MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO
UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DO SOLO
CLAUDIO RODRIGUES ANDERS
CARACTERIZAÇÃO QUÍMICA DA ÁGUA DE
DESSALINIZADORES E DOS SOLOS SOB A INFLUÊNCIA
DO REJEITO SALINO EM MOSSORÓ - RN
MOSSORÓ - RN
2013
CARACTERIZAÇÃO QUÍMICA DA ÁGUA DE
DESSALINIZADORES E DOS SOLOS SOB A INFLUÊNCIA
DO REJEITO SALINO EM MOSSORÓ - RN
Dissertação apresentada à Universidade Federal Rural do Semiárido, como parte das exigências para obtenção do título de Mestre em Ciência do Solo.
Orientador:
Prof. Dr. Nildo Da Silva Dias
MOSSORÓ - RN
O Conteúdo desta obra é de inteira responsabilidade de seus autores.
Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP)
Biblioteca Central Orlando Teixeira (BCOT)
Setor de Informação e Referência
Ficha catalográfica preparada pelo setor de classificação e catalogação da Biblioteca “Orlando Teixeira” da UFERSA
A963c Anders, Claudio Rodrigues.
Caracterização química da água de dessalinizadores e dos solos sob a influência do rejeito salino em Mossoró-RN./ Claudio Rodrigues Anders. -- Mossoró, 2014.
53f.: il.
Orientador: Prof. Dr. Nildo da Silva Dias
Dissertação (Mestrado em Ciência Solo) – Universidade Federal Rural do Semi-Árido. Pró-Reitoria de Pós-Graduação.
1. Rejeito Salino. 2. Salinidade. 3. Dessalinização. 4. Solos Salinos. I. Título. RN/UFERSA/BCOT /013-14 CDD: 627.44
Bibliotecária: Vanessa Christiane Alves de Souza Borba CRB-15/452
(in memorian) pela contribuição na minha
Formação.
A minha Mãe Selma Calasans
Rodrigues, pelo apoio durante
toda a minha trajetória, a minha
esposa Andrea Maria Linhares
Costa; aos meus filhos pelo
apoio
e
por
tudo
que
representam
na
minha
vida.
Agradeço
A Deus, pela força para as conquistas de cada dia.
À Universidade Federal Rural do Semi-Árido, por intermédio do Departamento de Ciência do Solo, pela oportunidade oferecida.
Ao Professor e orientador Nildo da Silva Dias, pelas orientações, correções pelos anos de convívio e pela amizade.
Aos professores Renato Dantas Alencar, Miguel Ferreira Neto e ao Pesquisador Marcos Emanuel da Costa Veloso pela participação na banca examinadora e
pelas correções sugeridas.
Aos professores do Mestrado em Ciência do Solo pela contribuição valiosa na formação acadêmica.
Aos servidores da UFERSA em especial os que trabalham no Laboratório de Análise de Água e Solos, pelo apoio durante o curso de mestrado em especial
durante as coletas e analises de solos e agua.
A todos os colegas do mestrado em solos, pela convivência e apoio frente às dificuldades enfrentadas durante o aprendizado.
A Gleydson de Freitas Silva e a Mikhael Rangel que muito contribuíram para a realização da pesquisa.
E finalmente, a todos que, de uma forma ou de outra, contribuíram para a realização deste trabalho, meus agradecimentos.
CARACTERIZAÇÃO QUÍMICA DA ÁGUA DE
DESSALINIZADORES E DOS SOLOS SOB A INFLUÊNCIA
DO REJEITO SALINO EM MOSSORÓ - RN
Dissertação apresentada à Universidade Federal Rural do Semiárido, como parte das exigências para obtenção do título de Mestre em Ciência do Solo.
Aprovada em ____ / ____ / ________
Prof. Dr. Nildo da Silva Dias (UFERSA) Orientador
Prof. Dr. Renato Dantas Alencar (IFRN Apodi) Conselheiro
Prof. Dr. Miguel Ferreira Neto (UFERSA) Conselheiro
Pesquisador Dr. Marcos Emanuel da Costa Veloso (Embrapa Meio Norte) Conselheiro
MOSSORÓ - RN 2013
Anders, Claudio Rodrigues. Caracterização química da água de dessalinizadores e dos solos sob a influência do rejeito salino em Mossoró-RN. 2013. 53f. Dissertação (Mestrado em Ciência dos Solos) – Universidade
Federal Rural do Semi-Árido (UFERSA). Mossoró, RN, 2013.
RESUMO
A preservação do ambiente, segurança alimentar e a gestão das águas da terra são os principais desafios para a humanidade no século XXI. Na região semiárida, há escassez de água em quantidade e qualidade e vem afetando a qualidade de vida do homem cada vez mais. O objetivo deste trabalho é caracterizar a qualidade da água dos poços artesianos, com estação de tratamento de água por osmose reversa, e dos solos em área de influência de despejo do rejeito salino, no município de Mossoró, RN. Coletaram-se amostras de água de diferentes poços artesianos, antes e após o tratamento por osmose reversa e também do rejeito salino. Foram feitas amostragens de solo no local de despejo do rejeito salino, a 0,80 e a 1,60 m, do ponto de despejo, nas profundidades de 0-0,20 m e 0,20 a 0,40 m, aproximadamente, em quatro comunidades e seis projetos de assentamento. As amostras de água e solo foram classificadas para fins de irrigação e fertilidade do solo. As águas salobras dessalinizadas pelo dessalinizador de osmose reversa apresentaram qualidade para irrigação, classificada como C1S1. As águas dos poços antes do tratamento,
67% e 33% foram classificadas como C3S1 e C4S1, respectivamente. As águas do
rejeito salino, 60% foram classificadas como C4S1. Os solos amostrados, no ponto
do despejo do rejeito salino, apresentaram saturação por sódio em 80% das amostras, na distância de 0,80 m. Os resultados foram semelhantes aos do ponto de despejo. A 1,60 m, 65% dos solos apresentaram problemas de salinidade ou sodicidade. As amostras testemunha, 75% foram normais, quanto à salinidade e sodicidade. Isto mostra que, 25% das áreas estudadas apresentam problemas de salinidade ou de saturação por sódio. Conclui-se que as águas dessalinizadas são adequadas para fins irrigação; (2) as águas dos poços tubulares e do rejeito salino apresentaram algum grau de limitação por excesso de sais e por toxicidade pelo íon cloro e, para serem utilizadas em irrigação, necessitam de práticas de manejo adequada e uso de culturas tolerantes a salinidade; (3) o rejeito salino aumentou o pH, a saturação de bases, a condutividade elétrica dos solos nos pontos de despejo,
condutividade elétrica dos solos, nas diferentes profundidades, (5) 75% das amostras se apresentaram isentas de problemas relacionados à salinidade e sodicidade, o que mostra que algumas comunidades já apresentavam solos com problemas de salinidade e sodicidade mesmo sem despejo de rejeito; e (6) a variabilidade dos resultados de água e solo entre as comunidades, leva a necessidade de avaliar individualmente estes parâmetros para a tomada de decisão quanto ao uso das águas e manejo dos solos para irrigação.
Chemical characterization of water of desalination plant and soil under the influence of saline tailings in Mossoró - RN. In 2013. 50f. Dissertation (M.Sc. in
Soil Science) – Universidade Federal Rural do Semi-Árido (UFERSA). Mossoró, RN, 2013.
ABSTRACT
The preservation of the environment, food security and water management of the land are the major challenges for humanity in the twenty-first century. In the semiarid region, there are water shortages in quantity and quality and is affecting the quality of human life ever more. The objective of this dissertation is to characterize the water quality of wells with water treatment by reverse osmosis station, and soil catchment area of the saline waste dump in the city of Mossoró RN. Samples were collected from water wells, desalinated water and saline waste, Soil samples were collected at the point of discharge of saline waste, 80 cm and 160 cm from the point of discharge, at depths of 0-20 cm and 20-40 cm, in 4 communities and 6 settlements. The samples were analyzed in the laboratory of water and soils of UFERSA. The waters desalted showed good quality for irrigation, classified as C1S1. Waters of the well had 67% with the classification of
C3S1, and the remaining 33% were classified as C4S1, waters with high risk of
causing soil salinity if used for irrigation. The 60% of the brine samples results in C4S1 classification. Sampled soils at the point of discharge of brine reject had
excess salinity or sodium saturation in 80% of the samples, at a distance of 80 cm the results were similar to the results obtained from the point of discharge. At 160 cm distance of brine soil showed 65% salinity problems or sodium content and 75% of the control samples were considered as normal saline and sodium content, which shows that 25% of the studied areas naturally have problems with excessive salinity or sodium saturation. We conclude that the desalted water is suitable for irrigation purposes; (2) the waters of wells and saline effluents showed some degree of limitation for excess salts or chlorine ion toxicity and for use in irrigation practices require proper soil management and use of crops tolerant to salinity; (3) the saline waste increased pH, base saturation and electrical conductivity of soil in dump points, to 0.80 m of dump points and 1.60 m away
different depths, (5) 75% of samples were free from problems related to salinity and sodicity, which shows that some communities have had problems with soil salinity and sodicity even without saline waste dump; (6) the variability of results from soil and water between communities, it takes the need to individually evaluate these parameters for decision making concerning the use of water a nd land management for irrigation.
