento e dejetos industriais. O aumento da temperatura aumenta as taxas das reações físicas, químicas, biológicas e a taxa de transferência de gases, diminuindo a solubilidades destes.
A alteração da temperatura pode promover redução do oxigênio dissolvido nas águas, o que acarreta modificações importantes principalmente na microbióta dos ambientes aquáticos. Estas implicações tendem a ser mais expressivas nos tributários, cuja vazão é significativamente menor que no Rio Casca.
Figura 3.1: Gráfico de temperatura (ºC) X ponto amostral, nas 3 campanhas de coletas.
3.1.2. TURBIDEZ
A turbidez não traz inconvenientes sanitários diretos. Porém, é estéticamente desagradável na água potável, e os sólidos em suspensão podem servir de abrigo para microorganismos patogênicos. A turbidez pode estar associada a compostos tóxicos e patogênicos, além de reduzir a penetração de luz nas águas reduzindo a realização de fotossíntese (VON SPERLING 2008).
De acordo com a resolução CONAMA 357/2005 e 430/2011 o limite estabelecido para turbidez em águas de Classe 2 (classe atribuída às aguas analisadas), é de até 100 NTU. Portanto, de acordo com os resultados obtidos (figura 3.2), os pontos WGRC04, WGRC05, WGRC06, WGRC07, WGRC12, WGRC23 e WGRC26 excederam estes valores no período chuvoso (1º campo).
0 5 10 15 20 25 30 35 W G R C01 W G R C02 W G R C03 W G R C04 W G R C05 WG RC06 W G R C07 W G R C08 W G R C09 W G R C10 W G R C11 W G R C12 W G R C13 W G R C14 W G R C15 W G R C16 W G R C17 W G R C18 W G R C19 W G R C20 W G R C21 W G R C22 W G R C23 W G R C24 W G R C25 W G R C26 W G R C27 W G R C28 WG RC29 W G R C30 Temperatura ºC
Figura 3.2: Gráfico turbidez (NTU) X ponto amostral, nas 3 campanhas de coletas.
Cabe destacar que os pontos WGRC05 e WGRC07 (pontos no rio Casca) que apresentaram maior turbidez, sobretudo o segundo desses pontos, visto que o limite de turbidez também foi excedido em dois períodos de análise.
O ponto WGRC30, apesar de exceder o limite apenas no período chuvoso, apresentou resultados próximos ao limiar nos três períodos analisados. Tal condição evidência a permanente contribuição para a alta turbidez encontrada neste ponto; condição verificada in situ, visto que o referido localiza-se na área com maior ocupação urbana – WLRG30 (região central do Município de Rio Casca)
Os processos erosivos às margens da coleção hídrica em estudo podem ter sido intensificados no período chuvoso comprometendo o desempenho das águas em relação a tal parâmetro. Este fator possivelmente pode ser associado ao uso e ocupação inadequado nas proximidades dos cursos d’água amostrados, visto que tal ocupação faz-se sobre a redução da camada vegetal que recobre estes trechos, propiciando e/ou intensificando o carreamento de solos para o curso do rio.
3.1.3. CONDUTIVIDADE ELÉTRICA E SÓLIDOS TOTAIS DISSOLVIDOS
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 W G R C01 W G R C02 WG RC03 W G R C04 W G R C05 W G R C06 W G R C07 W G R C08 W G R C09 W G R C10 W G R C11 W G R C12 W G R C13 W G R C14 W G R C15 W G R C16 W G R C17 W G R C18 W G R C19 W G R C20 W G R C21 W G R C22 WG RC23 W G R C24 W G R C25 W G R C26 W G R C27 W G R C28 W G R C29 W G R C30 Turbidez (UNT)
A condutividade elétrica é determinada em função da quantidade de substâncias dissolvidas, capazes de se dissociarem formando íons. A condutividade elétrica de uma solução é a capacidade desta em conduzir a corrente elétrica. Considera-se que a capacidade de uma solução em conduzir a corrente elétrica é função da concentração dos íons presentes, é de se esperar que em soluções de maior concentração iônica, maior será a condutividade elétrica.
