UTILIZAÇÃO DE WETLANDS CONSTRUIDOS NO TRATAMENTO DE
POLUIÇÃO DIFUSA EM PARQUES
Ana Carolina Cunha Norte* Engenheira de Meio Ambiente
Secretaria de Defesa, Proteção e Preservação do Meio Ambiente do Município de Sumaré acarolcnorte@gmail.com
Luciano Zanella
Instituto de Pesquisas Tecnológicas, São Paulo (SP), Brasil
Centro Tecnológico do Ambiente Construído – Laboratório de Instalações Prediais e Saneamento lucianoz@ipt.br
Wolney Castilho Alves
Instituto de Pesquisas Tecnológicas, São Paulo (SP), Brasil
Centro Tecnológico do Ambiente Construído – Laboratório de Instalações Prediais e Saneamento wolneipt@ipt.br
Resumo
A crescente preocupação mundial com o tratamento da poluição difusa tem apontado para os sistemas de wetlands construídos como uma tecnologia de interesse especialmente como a última barreira de proteção dos corpos d’água. Apesar das grandes áreas usualmente exigidas para sua implantação, o aspecto natural ou ornamental proporcionado pela vegetação que é parte integrante do sistema tem fomentado sua utilização junto a áreas verdes públicas, em especial parques abertos à visitação. Encontram-se na literatura alguns casos de sucesso nesta linha de aplicação como o
Brick Pond Park nos Estados Unidos, o Tolka Valley Park na Irlanda e o Oaklands Park Wetlands
na Austrália que serviram de inspiração para a proposição conceitual de um sistema de wetlands construídos para tratar as águas de poluição difusa e de um córrego poluído que adentra á área do futuro Parque Tizo, localizado na divisa das cidades de São Paulo, Osasco e Cotia, no Estado de São Paulo.
Palavras-chave: Wetlands construídos, Tratamento de efluentes, Poluição difusa.
1 Introdução
Os sistemas de wetlands construídos são comumente associados ao tratamento terciário de efluentes, mas são sistemas bastante versáteis que podem tratar uma série de outras águas, desde aquelas que alimentam piscinas naturais (BUTLER, 2013) até lodos provenientes de sistemas de tratamento de efluentes (UGGETTI et al 2010). Dentre esta variedade de possibilidades, o
tratamento das águas provenientes da drenagem urbana, responsáveis pela poluição difusa, vem despertando interesse pela possibilidade da implantação de sistemas de tratamento, baseado na tecnologia de wetlands construídos, em áreas verdes ou até mesmo dentro de parques públicos.
A utilização de espécies vegetais apropriadas, a possibilidade de ambientação paisagística e integração a área de convívio ou preservação permitida pelos sistemas de wetlands construídos são fatores de interesse que vêm sendo explorados em experiências pelo mundo que, mesmo de forma tímida, apontam para um uso interessante do sistema.
2 Poluição difusa
O estudo da poluição difusa nos Estados Unidos remonta à década de 1960 com a identificação do potencial poluidor das cheias urbanas pela EPA. (Environmental Protection
Agency). Essa constatação culminou no desenvolvimento do Nationwide Urban Runoff Program
(NURP), programa conduzido pela EPA entre 1979 e1983 cujo principal objetivo foi analisar a qualidade de amostras de água coletadas durante 2300 chuvas em 28 localidades dos Estados Unidos. Os resultados apresentados no relatório final do NURP indicaram que as fontes de poluição difusa teriam potencial significativo para a degradação da qualidade das águas superficiais nos Estados Unidos (USEPA, 1983).
A poluição difusa é gerada em extensas áreas e está diretamente relacionada à precipitação e às superfícies de escoamento das águas precipitadas, apresentando características bastante diferenciadas de local para local.
A quantidade de água drenada aumenta de forma permanente com o desenvolvimento da cidade, em contradição, a qualidade dessa água decai com o desenvolvimento do processo de urbanização em razão da disseminação de superfícies impermeáveis como: ruas, calçadas, passeios públicos, ciclovias, estradas, telhados e quadras esportivas que reduzem a infiltração das chuvas e do escoamento para o subsolo. Quanto mais expressivas as vazões de água escoadas, maior a facilidade das águas carrearem os sedimentos e poluentes para fora do seu local de origem.
São diversas as fontes de poluentes possíveis no meio urbano, com destaque para (PRODANOFF, 2005): pavimentação das ruas, tráfego, deposição atmosférica, vegetação, superfície do solo, resíduos sólidos urbanos, derramamentos, agroquímicos, construções e demolições, redes coletoras de esgotos.