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Diretrizes para interpretação da qualidade da água de
irrigação... ... 25 Tabela 2 - Classificação dos níveis de salinidade e de sodicidade nos solos 28 Tabela 3 - Identificação das comunidades com coordenadas geográficas e
data das coletas... 31 Tabela 4 - Estatística descritiva referente aos resultados das 3 fontes de água 34 Tabela 5 - Parâmetros de qualidade química da água dessalinizada... 36 Tabela 6 - Parâmetros de qualidade química da água dos poços... 37 Tabela 7 - Parâmetros de qualidade química do rejeito da dessalinização da
água salobra... 38
Tabela 8 - Resultado das coletas de solo no ponto de despejo do rejeito salino...
40
Tabela 9 - Resultado das coletas de solo a 0,80 m do ponto de despejo do
rejeito salino... 42 Tabela 10 - Resultado das coletas de solo a 1,6 m do ponto de despejo do
rejeito salino... 44 Tabela 11 - Resultado das coletas de solo em áreas sem influencia do despejo
do rejeito salino... 46 Tabela 12 - Estatística descritiva referente às análises de solos... 48
Figura 1. Fluxo de água na osmose reversa (A) Dessalinizador no P A Oziel Alves em Mossoró – RN (B)... 19
Figura 2. Mapa de solos com a localização das comunidades no município. 30
Figura 3. Imagem de satélite com localização das comunidades
selecionadas... 30
Figura 4. Esquema de coleta de amostras de solo... 32
Figura 5. Coleta de solo no PA Espinheirinho (A), Coleta de água no P A Boa Fé (B) e local do despejo do rejeito salino (C)... 32
Figura 6. Classificação das amostras quanto a salinidade e quanto a saturação por sódio no ponto de despejo do rejeito salino... 41
Figura 7. Classificação das amostras quanto à salinidade e quanto à saturação por sódio a 80 cm do ponto de despejo do rejeito
salino... 43
Figura 8. Classificação das amostras coletadas a 1,60 do ponto de despejo do rejeito salino quanto à salinidade e quanto à saturação por
sódio... 45
Figura 9. Classificação das amostras coletadas sem influencia do despejo do rejeito salino quanto à salinidade e quanto à saturação por
sódio... 47
Figura 10. Análise da variação do pH e da CEes dos solos analisados pela
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO... 14
2. REVISÃO DE LITERATURA... 16
2.1. ESCASSEZ E FONTES ALTERNATIVAS DE ÁGUA... 16
2.2. PROCESSO DE DESSALINIZAÇÃO POR OSMOSE REVERSA... 18
2.3. DESTINAÇÃO DO REJEITO SALINO... 19
2.4. A QUALIDADE DA ÁGUA PARA IRRIGAÇÃO... 21
2.5. SALINIDADE DOS SOLOS... 26
3. MATERIAL E MÉTODOS... 28
3.1. CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA ESTUDADA... 28
3.2. COLETAS E ANALISES DAS AMOSTRAS... 30
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO... 34
4.1. ESTATÍSTICA DESCRITIVA DOS RESULTADOS DAS ANÁLISES DE QUALIDADE DA ÁGUA... 34 4.2. AVALIAÇÃO DA QUALIDADE DAS ÁGUAS COLETADAS NAS COMUNIDADES... 35 4.3. PARÂMETROS QUÍMICOS DOS SOLOS QUE RECEBEM O REJEITO SALINO... 39 5. CONCLUSÕES... 50
REFERÊNCIAS... 51
1 INTRODUÇÃO
O semiárido nordestino brasileiro, historicamente, é afligido pela escassez de água, tanto em quantidade como em qualidade. Nesta região, o balanço entre a disponibilidade e a demanda dos recursos hídricos é um dos maiores desafios para o poder público e para a população que sofre com a escassez. Apesar desta deficiência em recursos hídricos superficiais na Mesorregião Oeste Potiguar, há outras possibilidades de fontes de água, a exemplo, as águas do subsolo, sem risco de esgotamento dos mananciais. Na Região Nordeste reservatório de águas subterrâneas possui cerca de 19,5 bilhões de metros cúbicos de água por ano, equivalente a 40 vezes o volume explorado atualmente (SOARES et al., 2006). Entretanto, a utilização destas águas, geralmente salobras, para o dessedentamento humano ou para fins de irrigação, apresenta problema em função da sua elevada quantidade de sais. Uma vez que a água entra em contato com as rochas cristalinas, geralmente, os teores de sólidos totais dissolvidos (STD) superam os 2.000 mg L-1, em 75% dos casos, correspondendo a uma quantidade duas vezes maior que os limites permitidos para o consumo humano (REBOUÇAS, 1999).
Por esses motivos, os Governos Federal e Estaduais da região semiárida, desde meados da década de 90, têm procurado mitigar este problema, instalando dessalinizadores de águas salobras, subterrâneas, para fins de abastecimento da população da região.
O método de dessalinização predominante é a osmose reversa por causa, principalmente, da sua simplicidade operacional, e do seu baixo custo. O emprego desta tecnologia vem contribuindo para amenizar as precárias condições do abastecimento hídrico na região.
A dessalinização das águas salobras pode constituir-se em uma oportunidade para o desenvolvimento regional; entretanto, fazem-se necessárias avaliações de impactos ambientais, por causa da sua produção de rejeito, água com alta concentração salina, de poder poluente, especialmente para o solo, alterando as suas propriedades físicas e químicas, e reduzindo a fauna e flora, tanto macro como micro, nesses locais de tratamento de água. O rejeito salino ou salmoura corresponde a 60%, aproximadamente, da água bruta, inicialmente, tratada por osmose reversa.
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Estima-se que, atualmente, há cerca de 400 dessalinizadores de osmose reversa instalados na região Nordeste do Brasil, gerando água doce e liberando um volume significativo de rejeito que, geralmente, não recebe qualquer tipo de tratamento. Esses rejeitos são, geralmente, despejados no solo ou nos corpos hídricos, contribuindo para a desertificação das áreas e a salinidade das águas. Portanto, fazem-se necessários estudos de monitoramento e avaliações dos seus impactos, especialmente ambientais.
O efluente da dessalinização da água é um rejeito salino que tem maior concentração de sais, em relação à água do poço tubular. Ao colocar o rejeito diretamente no solo, pode contribuir para a elevação da sua salinização e contaminação das águas superficiais, próximas ao local. Porém, há diferentes concentrações de sais no rejeito salino do semiárido nordestino, em função da qualidade de água subterrânea que está sendo explorada.
O rejeito pode ser aproveitado puro ou misturado com água do poço, para consumo animal ou para fins de irrigação, sendo que neste caso, faz-se necessário plantio de espécies halófitas e o manejo do solo deve ser adequado de forma a evitar a salinização, necessitando-se, porém, de estudos prévios dos impactos ambientais e avaliações técnica e econômica.
Diante do exposto, o objetivo deste trabalho é avaliar a qualidade da água dos poços artesianos, com estação de tratamento de água por osmose reversa, e dos solos em área de influência de despejo do rejeito salino, no município de Mossoró, RN.
2 REVISÃO DE LITERATURA
2.1 ESCASSEZ E FONTES ALTERNATIVAS DE ÁGUA
A agua é um recurso vital para a existência da vida na terra. É imprescindível para o desenvolvimento sustentado da humanidade. Atualmente, vem se tornado cada vez mais escassa, por causa do crescimento populacional, mudança dos hábitos de vida das pessoas e aos crescentes níveis de poluição, geralmente, gerados pelos seus lixos (TSIOURTIS, 2001).