Por outro lado, em águas muito puras ocorre o fenômeno inverso: maior será a resistência e menor a condutividade, (ESTEVES, 1998). Segundo Santos (1997) a condutividade aumenta com a elevação da temperatura e está relacionada com os sólidos totais dissolvidos sendo que à medida que a concentração de sólidos aumenta a condutividade elétrica também aumenta (figuras 3.3 e 3.4). Tal condição pode ser verificada através da comparação dos resultados de análises dos dois parâmetros.
Figura 3.3 e 3.4: Esquerda – 1º campo; direita – 2º campo
As variações de condutividade evidenciam a presença mais significante de substâncias ionizadas no período seco (figura 3.5), principalmente nos pontos WGRC10, WGRC13, WGRC18, WGRC19, e WGRC22 (todos tributários do rio Casca). Tal presença pode ser explicada pela menor diluição ocorrida neste período, ou seja, a menor quantidade de água denotaria numa maior
0 50 100 150 200 250 300 W G R C0 1 W G R C0 3 W G R C0 5 W G R C0 7 W G R C0 9 W G R C1 1 W G R C1 3 W G R C1 5 W G R C1 7 W G R C1 9 W G R C2 1 W G R C2 3 W G R C2 5 W G R C2 7 W G R C2 9
Relação entre STD e Condutividade Elétrica - 1º Campo
STD Condutividade 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 W G R C0 1 W G R C0 3 W G R C0 5 W G R C0 7 W G R C0 9 W G R C1 1 W G R C1 3 W G R C1 5 W G R C1 7 W G R C1 9 W G R C2 1 W G R C2 3 W G R C2 5 W G R C2 7 W G R C2 9
Relação entre STD e Condutividade Elétrica - 2º campo
concentração destas substâncias, no entanto o comportamento apresentado pelo ponto WGRC10 evidencia a significativa ocorrência destas substâncias no período chuvoso. Tal fator pode ser parcialmente atribuído às contribuições antrópicas da região.
Figura 3.4: Condutividade elétrica X ponto amostral, nas 3 campanhas de coletas.
Observando os dados de condutividade elétrica e os de sólidos totais dissolvidos, os pontos que demonstraram uma alta condutividade também demonstraram uma alta concentração de sólidos totais, a exemplo os pontos WGRC10, WGRC13, WGRC18 e WGRC22. Isso pode ser verificado tanto com os tributários quanto com o rio (figura 3.5).
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 W G R C01 W G R C02 W G R C03 W G R C04 WG RC05 W G R C06 W G R C07 WG RC08 W G R C09 W G R C10 W G R C11 W G R C12 W G R C13 W G R C14 W G R C15 W G R C16 W G R C17 W G R C18 W G R C19 W G R C20 W G R C21 W G R C22 W G R C23 W G R C24 W G R C25 W G R C26 W G R C27 W G R C28 W G R C29 W G R C30 Condutividade Elétirca
Figura 3.5: STD X ponto amostral, nas 3 campanhas de coletas.
3.2. PARÂMETROS QUÍMICOS
3.2.1. ALCALINIDADE
A alcalinidade é a capacidade que a água tem de absorver ou neutralizar ácidos devido à presença de hidróxidos, carbonatos e bicarbonatos que são os principais íons responsáveis pela alcalinidade. Na água esses íons reagem neutralizando os íons de hidrogênio, fazendo com que a água tenha capacidade de resistir a mudanças de pH provocadas pelos ácidos (FERNANDES 2002).
As origens da alcalinidade podem estar relacionadas à dissolução de rochas, reação do CO2, oriundo da atmosfera ou da decomposição da matéria orgânica, com a água e disposição de dejetos doméstico e industriais.