Apesar do conhecimento a respeito da problemática que envolve o tema, o impacto da poluição difusa sobre os corpos d’água ainda é pouco estudado e conhecido em território nacional, ficando, seu conhecimento e avaliação, restritos à produção acadêmica para pesquisa em áreas restritas, fato devido à situação geral dos corpos d’água urbanos em território nacional ainda bastante comprometidos com lançamentos de efluentes não tratados.
De acordo com Schueler et al (1992 apud TSIHRINTZIS & HAMID, 1997) um sistema efetivo de manejo de poluição difusa deve ser composto por seis componentes básicos: atenuação do escoamento, transporte do escoamento, pré-tratamento do escoamento, tratamento do escoamento, manutenção do sistema e redução dos impactos secundários.
Segundo relatado por Tsihrintzis & Hamid (1997) e por Barbosa et al (2011), ambos baseando-se em pesquisas de diversos autores, algumas das principais tecnologias aplicáveis aos processos de tratamento de águas de drenagem são: trincheiras de infiltração, poços de infiltração, bacias de infiltração, bacias secas, bacias secas de detenção estendida, bacias de infiltração, valas vegetadas, bacias vegetadas, wetlands construídos, bacias úmidas de detenção e retenção, bacias de recarga, sistemas de filtros (incluindo filtro de areia) e separadores óleo/sedimentos. Essas estruturas são pensadas para permitir um tratamento adequado da poluição difusa com o mínimo de manutenção possível. Sua concepção, entretanto, envolve a disponibilidade de grandes áreas disponíveis.
3 Configurações dos wetlands construídos
Os sistemas wetlands construídos podem ser divididos segundo a direção do fluxo hidráulico e a posição do nível d’água em relação ao leito em: fluxo horizontal (superficial ou sub superficial) e fluxo vertical.
Wetlands construídos de fluxo superficial são lagos ou canais vegetados, construídos de
forma a proporcionar um sistema de escoamento vagaroso e raso das águas que visa explorar os processos físicos, químicos e biológicos que ocorrem naturalmente nos sistemas. Algumas propriedades dos sistemas de wetlands construídos de fluxo superficial se assemelham àquelas de lagoas facultativas (USEPA, 1999). Além de permitir a maior variabilidade de tipos de plantas (ZANELLA, 2008), é uma configuração que também proporciona habitat para a vida selvagem, atraindo diversos animais como pássaros, peixes, anfíbios, répteis e insetos (USEPA, 1999). Assim, muitos sistemas de fluxo horizontal superficial são utilizados como tratamento de efluentes em concomitância com parques ou refúgios para a vida selvagem.
Wetlands construídos de fluxo sub superficial são constituídos por uma bacia, canal ou
tanque raso preenchido por um meio suporte adequado onde a vegetação é plantada e pelo qual o efluente a ser tratado percola com fluxo horizontal. Como nessa configuração a superfície da lâmina d’água é mantida abaixo do nível do leito, o risco de geração de odores, exposição das águas residuárias ao homem ou aos animais, e a proliferação de vetores, tais como insetos, é minimizada. Além disso, o meio suporte proporciona superfície para a adesão de biofilme funcionando como área ativa no tratamento dos efluentes, culminando na utilização de menores áreas quando comparados com outras concepções de wetlands (USEPA, 1993 apud ZANELLA, 2008). No
entanto, wetlands construídos de fluxo sub superficial costumam ter um custo de construção maior que os sistemas superficiais, principalmente por conta do valor do meio suporte (USEPA, 1999).
De configuração semelhante ao sistema de fluxo sub superficial horizontal, wetlands construídos de fluxo vertical consistem em canais, bacias ou tanques rasos preenchidos com material adequado que serve como suporte para vegetação. A lâmina d’água permanece sob o leito, impossibilitando o contato direto com as pessoas ou animais, dificultando também a proliferação de mosquitos. A alternância entre as fases de alimentação e aeração é fundamental uma vez que mantêm o interior dos wetlands construídos em condições aeróbias, possibilitando a mineralização dos depósitos orgânicos resultantes dos sólidos suspensos totais contidos no efluente retido na área superficial do meio suporte (BOUTIN & LIÉNARD, 2004 apud SILVA, 2007).
