QUALIDADE DA ÁGUA DE CHUVA DA REGIÃO SUL DE SANTA CATARINA

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Professor Dr., Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental, UFSC, Campus Universitário, Trindade, Caixa Postal 476, Florianópolis- SC- Brasil- CEP:88040-970, Fone: (048)3331-7739, hlisboa@ens.ufsc.br.

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Mestranda, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, UFSC, Rodovia Baldicero Filomeno, nº. 2717, Ribeirão da Ilha, Florianópolis - SC – Brasil – CEP: 88064-000 Fone: (048)3337-6025, renata@ens.ufsc.br.

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Professor visitante Dr., Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental, UFSC, Campus Universitário, Trindade, Caixa Postal 476, Florianópolis- SC- Brasil- CEP:88040-970, Fone: (048)32332950, haas@gmail.com.

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Graduando, Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental, UFSC, Campus Universitário, Trindade, Caixa Postal 476, Florianópolis- SC- Brasil- CEP:88040-970, Fone: (048)3331-7739, cmarquezi@gmail.com.

IXV Congresso Brasileiro de Meteorologia

Henrique de Melo Lisboa1, Renata F. Martins2, Reinaldo Haas3, Cristian Marquezi4

RESUMO - No período de fevereiro a novembro de 2005 realizou-se o monitoramento da composição química da água de chuva em quatro cidades do Estado de Santa Catarina: Florianópolis, Criciúma, Tubarão e São Martinho. O principal objetivo deste estudo foi verificar a característica das águas de chuva nestes locais, principalmente nas cidades de Tubarão e Criciúma, que estão predominantemente sob influência das olarias e indústrias locais. Nos eventos de chuva coletados observou-se medidas de pH inferiores a 5,65 indicando características de chuvas ácidas na região em estudo. Porém, das quatro estações estudadas, verificou-se que os valores de pH mais ácidos foram encontrados em Tubarão, Criciúma e Florianópolis. Observou-se uma acidez mais elevada e uma maior concentração de elementos-traço e metais pesados no município de Tubarão, sugerindo que esta região está mais sujeita as emissões de contaminantes atmosféricos.

ABSTRACT - In the period of February to November of 2005, the chemical composition of the rainwater was monitored in four cities of Santa Catarina state (Brazil): Florianópolis, Criciúma, Tubarão and São Martinho. The main objective of this study was to verify the characteristic of the rain water in these locals, mainly in the cities of Tubarão and Criciúma, because their air quality is predominantly under the influence of brick factories and local industries. In the rainwater collected pH values lower than 5,65 were observed, indicating characteristics of acid rain in the area of study. Moreover, of the four studied stations, it was verified that the most acid pH values were found in Tubarão, Criciúma and Florianópolis. A higher acidity and a larger element-line concentration was observed in the city of Tubarão, suggesting that this area is susceptible to the emissions of atmospheric pollutants in the area.

Palavras-chave: chuva ácida, elementos-traço, metais pesados.

INTRODUÇÃO

O litoral catarinense abriga grande parte das instalações industriais importantes ao Estado de Santa Catarina, com várias fontes de emissões atmosféricas presentes, no qual revelam a atual situação da degradação da qualidade do ar.

No período de fevereiro a novembro de 2005 o Laboratório de Controle e Qualidade do Ar da Universidade Federal de Santa Catarina (LCQAR/UFSC) realizou uma pesquisa para analisar a qualidade das águas de chuva em quatro municípios de Santa Catarina. Esta pesquisa foi uma

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XIV Congresso Brasileiro de Meteorologia

2 extensão de um trabalho realizado anteriormente, onde os primeiros estudos de caracterização química das águas de chuva foram realizados entre fevereiro/1990 e fevereiro/1992, nas cidades de Tubarão, Capivari de Baixo e Florianópolis, através do Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental da Universidade Federal de Santa Catarina (De Melo Lisboa e Sant`Anna,1990; De Melo Lisboa et al., 1992).

A proposta deste trabalho visou determinar a composição química das águas de chuva coletadas em quatro estações: Florianópolis, Criciúma, Tubarão e São Martinho. Essas estações registraram em diversos casos pH abaixo de 5,65, caracterizando a presença de chuva ácida nas regiões de estudo. As estações foram monitoradas por voluntários moradores dos locais em estudo, motivados pelo interesse no desenvolvimento da pesquisa.