A demanda hídrica mundial, em 1996, foi estimada em 5.392 km3 ano-1, com uma oferta de 3.745 km3 ano-1, atendendo cerca de 66% das necessidades de usos diversos, onde se estima o esgotamento potencial dos recursos hídricos por volta do ano de 2053 (Soares, 2007). Este cenário aponta para necessidade de investimentos em pesquisa e desenvolvimento de tecnologias que permitam o aproveitamento racional e viável dos recursos hídricos existentes.
Nas regiões áridas e semiáridas do planeta a dessalinização de águas salobras e/ou águas do mar tem se expandido rapidamente nos últimos anos, por causa do crescimento da sua demanda, especialmente nos setores urbano e industrial, ao custo de transporte, ao acesso a tecnologias com menor custo e ao menor uso de energia para os processos de dessalinização.
A oferta de recursos hídricos mínimo para o homem é de 1500 m3 per capta ano-1, segundo as Nações Unidas. A média mundial é de 7000 m3 per capta ano
-1
, entretanto, é distribuído de forma desuniforme. Na Ásia a disponibilidade é de 3500 m3, na América Latina a média é de 12000 m3 per capta ano-1. Nos países do mediterrâneo a disponibilidade hídrica é menor do que 1000 m3 per capta ano
-1
e alguns destes países apresentam esta média menor do que 500 m3 per capta ano-1 (TSIOURTIS, 2001).
A escassez de água impede o desenvolvimento econômico, social, político e ambiental de vários países. A dessalinização de águas salobras se apresenta como alternativa para aumentar a disponibilidade hídrica nesses locais. Segundo Tsiourtis (2001) os países do Oriente Médio são os maiores usuários dessa tecnologia e detém mais de 50% da capacidade mundial, seguidos pelas Américas com 17%, Europa com 13%, a Ásia com 12% e a África com 6%, aproximadamente. Al Faifi (2010) afirma que os países do Golfo Pérsico têm mais de 65% da capacidade mundial para dessalinizar água do mar e águas
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interiores salobras. A Arábia Saudita, para atender as demandas por recursos hídricos faz uso de tecnologias de dessalinização, usando como fontes a água do mar e aguas salobras interiores. O rejeito salino gerado no processo de dessalinização por osmose reversa, em geral, é devolvido ao mar e quanto não é possível, é descartado em tanques de evaporação, lagoas ou despejado no solo, produzindo, geralmente, impactos para o meio ambiente, com riscos de poluir as águas superficiais, sub-superficiais e o solo (AL–FAIFI, 2010).
O Brasil é o país com maior disponibilidade de água doce do planeta com 8% do total, aproximadamente. (SOARES 2007). O Nordeste do Brasil compreende uma área de 1.542.271 km2 é a segunda região mais populosa do país abrigando 27% da população, porem só dispõe de 3,3% dos recursos hídricos disponíveis no país, enquanto que a Amazônia possui com sete por cento da população, detêm 80% dos recursos hídricos do Brasil (SOARES et al, 2006).
A região nordeste do Brasil tem um potencial de águas sub-superficiais pouco exploradas, podendo suprir em quantidade a água necessária da população, entretanto, essas fontes de água, geralmente, não tem qualidade, são salobras.
No Estado do Rio Grande do Norte a qualidade das suas águas é influenciada pela escassez, pela intermitência de seus rios e pela salinidade , segundo a Agência Nacional de Águas, ANA. A construção de açudes para acúmulo de água para diversas atividades é uma característica do Estado, que conta com um dos principais açudes do Nordeste Brasileiro, o Armando Ribeiro Gonçalves, que tem como função o abastecimento d´água, irrigação e regularização dos cursos d´água a jusante (BRASIL, 2012).
O Estado do Rio Grande do Norte tem a Bacia Potiguar abrangendo uma área de 22000 km2, composta principalmente pelos aquíferos do Calcário Jandaíra e do Arenito Açu. A água do Arenito Açu, geralmente, é de melhor qualidade e proporciona vazões de até 300 m3 h-1, porém está em profundidades de 400 a 900 m, o que contribui para a elevação dos custos com bombeamento, especialmente com a perfuração de poços profundos para exploração deste aquífero (ABAS, 2003).
No município de Mossoró, geralmente, são utilizados poços rasos, perfurados no Calcário Jandaíra, com custo inferior aos perfurados no Arenito
Açu, porém apresentam menores vazões e água com níveis de salinidade elevada, necessitando na maioria dos casos de tratamento com dessalinizadores para consumo, especialmente humano (COSME, 2011).
A CPRM (2005) realizou diagnóstico das fontes de abastecimento de águas subterrâneas no município de Mossoró, avaliando a condutividade elétrica da água de 526 poços e verificou que 496 apresentaram águas salobras ou salgadas, evidenciou a necessidade de instalação de equipamentos de dessalinização, principalmente, nos 68 poços comunitários em operação.
2.2 A DESSALINIZAÇÃO POR OSMOSE REVERSA
Há diferentes processos para dessalinização das águas do mar e das águas salobras de interior, dentre esses, destaca-se o principio da osmose reversa que é considerado, a mais de 20 anos, um processo simples e viável tecnicamente, especialmente quando comparada com os processos nanofiltração e microfiltração (LINS NETO, 1997).
Quando a solução diluída entra em contato com uma solução mais concentrada, ocorre o processo de difusão com o deslocamento dos íons para a fase mais diluída e da água para a solução concentrada. Quando há uma membrana que permite a passagem da água, mas não dos solutos entre as duas soluções, ocorre a osmose. A osmose é este processo de deslocamento da água pura para a solução concentrada. A pressão osmótica é a pressão necessária de ser aplicada para evitar este movimento. O processo de osmose reversa pode ser explicado pelo uso de pressão externa, maior que a pressão osmótica, em uma solução concentrada em sais, forçando esta a passar por uma membrana semipermeável, no sentido inverso da osmose. Este processo é conhecido como osmose reversa ou inversa. (SOARES, 2007).
Neste processo, a água dessalinizada atende os padrões de potabilidade aprovados pela Organização Mundial de Saúde, isenta de vírus, pirogênios, fungos e bactérias (LINS NETO, 1997).
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Figura 1. Fluxo de água na osmose reversa (A) Dessalinizador de osmose reversa (foto feita pelo autor) (B).
fonte: http://www.okte.com.br/Tecnologias/ORconceitos.htm
O dessalinizador por osmose reversa é uma alternativa para o tratamento das águas salobras. O processo de osmose reversa produz água tratada potável e um efluente, uma água com concentração de sais superior a da fonte utilizada , podendo chegar até quatro ou cinco vezes a concentração da fonte inicial. O seu volume, geralmente, é no mínimo 25% da agua captada, podendo chegar até a 70% de efluente, conhecido como rejeito salino (AMORIM et al., 2000).
2.3 DESTINAÇÃO DO REJEITO SALINO
A capacidade instalada no mundo de dessalinização é estimada em 32,37 milhões de m3 por dia, dentre os sistemas usados se destaca a osmose reversa, com 68% das instalações e 44% da capacidade instalada. Apesar das vantagens para gerar a agua potável a dessalinização por osmose reversa gera grande quantidade de uma água com alta concentração de sais, denominada rejeito salino ou salmoura, que por ser altamente poluente podendo causar salinização do solo ou de corpos d´água, onde necessita de destinação adequada; às vezes a quantidade de rejeito se iguala ao da água tratada. Nas grandes usinas de dessalinização, em países desenvolvidos, o rejeito retorna prioritariamente para os oceanos, alternativa ideal por causa da capacidade de diluição. O rejeito também é colocado em poços profundos, em bacias de evaporação, redução de
volume por plantas aquáticas, bacias de percolação e irrigação de plantas halófitas (SOARES, 2005).
Nos EUA o rejeito é emitido em maior quantidade nas águas superficiais, mas também é injetado em poços profundos, emitido para esgotos, disposto diretamente no solo ou em tanques de evaporação. Nos grandes projetos de dessalinização a tendência seria a reinjeção em poços profundos, despejo no mar ou em tanques de cristalização de sais. Em pequenas instalações afastadas do litoral, segundo MICKLEY (2004), é comum colocar as emissões em esgotos, nos rios, no solo e em tanques de evaporação.