Não obstante, é possível utilizar wetlands construídos em sistema híbridos, os quais consistem em várias tipologias em série (VYMAZAL, 2005 apud ZHANG et al., 2009). Segundo Zanella (2008), é possível combinar em um mesmo sistema de wetland construído diferentes fluxos de modo a unir a melhor eficiência de tratamento encontrada em um fluxo sub superficial com a capacidade de aeração presente no fluxo superficial de forma a otimizar o tratamento. É possível ainda obter o efeito de aeração de efluentes pela inserção no sistema de cascatas ou corredeiras artificiais.
4 Exemplos de wetlands construídos inseridos em parques de recreação ou lazer
Brick Pond Park
Localizado na cidade de North Augusta, estado da Carolina do Sul, Estados Unidos, o Brick
Pond Park é um parque público de 146.000 m² focado em lazer de baixo impacto como trilhas,
contemplação da riqueza da flora e fauna locais, mesas de piquenique, pesca e remo. Por anos, o parque recebeu chuva e escoamento pluvial oriundo da área urbana e, por conta das águas permanecerem estagnadas, o local se tornou uma área contaminada (THE NORTH AUGUSTA RIVERFRONT DEVELOPMENT CORPORATION, 2007).
No ano de 2008, foi implantado um wetland construído de cerca de 6.000 m² para tratar a poluição difusa oriunda da área urbana antes de seu lançamento nos lagos do parque. O sistema conta com pré-tratamento para deter sólidos trazidos com a água pluvial e duas quedas d’água como forma de melhoramento da estética da área, oxigenação do efluente e para servir como transbordamento em épocas de cheias. Também o wetland foi dividido em três zonas com profundidade crescente. Para cada zona, foram estabelecidas diferentes espécies de flora com base na sua adaptabilidade para as diferentes profundidades Após as três zonas de tratamento do wetland construído, há uma área de águas livres e por fim o efluente tratado é desaguado nos lagos do parque. O local se tornou uma área de preservação da natureza com dedicação ao ecoturismo. Entre
as atividades permitidas e incentivadas, é possível encontrar trilhas para caminhadas, canoísmo, pesca, educação ambiental e apreciação da flora e fauna encontradas na região.
Tolka Valley Park
Em Dublin (Irlanda), no começo da década de 1980, a prefeitura criou um lago no parque
Tolka Valley para receber integralmente o córrego canalizado Finglaswood e desaguar diretamente
no rio Tolka. O lago foi construído com o objetivo de ser um equipamento público de recreação. Em 1998, a agência ambiental irlandesa estipulou uma meta de 0,05 mg/L de fósforo para os rios da cidade, assim todos eles passaram a ser monitorados e, caso necessário, sofriam intervenções para melhorias. Apesar de canalizado, o córrego Finglaswood recebia poluição dos bairros por onde passa (Gortmore, Barnmore, Wellmount e Kippure) por conta de ligações do esgoto com galerias de água pluvial (McENTEE, 2012). O aporte de contaminação recebido não era apenas doméstico, mas também apresentava outros contaminantes como: tintas, solventes, óleos, gasolina e poluição difusa das ruas e casas. Consequentemente, o lago, que havia sido projetado para ser o ponto central do parque, havia se tornado um local poluído com grande índice de crescimento de algas, odor desagradável e presença de graxas e óleos flutuantes. Por conta da poluição de origem doméstica, rica em fósforo e amônia, o córrego ainda contribuía para a eutrofização do rio Tolka (OPENFIELD ECOLOGICAL SERVICES, 2008). A intervenção proposta foi a implantação um wetland no córrego Finglaswood, à montante do lago, que seria responsável pela redução de sólidos em suspensão, absorção de nitrogênio e fósforo, e remoção de hidrocarbonetos e coliformes fecais. O
wetland construído foi projetado para tratar todo o fluxo base e também a primeira descarga de
grandes eventos. Por se tratar de um parque público e o tamanho do projeto estar limitado ao espaço de terra disponível, deu-se bastante atenção à conformidade da paisagem e à possibilidade de vandalismo e depredação por descarte de resíduos.
Foi implantado um sistema de wetlands construídos de fluxo horizontal superficial em duas células, onde a primeira possui um comprimento quatro vezes maior que a segunda célula. O projeto conta com uma característica única ao utilizar direcionamento invertido do fluxo wetland-lago em relação à corrente do rio Tolka. Graças a esse conceito, as plantas do wetland não são varridas por eventuais transbordamentos do rio Tolka, além de gerar a possibilidade de armazenar água no wetland e liberá-la após a cheia. O fluxo máximo recebido pelo wetland é de 35 L/s para um tempo de retenção de 13h. Cálculos para o fluxo médio de épocas de seca (9 L/s) resultaram em um tempo de retenção de 49,5h. A instalação do wetland foi iniciada em novembro de 2000. As plantas escolhidas na sua composição tinham como características principais sua resistência aos poluentes e capacidade de rápido estabelecimento, plantas conhecidas como invasoras também foram evitadas. Gradualmente o wetland foi colonizado por numerosas outras espécies vegetais,
algumas nativas, e animais, incluindo invertebrados, mamíferos, pássaros, peixes e anfíbios (OTTE, 2003 apud OPENFIELD ECOLOGICAL SERVICES, 2008).