MATERIAIS E MÉTODOS Amostragem da água de chuva

O período de amostragens foi de fevereiro a novembro de 2005, em quatro pontos fixos localizados nas cidades de Florianópolis, Tubarão, Criciúma e São Martinho.

Os observadores voluntários responsáveis pela coleta e análise de pH (João Oto, técnico da UNESC e observador da estação coletora de Criciúma; José de Souza, da estação coletora de Tubarão; e Tiago das Neves, da estação coletora de São Martinho) receberam treinamento para calibração do pHmetro, análises de pH e cuidados a serem tomados com a coleta das amostras nas estações coletoras.

As amostragens de água de chuva foram realizadas através de um Coletor Volumétrico de fibra em forma de funil (projetado pelo Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental – UFSC) conectado a uma mangueira ligada a um frasco coletor de vidro com capacidade para 5 Litros. Os coletores foram instalados 1,5m acima da superfície do solo. As áreas adjacentes aos pontos de coleta eram abertas, ou seja, sem obstáculos que pudessem mudar significativamente a direção do vento. A freqüência de amostragem ao longo do trabalho foi por evento chuvoso, com as amostras sendo separadas em várias alíquotas, de acordo com as técnicas analíticas aplicadas.

O procedimento de limpeza dos coletores volumétricos e dos frascos coletores das amostras de precipitação foram realizadas com água deionizada e água Tipo I (Ultra-pura) através de várias lavagens (3 ou 4 vezes). Após a coleta, as amostras para análise de metais foram preservadas com ácido nítrico bidestilado e as amostras para análise físico-química foram acondicionadas em temperatura aproximadamente de 4°C.

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3 Análise química

Medidas de pH das amostras de água de chuva foram efetuadas através do método potenciométrico utilizando-se um pHmetro Lutron-206 (precisão de 0,02 unidades de pH), calibrado com soluções tampão de pH 7,00 e pH 4,00. As medidas de pH foram realizadas após a coleta com intervalos de cinco minutos, durante um período de vinte minutos. As medidas de condutividade foram realizadas através de um condutivímetro Lutron CD 4303, (precisão de ± 0,01), utilizando-se uma micro célula termostatizada a 25°C.

As análises de cloretos foram realizadas através do método volumétrico de MOHR. As análises de sulfato foram realizadas através do método colorimétrico, utilizando-se o equipamento Turbidimeter HACH – 2100 N. As análises de nitrato foram realizadas através do método Potenciométrico utilizando-se um Spectrofotometro HACH - DR/4000H.

As análises de dureza da água foram realizadas através do método volumétrico de complexação, onde consistem de uma titulação cujo agente complexante é etilenodiaminatetracético (EDTA) e o eriocromo T como indicador.

Os metais pesado (Zinco, Cobre, Níquel, Cádmio, Chumbo, Magnésio e Cálcio) foram analisados através de um Espectrofotômetro de Absorção Atômica com forno de grafite da Varian, modelo Spectra AA - 640 Z, realizadas no Laboratório de Absorção Atômica do Centro de Engenharia Sanitária e Ambiental da Universidade Federal de Santa Catarina. Os elementos-traço (Molibdênio, Antimônio, Selênio, Mercúrio, Arsênio, Bário) foram analisados através de um Espectrômetro de Massa com Plasma Indutivamente Acoplado (ICP-MS), pertencente ao Departamento de Química da UFSC.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Nos eventos de chuva coletados observaram-se medidas de pH inferiores a 5,65 indicando características de chuvas ácidas na região em estudo. Porém, das quatro estações estudadas, verificou-se que os valores de pH mais ácidos foram encontrados em Tubarão, Criciúma e Florianópolis (Tabela 1). As medidas de pH de todas as parcelas de chuva variaram entre os intervalos de 3,3 a 7,85. Porém, dos resultados obtidos nas coletas das amostras de água de chuva foram selecionados alguns períodos chuvosos, para análise preliminar dos resultados (Tabelas 1,2 e 3). Na Tabela 1, estão apresentados os valores das análises físico-químicas das amostras de água de chuva coletadas nas estações de Florianópolis, Criciúma, São Martinho e Tubarão.