A escolha do local mais adequado para destinação do rejeito salino está relacionada, entre outros fatores, às disponibilidades locais de terra, compatibilidade de águas receptoras e a distância. A nível regional pode se considerar a geologia, a legislação estadual, a topografia, o clima, além do volume do rejeito, custos do tratamento e a questão social (SOARES 2007).
No Nordeste Brasileiro, geralmente, a dessalinização das águas salobras é realizada em equipamentos de pequeno porte e o rejeito, geralmente, não recebe tratamento e é jogado no solo, contribuindo para o acúmulo de sais, principalmente nas camadas superficiais do terreno, agravando os problemas de salinidade, de escoamento superficial, e de contaminação de corpos d´água superficiais, através da infiltração pode também contaminar o lençol freático.
Apesar destes problemas, os rejeitos do dessalinizador podem ser aproveitados na irrigação para produção de mudas frutíferas, com finalidade de reflorestamento ou de plantas halófitas, com destaque para Atriplex numulária, planta com potencial de uso para forragem e alta resistência a solos e águas salinos. O uso de tanques para aqüicultura também pode ser viável (SOARES, 2005). Outra opção é o uso de tanques para evaporação, do que resulta sal que pode ser aproveitado e por ser um resíduo sólido, com volume menor que o do rejeito, tem maior facilidade de ser retirado sem causar contaminação do solo (AMORIM et al., 2000).
21
2.4 A QUALIDADE DE ÁGUA PARA FINS DE IRRIGAÇÃO
O crescimento demográfico força a incorporação de novas áreas em regiões áridas e semiáridas para agricultura, cada vez mais utilizando a irrigação para atender a demanda por alimentos, em quantidade e qualidade, especialmente no período não chuvoso (ALMEIDA, 2010). Nestas zonas, a água é escassa e muitas vezes de qualidade inferior, tornando-se em geral um desafio para a humanidade que tem que diminuir a quantidade de água utilizada, sem comprometer a produtividade e preferencialmente maximizar o aproveitamento águas de menor qualidade, as aguas salobras e os rejeitos salinos.
Segundo Cosme (2011) a irrigação de culturas agrícolas é uma prática necessária nas regiões áridas e semiáridas por causa do déficit hídrico que ocorre durante a estação seca. A alternância das estações úmida com acúmulo de água em reservatórios e seca onde se intensifica a evaporação faz com que haja uma variação na quantidade de sais diluídos nas águas de superfície. Segundo Oliveira & Maia (1998) existe grande variação no teor de sais da água utilizada para irrigação e esta variabilidade depende do manancial, da formação geológica deste manancial, além de outros fatores, relativos ao meio ambiente, que afetam as águas de superfície e indiretamente as fontes sub-superficiais.
Desta forma, para o manejo adequado das águas com fins de irrigação, recomenda-se avaliar os parâmetros: (1) salinidade, (2) sodicidade e (3) toxicidade de íons específicos (COSME, 2011).
A salinidade é resultado da acumulação de sais no solo que contribui para o aumento do potencial osmótico, dificultando a capacidade de absorção de água e capacidade de absorção não seletiva de nutrientes, podendo levar a morte por déficit hídrico.
A condutividade elétrica da água de irrigação é definida pelo grau de facilidade que a corrente elétrica encontra para atravessa-lo, expressa em dS m-1, a 25º C. (ALMEIDA, 2010). A resistividade é o aumento da dificuldade da corrente elétrica atravessar a solução, que ocorre, geralmente, com maior concentração de sais (COSME, 2011).
A classificação das aguas para irrigação quanto à salinidade e quanto à sodicidade, segundo Richards (1954), se divide em quatro classes em função da concentração salina, “C”, conforme o risco de causar salinização nos solos e
quatro classes, de acordo com o teor de sódio, “S”, referentes ao risco de se alcançar níveis prejudiciais no complexo sortivo do solo.
- C1 - Água de baixa salinidade (0,25 dS m-1 > CE): Pode ser usada para irrigação
da maioria das culturas, na maioria dos solos, com muito pouca probabilidade de que se desenvolvam problemas de salinidade no solo. Alguma lixiviação de sais é necessária, porém esta ocorre em condições normais de irrigação, exceto em solos extremamente mal drenados com muito baixa permeabilidade;
- C2 - Água de média salinidade. (0,25 dS m-1 < CE < 0,75 dS m-1): Pode ser
usada sempre que houver um grau moderado de lixiviação. Plantas com moderada tolerância aos sais podem ser cultivadas, na maioria dos casos, sem necessidade de práticas especiais de controle de salinidade;
- C3 - Água de alta salinidade. (0,75 dS m-1 < CE < 2,25 dS m-1): Não pode ser
usada em solos com drenagem deficiente. Mesmo com a drenagem adequada pode necessitar realização de práticas especiais de controle do nível de salinidade, devem ser utilizadas somente culturas com boa tolerância a sais; - C4 - Água de salinidade muito alta. (CE > 2,25 dS m-1). Não é recomendada para irrigação sob condições normais, mas pode ser utilizada ocasionalmente sob circunstancias muito especiais. Os solos devem ser permeáveis, devem ter drenagem adequada, agua de irrigação deve ser aplicada em excesso de forma a lixiviar os sais excedentes e devem ser selecionadas culturas muito tolerantes a salinidade.
Sodicidade, segundo Richards (1954), o sódio no solo pode causar efeitos secundários negativos no crescimento das plantas, por causa da dispersão das argilas quando o complexo sortivo do solo contem quantidades apreciáveis de sódio, na faixa de 40 a 50% de saturação de sódio, apresentando problemas decorrentes de desequilíbrio nutricional, por causa do deslocamento, principalmente do cálcio. A infiltração da água fica prejudicada quando os teores de sódio são altos no solo em relação ao teor de cálcio e magnésio. Quando os solos têm salinidade alta o cálcio e o magnésio predominam sobre o sódio e melhora a infiltração (AYERS & WESTCOT 1999). Para avaliar as águas de irrigação quanto à sodicidade, necessita-se da RAS – Razão de Adsorção de Sódio e da condutividade elétrica da água, sendo classificada em:
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- S1 - Água com baixa concentração de sódio (RAS ≤ 18,87 - 4,44 log CE). Pode
ser usada para irrigação em quase todos os solos com baixo risco de alcançar níveis perigosos de sódio trocável.
- S2 – Água com médio teor de sódio (18,87 - 4,44 log CE < RAS ≤ 31,31 – 6,66
log CE). Estas águas representam risco de excesso de Sódio em solos de textura fina, com alta capacidade de troca catiônica, especialmente se mal drenados, a não ser que o solo contenha gesso. Esta água pode ser usada em solos arenosos ou solos orgânicos com boa drenagem.
- S3 – Água com alto teor de sódio (31,31 – 6,66 log CE < RAS ≤ 43,75 – 8,87 log
CE). Pode produzir altos níveis de sódio trocável na maioria dos solos requer manejo adequado dos solos, boa drenagem, aplicação de lamina adequada de lixiviação e adição de matéria orgânica. Solos com gesso podem manter níveis aceitáveis de sódio quando irrigados com estas águas. Pode ser necessário uso de uso de corretivos químicos para deslocar o sódio trocável exceto quando usadas águas com alto teor de sais, neste caso o uso destes corretivos pode não ser viável.
- S4 – Agua com teor de sódio muito alto. (RAS > 43,75 – 8,87 log CE).
Geralmente não apropriada para irrigação, exceto com salinidade baixa ou talvez com salinidade média e quando a dissolução do cálcio na solução do solo ou a aplicação de gesso ou outros corretivos torne o uso desta água economicamente viável (RICHARDS, 1954).
Ayers & Westcot (1999) citam as diretrizes para interpretação da qualidade de água para fins de irrigação em relação à salinidade, infiltração de água, toxicidade de íons específicos e para outros problemas. Na tabela 1, encontram-se as diretrizes para interpretação da água de irrigação.
Essas diretrizes se baseiam em alguns pressupostos: rendimento potencial, condições locais, frequência e modo de irrigação, extração de água pelas culturas e restrições de uso, situações muito diversas das consideradas pelos autores podem gerar desvios na interpretação da qualidade da água para irrigação. Abaixo temos detalhamento de cada um dos pressupostos considerados:
Rendimento potencial: quando as diretrizes indicam que não há restrições quanto ao uso da água às culturas podem desenvolver seu potencial máximo, sem se utilizar de práticas especiais de manejo. A restrição de uso indica que pode haver limitação na seleção da cultura ou que para manter o máximo
potencial de produção necessita-se do emprego de praticas especiais de manejo o que não significa que a água não seja adequada para uso.