As amostras analisadas tiveram sua alcalinidade calculada em função da concentração de HCO3-. Os valores da alcalinidade (figura 3.7) variaram entre 13,66 mg/L a 111,26 mg/L (período chuvoso), 16,69 mg/L e 160,06 mg/L (período
0 50 100 150 200 250 300 350 W G R C 01 W G R C 02 W G R C 03 W G R C 04 W G R C 05 W G R C 06 W G R C 07 W G R C 08 W G R C 09 W G R C 10 W G R C 11 W G R C 12 W G R C 13 W G R C 14 W G R C 15 W G R C 16 W G R C 17 W G R C 18 W G R C 19 W G R C 20 W G R C 21 W G R C 22 W G R C 23 W G R C 24 W G R C 25 W G R C 26 W G R C 27 W G R C 28 W G R C 29 W G R C 30
Sólidos Totais Dissolvidos (mg/L) - STD
seco) e 15,62 mg/L e 70,27 mg/L (início do período chuvoso) sendo o maior valor encontrado na amostra WGRC10.
Figura 3.7: Alcalinidade X ponto amostral, nas 3 campanhas de coletas.
Novamente, assim como nos resultados de condutividade elétrica e STD, o ponto WGRC10 foi o que apresentou maior alcalinidade, esta variando de forma significativa entre os períodos amostrados (comportamento destoante dos demais pontos, que apresentaram variações pouco significantes entre os períodos de amostras). Tal resultado pode representar confirmação das evidências de despejos de dejetos orgânicos na região.
O ponto WGRC30 foi o que apresentou menor variação dos resultados entre os períodos amostrais. Por se tratar um ponto intensamente urbanizado, conforme citado anteriormente, a falta de variação dos parâmetros pode ser atribuída à constante carga de despejos destinadas à este trecho do rio Casca, ou seja, pode ser a representação de uma intervenção antrópica da qualidade da água consolidada neste ponto.
0,00 20,00 40,00 60,00 80,00 100,00 120,00 140,00 160,00 180,00 W G R C01 W G R C02 W G R C03 W G R C04 W G R C05 W G R C06 W G R C07 W G R C08 W G R C09 W G R C10 WG RC11 W G R C12 W G R C13 W G R C14 W G R C15 W G R C16 W G R C17 W G R C18 W G R C19 W G R C20 W G R C21 W G R C22 W G R C23 WG RC24 W G R C25 W G R C26 W G R C27 W G R C28 W G R C29 W G R C30 Alcalinidade (mg/L)
3.2.2. OXIGÊNIO DISSOLVIDO
Oxigênio Dissolvido é um fator limitante para manutenção da vida aquática e de processos de autodepuração em sistemas aquáticos. Durante a degradação da matéria orgânica, as bactérias fazem uso do oxigênio nos seus processos respiratórios, podendo vir a causar uma redução de sua concentração no meio.
A concentração do oxigênio dissolvido nas águas pode variar em função da temperatura e da altitude, sendo sua introdução controlada pelo ar atmosférico, pela fotossíntese e pela ação de aeradores. Em ambientes naturais, as barreiras físicas podem desempenhar a função de aeradores, a exemplo, as rochas no leito do rio podem fazer com que as águas deste realizem movimentos que aumentam o contato com o ar atmosférico permitindo uma maior introdução do oxigênio nestas.
De modo geral, águas com temperaturas mais baixas têm maior capacidade de dissolver oxigênio, já em maiores altitudes, onde é menor a pressão atmosférica, o oxigênio dissolvido apresenta menor solubilidade.
Uma das causas mais frequentes de mortandade em ambientes aquáticos é a queda na concentração de oxigênio. O valor mínimo de oxigênio dissolvido (OD) para a preservação da vida aquática, estabelecido pela Resolução CONAMA 357/2005 é de 5,0 mg/L para águas de classe 2, mas existe uma variação na tolerância de espécie para espécie. Os níveis de oxigênio dissolvido também indicam a capacidade de um corpo natural em manter a vida aquática (IGAM, 2008).