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4 Tabela 1: Resultados das análises físico-química nas amostras de água de chuva das estações de

Florianópolis, Criciúma, São Martinho e Tubarão.

Estações pH Condutividade (µS/cm) Cloretos (mg/L) Dureza (mg/L de CaCO3) Sulfato (mg/L) Nitrato (mg/L) Florianópolis (30/08/2005) 4,41 47,00 <LD* 10,00 6,00 1,28 Florianópolis (10/11/2005) 4,46 3,90 5,05 6,00 ND** ND** Criciúma (30/08/2005) 4,50 27,70 <LD* 4,00 4,00 1,05 Criciúma (11/11/2005) 4,20 41,50 3,85 7,50 4,01 <LD* São Martinho (30/08/2005) 4,50 5,20 <LD* 6,00 <LD* 0,74 Tubarão (04/11/2005) 4,01 24,4 5,95 4,00 0,45 <LD* Tubarão (09/11/2005) 4,76 17,80 6,74 6,00 3,97 <LD*

* LD = Limite de detecção (0,355 mg/L) ** ND = Não detectado.

A condutividade elétrica da água corresponde ao valor aproximado de Sais Dissolvidos Totais (TDS). Ela pode indicar a magnitude da concentração iônica e ajudar na detecção de fontes poluidoras. Os maiores valores medidos foram verificados nas estações de Florianópolis (47,0µS/cm) e Criciúma (41,50µS/cm), denotando o alto impacto antrópico nestas estações, pois quando comparados com o valor encontrado em São Martinho, representante de um local não impactado, a condutividade é aumentada em média oito vezes.

O principal fator de contribuição ácida é o sulfato. Os carbonatos Ca2+ são os cátions precursores básicos mais relevantes para a neutralização da chuva ácida. A presença de altas concentrações de sulfato na água de chuva tende a tornar o meio mais ácido. Espécies alcalinas como carbonatos neutralizam a ação ácida do sulfato.

Na amostras coletadas em Florianópolis e Criciúma em 30 de agosto de 2005, verificou-se concentrações significantes de Zinco, Magnésio e Cálcio se comparado ao município de São Martinho onde foram observadas concentrações mais baixas desses elementos. Atribui-se a presença de contribuição do aerossol marinho para os teores de Magnésio e a elevada concentração de Cálcio devido a possíveis origens antropogênicas/continentais (Tabela 2). Verificaram-se a presença de Molibdênio, Antimônio, Selênio, Mercúrio, Cádmio, Chumbo e Arsênio, para as estações de Florianópolis, Criciúma e Tubarão. Todos estes elementos são encontrados em quantidades significantes na composição do carvão e são considerados tóxicos a concentrações relativamente baixas (Tabelas 2 e 3).

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5 Tabela 2 - Resultado das determinações de metais pesados nas amostras de água de chuva das

estações de Florianópolis, Criciúma e São Martinho.

Estações Zinco (µg/L) Cobre (µg/L) Níquel (µg/L) Cádmio (µg/L) Chumbo (µg/L) Magnésio (µg/L) Cálcio (µg/L) Florianópolis (30/08/2005) 18,60 ± 0,31 2,40 ± 0,02 1,03 ± 0,08 0,04 ± 0,01 0,94 ± 0,04 127,35 ± 0,18 426,93 ± 9,34 Florianópolis (10/11/2005) 1,70 ± 0,02 0,26 ± 0,03 0,16 ± 0,01 0,003 ± 0,001 0,22 ± 0,01 43,90 ± 0,03 52,00 ± 3,49 Criciúma (30/08/2005) 15,32 ± 0,15 0,93 ± 0,02 0,60 ± 0,02 0,04 ± 0,01 0,64 ± 0,01 53,17 ± 0,24 270,13 ± 1,58 Criciúma (11/11/2005) 6,40 ± 0,09 0,70 ± 0,01 0,47 ± 0,01 0,02 ± 0,01 1,13 ± 0,01 109,04 ± 0,99 95,01 ± 2,12 São Martinho (30/08/2005) 3,12 ± 0,02 0,17 ± 0,01 0,05 ± 0,02 0,004 ± 0,001 0,10 ± 0,01 2,62 ± 0,07 61,63 ± 2,08 Tubarão (04/11/2005) 41,67 ± 0,73 2,72 ± 0,03 0,45 ± 0,02 0,02 ± 0,01 0,91 ± 0,01 26,10 ± 0,26 125,53 ± 1,32 Tubarão (09/11/2005) 37,10 ± 0,50 3,31 ± 0,06 3,83 ± 0,02 0,04 ± 0,01 2,11 ± 0,02 231,56 ± 39,80 851,20 ± 3,53 *LOD = Desvio padrão de dez leituras do branco da amostra.