Condições locais: foram considerados solos com textura franco-arenoso a franco-argiloso, com boa drenagem, nível freático abaixo de dois metros. Clima semiárido a árido, sem considerar precipitações capazes de lixiviar os sais ou como suprimento de água para as plantas.
Frequência e modo de irrigação: culturas irrigadas por aspersão ou por superfície, com frequência suficiente para manter a extração de 50% ou mais da água disponível e com aplicação de pelo menos 15% de lâmina de lixiviação (FL > 0,15).
Extração de água pelas culturas: considerado como padrão a extração de aproximadamente 40% da água da primeira quarta parte superior da zona radicular, 30% da segunda, 20% da terceira e os 10% restantes da quarta parte inferior. A irrigação faz com que os sais percolem no perfil da zona radicular. A salinidade aumenta com a profundidade e alcança o maior nível na parte mais baixa. A salinidade média da solução do solo é aproximadamente três vezes maior que a da água aplicada e representa a salinidade média do perfil. Estas condições resultam de irrigação programada para não faltar agua para a cultura e com lamina de lixiviação, entre 15 e 20%.
Restrições de uso: os limites de restrição de uso em três graus: nenhuma, ligeira a moderada e severa, representam faixas de variação e não existe na realidade uma passagem abrupta entre uma faixa e outra como mostram os números. Pode se considerar normal uma variação entre 10 e 20% nos números dados, os valores dados são validos para a maior parte das áreas irrigadas em regiões áridas e semiáridas em condições normais de campo. (AYERS & WETCOT 1999).
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Tabela 1- Diretrizes para interpretação da qualidade da água de irrigação.
PROBLEMA POTENCIAL Unidades Grau de restrição para uso
Nenhuma Ligeira a moderada Severa
SALINIDADE
CEa dS m-1 < 0,7 0,7 - 3,0 < 3,0 INFILTRAÇÃO
(avaliada pela RAS e CEa em conjunto) ---CEa--- RAS = 0 - 3 < 0,7 0,7 - 0,2 < 0,2 RAS = 3 - 6 < 1,2 1,2 - 0,3 < 0,3 RAS = 6 - 12 < 1,9 1,9 - 0,5 < 0,5 RAS = 12 - 20 < 2,9 2,9 - 1,3 < 1,3 RAS = 20 - 40 < 5,0 5,0 - 2,9 < 2,9 TOXICIDADE DE ÍONS ESPECÍFICOS
Sódio (Na+)
Irrigação por superfície RAS < 3 3 - 9 > 9 Irrigação por aspersão Meq l-1 < 3 > 3
Cloreto (Cl-)
Irrigação por superfície Meq l-1 < 4 4 - 10 > 10 Irrigação por aspersão Meq l-1 < 3 > 3
Boro (B) Meq l-1 < 0.7 0,7 - 3,0 > 3,0 Outros
Nitrogenio (NO3 - N) Mg l-1 < 5 5 - 30 > 30 Bicarbonato (HCO3)
(aspersão) Meq l-1 < 1.5 1,5 - 8,5 > 8,5
2.5 - Salinidade dos Solos
A Salinização dos solos pode ocorrer pelo processo natural e/ou pelo processo induzido.
O processo natural acontece em locais onde o déficit hídrico não favorece a lixiviação, e se intensifica a evaporação, especialmente nas regiões de clima árido e semiárido. Esse processo ocorre por causa da fragmentação e decomposição das rochas, resultante do intemperismo, que pode contribuir para o escoamento superficial e subterrâneo da solução do material intemperizado, em movimento das encostas para as planícies carreando os sais solubilizados das rochas; este material se acumula nos terrenos onde a drenagem é insuficiente e ocorre o aumento da concentração por causa da evaporação da água (BASTOS, 2004).
A deposição de sais pode ocorrer também via maresia e pela intrusão, quando a água do mar penetra nos estratos permeáveis da faixa litorânea, por meio da maré, o que pode ocorrer em regiões úmidas, a exemplo dos manguezais (WANDERLEY, 2009).
O processo induzido oriundo da ação antrópica está ligado principalmente ao manejo inadequado da irrigação e/ou drenagem, ou até mesmo ausência de drenagem, dos solos, principalmente nas regiões áridas e semiáridas, com uso de águas com salinidade elevada ou aplicação de laminas excessivas de água associadas a má drenagem do terreno permitindo acumulo de sais após a evaporação na superfície e após ascensão capilar e evapotranspiração na zona radicular (BASTOS 2004).
Na região Nordeste brasileira, na sua extensa área de clima semiárido, estima-se que 25% das áreas irrigadas se apresentem salinizadas. As principais causas são: (1) qualidade da água, (2) ausência e/ou drenagem deficiente dos solos, (3) solos rasos, (4) manejo inadequado da irrigação e (5) manejo inadequado das adubações químicas (WANDERLEY, 2009).
Os rejeitos salinos provenientes de dessalinizadores instalados em comunidades rurais para tratamento de água salobra podem contaminar o solo, os mananciais subterrâneos, a fauna a flora e por escoamento superficial, podem salinizar águas e solos de áreas próximas do local de despejo. (AMORIM et al., 2004).
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A salinização dos solos se reflete na germinação, crescimento e desenvolvimento das plantas de varias formas: Dificulta a absorção de água, produz toxicidade de íons específicos e interfere nos processos metabólicos influenciando negativamente na produção das culturas.
Nos solos, ocorre a desestruturação, diminui a retenção de água e aumenta a dificuldade para infiltração da água no solo, além de diminuir a densidade aparente, por causa da dispersão do solo, causada pelo excesso de íons sódio (DIAS & BLANCO, 2010).
Estes fatores afetam as propriedades físico-químicas do solo, podendo contribuir para a presença de erosão, contaminação do lençol freático, diminuição parcial ou até perda total da produção agrícola dos cultivos (DIAS & BLANCO, 2010).
Segundo Santos et al. (2010) solos afetados por sais tem sua classificação baseada em função da condutividade elétrica do estrato de solo saturado, CEes,
pelo percentual de sódio trocável, PST, e pelo pH. Solos com CE > 4 e PST < 15 % e pH, em geral, menor que 8,5 são considerados solos salinos. Estes solos afetam o crescimento das culturas, limitado pelo excesso de sais solúveis e podem ser recuperados pela lixiviação dos sais excedentes da zona radicular.
Solos com CE > 4 e PST > 15 e pH em torno de 8,5 são considerados salino sódicos. A limitação se dá tanto pelo excesso de sais quanto pelo sódio trocável . Solos com CE < 4 e PST > 15 e pH geralmente acima de 8,5 são resultantes da lixiviação mais intensa dos sais solúveis em relação ao sódio trocável e são considerados solos sódicos. Segundo Barros et al. (2005) uso do gesso é efetivo na lixiviação do sódio, deslocando este elemento do complexo de troca. O pH não é considerado decisivo na classificação de solos salinos ou salinos sódicos, pois não é muito raro ocorrerem solos com estas classificações e pH variando de 5,0 a 6,0 (Santos et al., 2010).
No Manual Técnico de Pedologia do IBGE tem a descrição de quatro caráteres de solos: Salinos, Sálicos, Solódicos e Sódicos, com os níveis de CEes
e de PST conforme indicado na Tabela 2, que faz uma diferenciação mais detalhada quanto ao nível de salinidade e sodicidade dos solos (IBGE, 2007).
Tabela 2. Classificação dos níveis de salinidade e de sodicidade nos solos Classificação CEes dSm-1 PST % SALINOS 4< CE < 7 - SÁLICOS CE > 7 - SOLÓDICOS - 6< CE < 15 SÓDICOS - PST > 15 Fonte: IBGE (2007).
Portanto, quanto a concentração de sais e ou saturação por sódio podemos denominar os solos como: Solos salinos, salino solódicos, salino sódicos, sálicos, sálicos solódicos e sálicos sódicos. Solos não afetados por nenhuma destas condições são considerados não salinos.
3 MATERIAL E MÉTODOS
3.1 CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA EXPERIMENTAL
A pesquisa foi realizada na Zona Rural do município de Mossoró – RN, situado na Mesorregião Oeste Potiguar, localizado nas coordenadas geográficas Latitude: 5° 11’ 15” SUL e Longitude: 37° 20’ 39” OESTE de Greenwich. O clima é muito quente e semiárido, com temperatura média anual em torno de 27 °C, precipitação anual média de cerca de 700 mm e altitude da sede do Município é de 16 m.