Figura 3.8: Variação do nível de OD na bacia do rio Casca.
Conforme verifica-se nos resultados acima, a concentração de oxigênio foi significantemente maior no início do período chuvoso que no período seco. Os níveis de OD não foram medidos no 1º campo por ausência do oxímetro, no entanto os resultados obtidos nos campo em que este foi analisado retratam de forma adequada o comportamento da concentração deste nas águas do Rio casca.
3.2.3. POTENCIAL HIDROGENIÔNICO
O pH representa a concentração de íons hidrogênio, dando a condição de acidez, alcalinidade ou neutralidade da água. Tal parâmetro tem como constituintes responsáveis os sólidos e gases dissolvidos. Sua origem natural está relacionada à dissolução de rochas, absorção de gases da atmosfera, oxidação da matéria orgânica e fotossíntese, já sua origem antropogênica pode ser relacionada à disposição de dejetos domésticos (degradação da matéria orgânica) e dejetos industriais.
O pH não apresenta significativa importância à saúde pública a menos que se apresente muito baixo. O problema de maior significância do pH é diante a
0 5 10 15 20 25 30 W G R C01 W G R C02 W G R C03 W G R C04 W G R C05 W G R C06 W G R C07 W G R C08 W G R C09 W G R C10 W G R C11 W G R C12 W G R C13 W G R C14 W G R C15 W G R C16 W G R C17 W G R C18 W G R C19 W G R C20 W G R C21 W G R C22 W G R C23 W G R C24 W G R C25 W G R C26 W G R C27 W G R C28 W G R C29 W G R C30
Oxigênio Dissolvido - OD (mg/L)
capitação e tratamento da água, visto que suas variações implicam em modificações no sistema de tratamento aplicado.
Águas naturais de bacia com características próximas em pontos diferentes, não devem apresentar grandes variações. Tal condição é evidenciada nos resultados obtidos (figura 3.9), que demonstram uma variação de pH entre 6,07 a 7,30.
De acordo com a Resolução CONAMA 357/2005os valores de pH devem ficar entre o limite de 6,0 e 9,0, logo, todos os pontos amostrados apresentam-se dentro desta faixa, no entanto o ponto WGRC01 apreapresentam-sentou resultado próximo ao limite inferior de pH.
Figura 3.9: Variação do pH na bacia do rio Casca.
3.2.4. SULFATO
A distribuição do íon sulfato é fortemente influenciada pela formação geológica da bacia de drenagem do sistema e por poluentes. As concentrações de sulfato podem variar desde valores não detectáveis até valores de saturação (ESTEVES, 1998).
0 1 2 3 4 5 6 7
8 Potencial Hidrogeniônico - pH
O sulfato origina-se da oxidação do enxofre presente nas rochas, na maioria dos casos na forma de minerais sulfetos, e da lixiviação de compostos sulfatados (gipsita – CaSO4 * 2 H2O, e anidrita- CaSO4). São sais moderadamente solúveis a muito solúveis, exceto os sulfatos de estrôncio (SrSO4) e os de bário (BaSO4), satura a 1500mg/L e podem chegar até 7200mg/L em águas salinas. Em meio redutor, com abundante matéria orgânica, pode sofrer uma redução bacteriana a S ou S-2, porém em geral é estável (SANTOS 1997).
As concentrações de sulfato encontradas na água doce geralmente variam entre 2 a 150ppm, podendo chegar a 5000 ppm em águas salinas se associados a íons de Ca ou até mesmo a 20000 ppm quando associados com íons de Na e Mg, em certas salmouras (CUSTÓDIO E LLAMAS, 1983).
As amostras analisadas apresentaram variação da concentração sulfato entre valores inferiores a 0,5 mg/L e 14,1 mg/L (figura 3.10), sendo percebida uma maior concentração destes nos pontos do rio Casca WGRC07 e WGRC11 no início do período chuvoso.