Amostras foram retiradas da foz do lago antes e depois da construção do wetland construído. O valor para sólidos em suspensão na saída do lago foi reduzido para menos de 10 mg/L, o fosfato e a amônia tiveram, a redução de 95% e 51%, respectivamente, chegando-se às concentrações de 0,014 mg/L e 0,503 mg/L. (COLLINS e McENTEE, 2009).
Com o passar do tempo, alguns problemas tornaram-se perceptíveis. Existe a tendência de bloqueio tanto das tubulações entre as duas células, quanto na canalização da barragem, por conta da vegetação, há ainda a percepção de odor próximo à entrada do wetland. A Prefeitura de Dublin considerou o projeto um sucesso e pretende criar novos wetlands construídos. Além de atingir o objetivo principal de reduzir a poluição que chegava ao rio Tolka, conseguiu-se atrair famílias ao parque e evitar vandalismos ao local.
Oaklands Park Wetlands
A administração regional de Marion, localizada na cidade Adelaide, ao sul da Austrália, concebeu um projeto de tratamento de água de para uso na agricultura. O projeto, que tem previsão de funcionamento para o fim de 2015 (CITY OF MARION, 2011b), envolve o tratamento de parte das águas do rio Sturt por meio de um sistema wetland construído e sua estocagem em um aquífero profundo durante a época de inverno para ser posteriormente aproveitado durante o verão (AUSTRALIAN CULTURAL HERITAGE MANAGEMENT, 2011). Segundo City of Marion (2011a), o sistema seria capaz de fornecer até 172 milhões de litros por ano.
O Oaklands Park era utilizado como área recreacional, centro de treinamento de condutores e parque linear do rio Sturt. Com o projeto, a área terá, além do sistema de tratamento e injeção de água no aquífero, um parque com áreas abertas para recreação, trilhas para caminhada e ciclovias. O projeto, orçado em 8,46 milhões de dólares (CITY OF MARION, 2011b), determina que a área de 2,3 hectares tenha feições mais urbanas no lado leste, ao passo que a porção oeste será mais natural com predominância de grandes árvores (CITY OF MARION, 2012). Os wetlands foram projetados para receber água de chuva do canalizado rio Sturt por meio de bombeamento, a uma vazão máxima de 50 L/s, até a lagoa inicial que terá como função regularizar a vazão que adentra a zona de macrófitas no wetland construído. A zona de macrófitas no wetland construído será dividida em dois níveis de forma a aproveitar a topografia do local e também reduzir a terraplenagem próxima das árvores existentes. Duas cascatas foram incorporadas ao projeto, a primeira na lagoa inicial e a segunda entre as duas células de macrófita. O wetland foi projetado para ter um tempo de detenção entre 2 e 3 dias, de forma a proporcionar tratamento suficiente do efluente para a injeção no aquífero. Por meio de canais profundos conectados entre si, será possível realizar a drenagem do sistema para sua manutenção. Há grande preocupação quanto à entrada de espécies de peixes que
sejam pragas no sistema, pois, segundo experiências em outros wetlands da cidade de Adelaide, há o risco que sua presença comprometa o funcionamento do wetland.
5 Proposta para implantação no parque Tizo
O Parque Urbano de Conservação Ambiental e Lazer Fazendo Tizo, também conhecido simplesmente por Parque Tizo, é uma área localizada na divisa das cidades de São Paulo, Osasco e Cotia, no Estado de São Paulo, que foi criada em 2006 por meio de decreto como uma Unidade de Conservação. O local é um remanescente de Mata Atlântica, ainda que bastante degradado devido à diversas ocupações que sofreu ao longo do tempo, mas conta com presença de diversas nascentes e córregos em sua área. Um dos córregos que passa pelo parque recebe contribuições de esgoto doméstico e poluição difusa da área do entorno (um bairro de ocupação mista e uma ocupação irregular à montante do parque). Visto que este córrego deságua diretamente em uma pequena lagoa existente no Parque Tizo e que, pelo Plano Diretor do parque, será um dos locais de destaque para os visitantes, foi elaborada uma proposta de tratamento deste córrego por meio de utilização de sistema wetland construído aliado a noções paisagísticas.