A superfície do Município é de 2110,21 km2, correspondendo a 4% da superfície do estado, predominando os solos: Cambissolo Eutrófico, a Rendzina e o Latossolo Vermelho Amarelo Eutrófico.
A fonte de água sub superficial que predomina é o aqüífero Jandaíra, de importância econômica e social na região, por causa da sua abrangência e pouca profundidade, com uma geologia que se caracteriza pela presença de rochas calcárias (carbonato de cálcio), o que contribui para a presença de água salobra e às vezes salina. Essa fonte de água pode ser usada para o consumo humano,
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animais e irrigação, mas necessita ser dessalinizada. As vazões variam entre 3 e 30 m3.
O aquífero Açu ocorre na borda da bacia potiguar chegando a ter uma espessura de 150 m e se estende ao Norte, com profundidades acima de 500 m. Este aquífero se caracteriza pelo arenito Assú e tem água de boa qualidade, porem, há dificuldade de extração desta água, por causa da sua profundidade, que contribui para elevação dos custos de construção dos poços, bombas submersas mais potente, maior consumo de energia, etc, sendo o seu uso mais para os humanos (IDEMA 2008).
A fonte de abastecimento hídrico poços tubulares possuí água salobra e tem tratamento de água para fins consumo humano, feito por dessalinizador por osmose reversa (dessalinizadores). A identificação desses poços foi realizada a partir dos cadastros de “Fontes de abastecimento por água subterrânea” pertencente à Prefeitura do Município de Mossoró, RN realizado pela Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais (CPRM MME, 2005). Identificaram-se 48 poços tubulares, destes selecionaram-se 10 poços, os mais representativos e distribuídos na área de estudo.
As campanhas de coletas de amostras foram realizadas nos anos de 2011 e 2012, em um período crítico na região quanto à precipitação pluvial. Para este estudo foram selecionadas seis áreas de Assentamentos Rurais do INCRA e quatro comunidades Rurais: (1) Projeto de Assentamento Boa Fé, (2) Projeto de Assentamento Cabelo de Negro, (3) Projeto de Assentamento Oziel Alves, (4) Projeto de Assentamento Santa Elza, (5) Projeto de Assentamento Maracanaú, (6) Projeto de Assentamento Fazenda Nova, (7) comunidade de Serra Mossoró, (8) comunidade de Espinheirinho (9) comunidade de Passagem do Rio e a (10) comunidade de Santana. As áreas escolhidas estão dispostas em diferentes manchas de solo (Figura 2).
Figura 2. Mapa de solos com a localização das comunidades no município de
Mossoró, RN.
Figura 3. Imagem de satélite com localização das comunidades selecionadas
3.2 COLETAS E ANALISES DAS AMOSTRAS
As coletas de amostra foram realizadas em cinco visitas realizadas nos dias 24/8/2011, 25/11/2011, 9/12/2011, 8/2/2012 e 15/02/2012. Foram coletadas amostras de solo, nos locais aonde é feito o despejo do rejeito salino, a 0,80 m deste ponto e a 1,60 m deste ponto, a uma profundidade de 0,20 e 0,40 m,
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aproximadamente, e água salobra na saída dos poços tubulares, após cinco minutos de funcionamento.
O solo foi acondicionado em sacos plásticos, identificados com o nome da comunidade, distancia do local de despejo do rejeito salino e profundidade. A água foi coletada em garrafa plástica, opaca de um litro e colocada em caixa térmica com gelo. Foram tiradas fotos do sistema de dessalinização e da coleta de amostras. As análises de solo e água foram realizadas no Laboratório de Água e Solos da Universidade Federal Rural do Rio Grande do Norte, UFERSA. A localização das usinas de dessalinização foi realizada com um GPS de navegação Garmim, modelo GPS12, registrando as coordenadas geográficas (Tabela 3).
Tabela 3 – Localização das comunidades, referências, coordenadas geográficas e data das coletas.
COMUNIDADES REFERÊNCIA COORDENADAS LAT; LONG WGS 84
DATA DA COLETA P A BOA FÉ BR 304 FORTALEZA 5° 37'44"S; 37°20'22.50"O 24/08/2011 P A OZIEL ALVES BR 304 FORTALEZA 4°56'32.74"S; 37°24'14.04"O 24/08/2011
P A CABELO DE NEGRO
BR 405 A DIREITA APÓS
O JUCURI -5.243357°; -37.561299° 25/11/2011
PASSAGEM DO RIO
RN MOSSORÓ GOV. DIX
SEPT ROSADO -5.312942°; -37.408762° 09/12/2011 SERRA MOSSORÓ RN MOSSORÓ BARAUNA -5.118095°; -37.434993° 08/02/2012 P A FAZENDA NOVA RN MOSSORÓ BARAUNA -5.335492°; -37.500034° 08/02/2012 P A SANTA ELZA RN MOSSORÓ BARAUNA 5° 06'50.29"S; 37°31'9.86" O 08/02/2012 ESPINHEIRINHO BR 304 DIREÇÃO NATAL 5°27'22.17"S; 37° 09'42.84"O 15/02/2012
P A MARACANAU ESTRADA SERRA DO
MEL 5°20'38.52"S; 37°11'21.15"O 15/02/2012 SANTANA Próximo a BR 110 -5.335492°; -37.303545° 15/02/2012
Nas coletas de amostras de solos foram feitas avaliando os impactos ambientais da deposição do rejeito salino. Coletou-se uma amostra no ponto aonde o rejeito foi, efetivamente despejado e, em dois pontos equidistantes a partir deste (0,80 m e 1,60 m) (Figura 4), a uma profundidade média de 0-0,20 e de 0,20-0,40 m. Coletaram-se também amostras de solos em locais sem a influência do despejo salino (testemunhas). Foram coletadas oito amostras de solos em cada comunidade, totalizando 80 amostras (Figura 5A).
Figura 4. Coleta de amostras de solo em diferentes distâncias e profundidade do
rejeito salino.
Coletaram-se uma amostra para cada tipo de água, em três diferentes locais: água do poço (AP); água de rejeito da dessalinização (AR) e água dessalinizada (AD), (Figura 5B). As amostras de água foram e, acondicionadas em garrafas plásticas, opacas, de 500 mL, hermeticamente fechadas e conduzidas para análise Laboratorial, segundo Palácios e Aceves (1970).
As análises físico-químicas das amostras de água e solo foram realizadas no Laboratório de Fertilidade e Nutrição de Plantas do Departamento de Ciências Ambientais e Tecnológicas, da Universidade Federal Rural do Semi-Árido (UFERSA).
Figura 5. Coleta de solo no Projeto de Assentamento Espinheirinho (A), Coleta de
água no Projeto de Assentamento Boa Fé (B) e local do despejo do rejeito salino (C).
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Nas amostras de água para fins de irrigação, foram determinados os seguintes parâmetros: Condutividade elétrica (CE em dS m-1), potencial hidrogeniônico (pH), as concentrações de Sódio (Na+), Cálcio (Ca2+), Magnésio (Mg2+), Potássio (K+), Cloreto (Cl-), Carbonato (CO32-) e Bicarbonato (HCO3-), de acordo com as
metodologias propostas por Richards (1954) e EMBRAPA (1997). Realizou-se, também, o cálculo da RAS, da Dureza da água e de Sólidos Dissolvidos Totais (SDT).
As amostras de solos foram secas ao ar, peneiradas em peneiras de dois milímetros, para retirar as impurezas e o cascalho, com a finalidade de avaliar a fertilidade do solo. Foram analisados os seguintes parâmetros: potencial de Hidrogênio (pH), condutividade elétrica de extrato de saturação do solo (CEes),
teores de P-, K+, Na+, Mg2+, Al3+, H+ + Al3+ e, calculados a capacidade de troca catiônica (CTC), a soma de bases (SB), o valor V% (EMBRAPA, 1997).
Os dados foram analisados por meios de estatística descritiva, com auxílio do software estatístico SPSS®.