Figura 3.10:Variação do nível de Sulfato na bacia do rio Casca.
Todos os pontos apresentaram concentrações de sulfatos significantemente inferiores à concentração máxima permitida pela Resolução CONAMA 357/2005,
0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00 16,00 W G R C01 W G R C02 W G R C03 W G R C04 W G R C05 W G R C06 W G R C07 WG RC08 W G R C09 W G R C10 W G R C11 W G R C12 W G R C13 W G R C14 W G R C15 W G R C16 W G R C17 WG RC18 W G R C19 W G R C20 W G R C21 W G R C22 W G R C23 W G R C24 W G R C25 W G R C26 W G R C27 WG RC28 W G R C29 W G R C30 Sulfato (mg/L)
que determina que estes valores deverão ser inferiores a 250mg/L para águas de classe 2.
3.2.5. CLORETO
Segundo von Sperling (2008) todas as águas naturais, em maior ou menor escala, contém íons resultantes da dissolução de minerais, como os cloretos. Tal cloreto também pode ser oriundo da disposição de dejetos domésticos, industriais e de águas de irrigação.
Conforme se observa nos resultados (figura 3.11) as águas amostradas apresentaram teor de cloreto variando entre aproximadamente 10,00 mg/L e 160,00 mg/L. Os pontos com maior concentração de cloreto podem estar relacionados à proximidade dos sítios amostrais com atividades antrópicas como a disposição de esgotos domésticos diretamente sobre as águas superficiais e a realização de cultivos agrícolas.
Os pontos WGRC04, WGRC10 e WGRC14 apresentaram concentrações significativas de cloreto, no entanto, não é possível determinar a relação destas com fontes antropogênicas, visto que todos os pontos apresentam nível de cloreto bem abaixo do determinado pela Resolução CONAMA 357/2005, que admite a concentração de até 250mg de Cl/L.
Figura 3.11: Variação do nível de cloreto na bacia do rio Casca. 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 W G R C 01 W G R C 02 W G R C 03 W G R C 04 W G R C 05 W G R C 06 W G R C 07 W G R C 08 W G R C 09 W G R C 10 W G R C 11 W G R C 12 W G R C 13 W G R C 14 W G R C 15 W G R C 16 W G R C 17 W G R C 18 W G R C 19 W G R C 20 W G R C 21 W G R C 22 W G R C 23 W G R C 24 W G R C 25 W G R C 26 W G R C 27 W G R C 28 W G R C 29 W G R C 30 Cloreto (mg/L)
Apesar de não ser possível atribuir uma fonte especifica para a presença de cloretos nos pontos analisados, o ponto WGRC10 merece destaque por ter apresentado significativa presença deste ânion, além de resultados anômalos para outros parâmetros determinados neste estudo.
3.2.6. CONSTITUINTES IÔNICOS DA SUB BACIA DO RIO CASCA (ANÁLISE POR ICP-OES)
A composição iônica dos corpos hídricos é um dos fatores mais complexos de se estabelecer uma origem, no entanto, geralmente tal composição está associada às condições naturais do ambiente, sobretudo aos componentes geológicos da região em que o corpo d’água em análise está inserido. Diversos fatores podem influenciar a variação das concentrações destes compostos na água, dentre eles, as condições de drenagens dos tributários, a geologia da bacia de acumulação, o regime de chuvas, a composição das rochas e poluentes, dentre outros fatores.
Os efeitos destes compostos nas águas produzem efeitos de espectro bastante variável, podendo figurar como elementos de efeitos benéficos ou apresentar efeitos tóxicos, tanto em função da sua concentração como em função das suas características particulares.
Entre os elementos analisados neste estudo, o Ca, S, Sc, Sr, Y, Mg, Mo, Li, Si, Na e o Ti, não apresentam determinação legal específica de valores de referência, no entanto estes foram analisados para os fins de caracterização da bacia do rio Casca.
3.2.6.1. CÁLCIO (Ca)