Devido à proximidade entre o córrego e o limite do parque, a proposta teve de ser limitada a uma área a montante da portaria leste do parque, quando o córrego adentra a área. O sistema proposto (NORTE, 2014) utiliza de um sistema duplo de wetlands construídos em paralelo, cada um formado por duas células, sendo uma de fluxo horizontal superficial e a outra de fluxo horizontal sub superficial, de forma que as águas possam ser divididas entre os sistemas, sendo possível o fechamento de um dos lados para sua manutenção sem cessar totalmente o tratamento. O sistema de tratamento teria início com o desvio de parte das águas do córrego por meio de um vertedouro até um sistema de gradeamento para retenção de sólidos grosseiros. Em seguida, uma queda d’água seria responsável por aumentar o oxigênio dissolvido do efluente. É proposta uma segunda queda d’água ou a utilização de corredeiras entre a célula de fluxo superficial da de fluxo sub superficial de forma a novamente aumentar o oxigênio dissolvido.
Como um dos objetivos do sistema é agregar valor paisagístico ao sistema, propôs-se que a heterogeneidade vegetal, complementando com espécies ornamentais, um sistema que contivesse espécies comprovadamente eficientes no tratamento das águas. Para tornar a visualização do sistema mais agradável aos visitantes, sugeriu-se plantar as espécies emergentes tradicionalmente utilizadas em sistemas de tratamento por wetland construídos, porém não consideradas visualmente atrativas, como Typha spp. (taboa), Cyperus spp. e Juncus spp., entre outras, nas zonas mais internas das células. Já as espécies consideradas ornamentais, como Canna ssp., Heliconia ssp., Iris
ssp. e Sagittaria ssp. seriam plantadas nas zonas externas, onde há maior proximidade com os
espécies tradicionais. Nas zonas de escoamento superficial podem ser utilizadas espécies flutuantes ou fixas de folhas flutuantes como a Nymphea spp ou a Ludwigia sedoides.
A proposta ainda sugere a utilização de gravilhas ou pedras coloridas diversas sob o substrato nas células de fluxo sub superficial. Por fim, recomenda a utilização de uma trilha fechada com uma plataforma e placas informativas.
O detalhamento do projeto foi prejudicado pela falta de dados consistentes da área e do corpo hídrico a ser tratado, desconhecidos até mesmo pelos gestores do parque, sendo baseado em informações do Plano Diretor, visitas à área e conhecimentos existentes na literatura.
6 Conclusão
É possível transformar ou inserir sistemas wetland construídos em parques de preservação e de lazer. Quando devidamente projetados, tais sistemas não geram incômodos como odores desagradáveis ou grande presença de mosquitos. Logo, esse é um sistema com potencial para inserção em áreas urbanas, sendo utilizado como atrativo não apenas para a vida selvagem como também para turistas e visitantes.
Nos casos levantados, destaca-se a invasão de espécies nativas no sistema, como ocorrido no exemplo do Tolka Valley Park. Algumas espécies apresentam características de dominação quando em um meio heterogêneo, podendo fazer com que outras espécies sejam eliminadas naquele sistema. Esse evento também requer monitoração constante, principalmente quando o sistema de tratamento busca trazer valorização paisagística ao local em que foi inserido.
A proposta de um sistema de wetland construído para o Parque Tizo, ainda que falho em não apresentar dados concretos, busca abrir caminho para o uso desse tipo de tratamento como alternativa no território brasileiro, onde ainda são tímidos os seus exemplos, e também traz a reflexão do uso de wetlands construídos no tratamento de diversos tipos de águas, como esgotos sanitários e poluição difusa, aliando-se a focos paisagísticos. Como visto nos exemplos anteriores, há casos sucedidos de sua implementação onde os wetlands construídos trazem benefícios ao parque que estão inseridos, quando não são em si parte do atrativo, como os exemplos do Tolka Valley Park e Oaklands Park Wetland. Ainda que sejam conhecidos pelo seu baixo custo e pouca necessidade de manutenção, sua monitoração constante é necessária, pois a presença de odor desagradável ou alterações nas concentrações dos poluentes pode indicar um problema no tratamento. Há ainda necessidade de implantação de educação ambiental reforçada, para evitar possíveis transtornos como depredação, roubo de plantas ou substrato e, até mesmo, a entrada das pessoas no sistema de wetland construído.
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