Tabela 3 - Resultado das determinações de metais traço nas amostras de água de chuva das estações de Florianópolis, Criciúma, São Martinho e Tubarão.

Estações Molibdênio (µg/L) Antimônio (µg/L) Selênio (µg/L) Mercúrio (µg/L) Arsênio (µg/L) Bário (µg/L) Florianópolis (30/08/2005) 0,03 ± 0,01 0,03 ± 01 0,01 ± 0,01 0,21 ± 0,02 0,01 ± 0,01 4,75 ± 0,07 Florianópolis (10/11/2005) 0,004 ± 0,001 1,16 ± 0,12 0,08 ± 0,02 <LOD* <LOD* 0,45 ±0,02 Criciúma (30/08/2005) 0,19 ± 0,02 0,025 ± 0,001 <LOD* 0,23 ± 0,02 0,03 ±0,01 1,78 ±0,03 Criciúma (11/11/2005) 0,04 ±0,01 0,06 ± 0,01 0,04 ±0,02 0,15 ± 0,02 0,01 ±0, 01 1,32 ±0,03 São Martinho (30/08/2005)

<LOD* <LOD* <LOD* 0,19 ± 0,01 <LOD* <LOD* Tubarão

(04/11/2005)

0,03 ± 0,01 0,03 ± 0,01 0,20 ±0,02 <LOD* 0,08 ±0,01 1,58 ±0,04 Tubarão

(09/11/2005) 0,04 ± 0,01 12,00 ± 0,84 0,28 ±0,10 <LOD* 0,24 ± 0,01 5,32 ± 0,18

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6 O mercúrio encontrado em todas as estações, inclusive na estação de São Martinho, é de especial interesse, pois, essencialmente, este elemento não é retido em precipitadores eletrostáticos e por volta de 90%, pode ser liberado na atmosfera após a combustão na forma de Hg0, altamente tóxico (SANUSI et al, 1996).

CONCLUSÕES

As águas de chuva apresentam, na maioria dos casos registrados, valores de pH inferiores a 5,65 indicando características de chuvas ácidas nas estações dos municípios de Florianópolis, Tubarão e Criciúma. Chuvas levemente ácidas foram registradas no município de São Martinho. No entanto, o grau de acidez da água de chuva na região em estudo poderia ainda ter apresentado pH mais crítico do que os observados, devido às concentrações elevadas de Cálcio, componente alcalino capaz de neutralizar a água de chuva. Observou-se uma acidez mais elevada e uma maior concentração de elementos-traço nos municípios de Tubarão, Florianópolis e Criciúma, sugerindo que esta região está mais sujeita a emissão de contaminantes atmosféricos. As maiores concentrações de metais pesados foram encontradas em Tubarão.

AGRADECIMENTOS

Os autores agradecem a FAPESC, Fundação de Apoio à Pesquisa Científica e Tecnológica do Estado de Santa Catarina, pelo suporte financeiro. Agradecemos, em especial, aos observadores voluntários pelas suas contribuições neste estudo.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

DE MELO LISBOA, H. e SANT'ANNA, F. - Análise da qualidade das águas de chuva de Tubarão- SC. VI Congresso Brasileiro de Meteorologia, Salvador, BA, 1990.

DE MELO LISBOA, H., COSTA, R.H.R. e WALTORTT - "Análise da qualidade das águas de chuva no campus universitário da UFSC no período de maio de 1991 a janeiro de 1992", in anais do VII Congresso Brasileiro de Meteorologia, Vol.1, São Paulo, de 28.09 a 02.10.1992.

SANUSI, A., WORTHAM, M.M., MIRABEL, P.; Chemical composition of rainwater in eastern France. Atmospheric Environment 1996, 30 (1), 59-71.

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