As águas foram classificadas e interpretadas quanto os riscos de salinidade e sodicidade, de acordo com os parâmetros do United States Salinity Laboratory - USSL, de Riverside, (RICHARDS, 1954), utilizando-se um diagrama de classificação para cada tipo de água analisada, com auxilio da ferramenta Excel®. Consideraram-se também, as diretrizes da FAO, para a avaliação da qualidade da água para irrigação (AYERS & WESTCOT, 1999), especialmente, para os riscos de toxidez de íons específicos das amostras das águas visando sua utilização agrícola e manejo adequado da irrigação.
Partindo dos valores de CE e RAS, foram classificadas as águas dos poços, as águas de rejeito e as águas dessalinizadas das comunidades rurais do município de Mossoró, RN, quanto ao perigo de salinidade e sodicidade, de acordo com os critérios propostos para a classificação das águas para irrigação do United States Salinity Laboratory - USSL, de Riverside, e considerando também, diretrizes da FAO para a avaliação da qualidade da água (AYERS & WESTCOT, 1999).
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.1 ESTATÍSTICA DESCRITIVA DOS DADOS DE QUALIDADE DA ÁGUA
Os valores de média, desvio padrão e coeficiente de variação, das avaliações químicas da água dessalinizada, água de poço e rejeito salino dos poços tubulares, equipados com dessalinizadores com osmose reversa encontram-se na Tabela 4. Verifica-se elevado coeficiente de variação (CV) dos parâmetros Condutividade elétrica da água (CEa) 112,6, 80,9 e 86,5 %, respectivamente, Razão de Adsorção
de Sódio (RAS) 79,9, 106,2 e 119,7%, respectivamente, e entre os Cátions destaca-se o Ca2+ com 121,29, 55,2 e 61,2%, respectivamente e entre os Ânions sobressai o CO32- com 166,5, 137,6 e 132,0%, respectivamente. O pH teve os menores
coeficientes de variação, 5,2, 5,6 e 5,0%, respectivamente. Estas variações, provavelmente, indicam uma alta variação espacial dos dados o que não permite extrapolação dos resultados de análises de água entre as comunidades. Cosme (2011) também observou uma tendência semelhante na análise de seus dados de análise da água de poços e, portanto sugeriu que as avaliações químicas relativas à qualidade das águas de poços devem ser feitas individualmente, para cada local, pois não é possível extrapolar dados de uma comunidade para outra, permitindo uma correta avaliação dos riscos e tomada de decisão quanto ao manejo adequado da água para irrigação e do solo.
Tabela 4 - Estatística descritiva referente aos resultados das três fontes de água.
μ σ CV μ σ CV μ σ CV pH 6.8 0.35 5.20 7.3 0.41 5.6 7.6 0.38 5.0 CE (dS/m-1) 0.3 0.35 112.62 2.5 2.05 80.9 3.2 2.75 86.5 Na+ (mmolc L-1) 0.5 0.28 59.54 1.7 1.69 97.8 1.4 1.53 108.4 Ca2+ 0.5 0.59 121.29 11.1 6.11 55.2 13.9 8.51 61.2 Mg2+ 0.8 0.65 83.12 7.9 6.04 76.4 11.5 11.51 100.0 Cl- 2.4 2.83 116.27 18.8 26.06 138.6 22.6 31.23 137.9 CO3 2-0.2 0.28 166.49 2.0 2.74 137.6 2.7 3.60 132.0 HCO3 -0.6 0.43 71.15 4.9 3.69 75.6 5.6 4.22 75.2 RAS 0.9 0.71 79.9 0.6 0.68 106.2 0.5 0.56 119.7
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Observa-se também, na tabela 4, que os valores da analise química de água para irrigação dos diferentes locais de coleta de água, água dessalinizada, água de poço e refeito salino, a média aumentou para pH (6,8, 7,3 e 7,6), CE (0,3, 2,5 e 3,2), Ca2+( 0,5, 11,7 e 13,9), Mg+2 (0,8, 7,9 e 11,5), Cl- (2,4, 18,8 e 22,8), CO32- (0,2, 2,0 e 2,7) e
HCO3- (0,9, 0,6 e 0,5) e diminuiu para o valor de RAS (0,9, 0,6 e 0,5). O sódio
aumentou nas duas primeiras coletas e diminui na terceira (0,5, 1,7 e 1,4).
4.2 AVALIAÇÃO DA QUALIDADE DAS ÁGUAS COLETADAS NAS COMUNIDADES
4.2.1 Águas dessalinizadas
Os valores das análises químicas de água dessalinizada por osmose reversa de diferentes comunidades no município de Mossoró, RN, encontram-se na Tabela 5. Verificou-se, segundo as classificações de Richards (1954), que, 70% das águas são classificadas como C1S1 - baixo risco de salinidade e sodicidade; 20%
classificadas como C2S1 (Espinheirinho e Maracanaú) - médio risco de salinidade e
baixo de sodicidade, podendo ser usada para fins de irrigação necessitando moderada lixiviação de sais. Na comunidade Boa Fé a água foi classificada C3-S1, água com salinidade alta (C3)e não pode ser usado para solos com deficiência de drenagem agrícola. Nos solos agricultáveis necessita de práticas especiais para o controle da salinização e uso de plantas com boa tolerância aos sais; quanto ao sódio (S1) não há problemas para a irrigação. Segundo os critérios de avaliação proposto por Ayers e Westcot (1999), não há restrição de uso das águas em 90% das águas analisadas, quanto aos riscos de salinidade (CE < 0,7 dS m-1). Apenas a comunidade de Boa Fé foi classificada como água do tipo C3S1 – alto risco de
salinidade e moderada restrição de uso quanto aos riscos de salinização dos solos (0,7 – 3,0 dS m-1
). Provavelmente, o aparelho de dessalinização desta comunidade apresenta problemas na membrana de osmose reversa, por causa da baixa eficiência da dessalinização da água de poço.
É importante ressaltar que devido a baixa salinidade das águas, o seu uso na irrigação pode trazer severos riscos com problemas com infiltração de água no solo para todas as comunidades, exceto para a comunidade Boa fé (CE > 0,7 dS m-1 e RAS entre 0 – 3 mmol L-1
Tabela 5 – Resultados das análises químicas de água dessalinizada por osmose reversa e classificação para fins de irrigação de diferentes comunidades do município de Mossoró, RN.
CE Na+ Ca2+ Mg2+ Cl- CO32- HCO3- Classificação
dS/m-1 de Richards Oziel Alves 6.5 0.2 0.9 0.3 0.6 1.6 0.6 0.0 1.4 C1-S1 Boa Fé 6.7 1.2 0.5 2.0 2.2 10.2 0.7 0.0 0.3 C3-S1 Serra Mossoró 6.4 0.1 0.4 0.2 0.1 1.4 0.0 0.5 1.2 C1-S1 Santa Elza 6.8 0.1 0.4 0.1 0.2 1.0 0.0 0.4 1.1 C1-S1 Fazenda Nova 6.5 0.2 0.2 0.4 1.2 0.9 0.0 1.2 0.2 C1-S1 Maracanaú 7.6 0.6 0.0 0.8 1.0 3.3 0.4 1.2 0.0 C2-S1 Santana 6.5 0.2 0.8 0.0 0.5 0.9 0.0 0.5 2.5 C1-S1 Espinheirinho 7.0 0.3 0.7 0.8 1.2 2.0 0.0 0.7 0.7 C2-S1 Passagem do Rio 6.7 0.2 0.5 0.3 0.5 1.9 0.0 0.9 0.9 C1-S1 Cabelo de Negro 7.1 0.0 0.3 0.1 0.3 1.1 0.0 0.8 0.6 C1-S1 Comunidades pH RAS --- mmolc L-1 ---
Quanto à toxidez de íons específicos, as águas de todas as comunidades não apresentam grau de restrição de uso quanto aos riscos de toxidez por cloreto (Cl- < 4 mmolc L-1), exceto para a comunidade Boa Fé que apresentou severa restrição de
uso (Cl- > 10 mmolc L-1). Com relação aos riscos de toxidez por íons sódio, as águas
não apresentaram restrições de uso (Na+ < 10 mmolc L-1) em sistemas irrigadas por
aspersão e gotejamento.
Ressalta-se que, apesar da maioria das águas tratadas por osmose reversa estar apta à para irrigação, mas devido a escassez de água potável nas comunidades, cada família beneficiada tem cota que varia entre 20 a 100 L por dia, dependendo da vazão do poço e do número de famílias beneficiadas, o que inviabiliza em geral seu uso para irrigação. Para casos especiais, como sementeiras de hortas comunitárias, produtos de alto valor agregado, produção de mudas para reflorestamento pode-se usar essas águas tratadas para fins de irrigação, porém fazem-se necessários estudos de viabilidade econômica.
4.2.2 Águas coletadas dos poços
Os valores das análises químicas de água dos poços tubulares e classificação para fins de irrigação, de diferentes comunidades do município de Mossoró, RN, encontram-se na Tabela 6. Observa-se que, quanto ao risco potencial salinização do solo pela técnica da irrigação, 67% das águas de poços foram classificadas como C3S1 e as demais como C4S1 (Richard, 1954). A concentração salina (C3), indica
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que é uma água com alto teor de sais, sendo necessário o uso de lavagem de manutenção (fração de lixiviação), além do uso de espécies vegetais com maior tolerância a salinidade. As águas classificadas como C4, indicam que é uma água com salinidade muito alta, sendo não adequado para fins de irrigação, exceto para solos com alta permeabilidade, boa lixiviação, aplicação de excesso água e uso de plantas resistentes aos sais. Segundo a classificação de Ayers e Westcot (1991), 67% têm grau de restrição de uso moderado da irrigação (0,75 < CE < 1,5 dS m-1). As águas dos poços das comunidades Maracanaú e Espinheirinho apresentam moderadas restrições de uso (0,7 - 3,0 dS m-1). Quanto a comunidade de Boa Fé há há severas restrições de uso na água - 7,6 dS m-1 (acima de 3,0 dS m-1), ou seja, alto risco de salinização do solo quando usada esta água na irrigação.
De acordo com as diretrizes propostas por Ayers & Westcot (1999), verifica-se que, quanto aos riscos de toxidez, 67% as águas de poços tem grau de restrição de uso severo para cloreto (Cl- > 10 mmolc L-1), 23% com severas restrições de uso
para irrigação por aspersão e moderada para sistemas localizados (Serra Mossoró e Fazenda Nova). Apenas a comunidade Cabelo de Negro não apresentou restrições de uso com relação aos riscos de toxidez de Cl-. Com relação à toxidez por excesso de sódio, as águas não apresentaram restrições de uso, exceto para as comunidades Boa fé, Serra Mossoró e Passagem do rio, em que se observaram moderadas restrições de uso.
Com relação aos riscos de sodificação, todas as águas de poços avaliadas não apresentam riscos, e não há problemas com infiltração de água no solo (CE > 0,7 dS m-1 e RAS entre 0 – 3 mmol L-1).
Tabela 6 - Resultados das análises químicas de água dos poços tubulares e classificação para fins de irrigação, de diferentes comunidades do município de Mossoró, RN.
CE Na+ Ca2+ Mg2+ Cl- CO32- HCO3- Classificação
dS/m-1 de Richards Oziel Alves 6.7 2.0 0.4 9.3 5.1 10.6 6.2 0.0 0.2 C3-S1 Boa Fé 6.8 7.6 3.0 24.9 21.5 87.0 7.0 0.0 0.6 C4-S1 Serra Mossoró 7.3 1.6 4.2 7.4 6.8 5.5 0.0 8.2 1.6 C3-S1 Santa Elza 7.6 2.2 0.1 10.0 6.1 13.3 0.0 7.4 0.0 C3-S1 Fazenda Nova 7.4 1.2 2.5 7.2 4.0 4.6 0.0 8.2 1.1 C3-S1 Maracanaú 7.7 2.9 0.1 12.0 11.8 15.0 1.4 5.9 0.0 C4-S1 Santana - - - -Espinheirinho 7.7 3.3 0.1 13.6 10.5 17.5 2.4 4.1 0.0 C4-S1 Passagem do Rio 7.1 1.0 3.9 9.2 0.5 12.8 0.0 2.7 1.8 C3-S1 Cabelo de Negro 7.9 1.0 1.2 6.2 4.8 2.9 1.0 7.6 0.5 C3-S1 Comunidades pH RAS --- mmolc L -1 ---
4.2.3 Águas de rejeito da dessalinização da água salobra dos poços tubulares
Os valores das análises químicas de água dos poços coletadas das estações de tratamentos e classificação para fins de irrigação, de diferentes comunidades no município de Mossoró, RN, encontram-se na Tabela 7. Observa-se que, as águas residuárias do processo de dessalinização apresentaram uma maior concentração de sais do que as demais, exceto do rejeito salino coletado na Comunidade Passagem do Rio, que apresentou um teor de sais com valor menor que o da água coletada do poço, provavelmente, houve problema técnico do dessalinizador, especialmente com a membrana, entretanto se enquadrou na mesma faixa de classificação.
Das amostras de rejeito analisadas, 60% apresentaram risco de salinização do solo por irrigação muito alto (C4S1), água não apropriada para irrigação em
condições normais, podendo ser usada em condições especiais de solos com boa drenagem, desde que se aplique lâmina de lixiviação adequada e uso de culturas tolerantes a sais (ALMEIDA, 2010). Os 40% restantes, ficaram na classe C3S1, com
risco alto de contaminação do solo por excesso de sais solúveis. Segundo Almeida (2010) esta água não pode ser usada em solos que tenham drenagem deficiente e mesmo em solos com boa drenagem pode necessitar de práticas especiais para controle da salinidade, é indicado uso de espécies bastante tolerante a sais.
Com relação aos riscos de sodificação, todos os rejeitos salinos avaliados não apresentam riscos de problemas com infiltração da água no solo (CE > 0,7 dS m-1 e RAS entre 0 – 3 mmol L-1
), principalmente por causa da alta condutividade elétrica. Tabela 7 - Resultados das análises químicas do rejeito da dessalinização da água salobra dos poços tubulares e classificação para fins de irrigação, de diferentes comunidades no município de Mossoró, RN.
CE Na+ Ca2+ Mg2+ Cl- CO32- HCO3- Classificação
dS/m-1 de Richards Oziel Alves 7.0 2.6 0.9 11.3 7.4 13.8 7.4 0.0 0.3 C4-S1 Boa Fé 7.0 10.5 3.1 35.1 43.4 110.0 11.0 0.0 0.5 C4-S1 Serra Mossoró 7.5 2.2 0.1 11.3 9.2 9.0 0.1 11.8 0.0 C3-S1 Santa Elza 7.8 3.4 0.1 16.6 8.2 22.4 0.3 10.4 0.0 C4-S1 Fazenda Nova 8.0 1.4 3.1 7.9 5.2 5.7 0.9 9.0 1.2 C3-S1 Maracanaú 7.8 3.2 0.2 10.7 13.3 15.2 2.4 5.7 0.0 C4-S1 Santana 7.5 3.2 0.1 20.1 5.1 19.5 1.7 7.0 0.0 C4-S1 Espinheirinho 7.6 3.3 0.1 11.9 9.2 15.4 2.1 3.0 0.0 C4-S1 Passagem do Rio 7.6 0.8 3.2 8.1 9.5 11.6 0.5 2.0 1.1 C3-S1 Cabelo de Negro 8.1 1.2 3.2 6.1 4.7 3.8 1.0 7.4 1.4 C3-S1 Comunidades pH RAS --- mmolc L-1 ---
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Segundo as diretrizes para interpretar a qualidade da água utilizada para irrigação citada por Ayers e Westcot (1999), verificou-se também que há cinco comunidades que se enquadram no grau de restrição, para uso considerado severo (Boa Fé, Santa Elza, Maracanaú, Santana e Espinheirinho); as demais comunidades apresentam moderado grau de risco. Esses resultados são semelhantes aos obtidos por Cosme (2011), que afirma que, mesmo as águas de rejeito com moderada restrição de uso e que se enquadram na classe C3S1 devem ter cuidados especiais
quanto a sua deposição no meio ambiente, pois podem causar contaminação dos mananciais hídricos superficiais e sub-superficiais próximos à área de despejo por causa do escoamento superficial e infiltração no solo desta água salobra.
Quanto à toxicidade de íons específicos, as águas do rejeito salino apresentaram valores considerados severos quanto aos riscos de toxidez por excesso de Cl-, em 70% das amostras, 20% apresentam valores inadequados para irrigação por aspersão, mas com restrição moderada para uso em irrigação localizada ou de superfície (Fazenda Nova e Serra Mossoró) e uma comunidade (Cabelo de Negro), tem riscos severos de toxidez por excesso de Cl- somente quando utilizada em sistema de aspersão.
4.3 PARÂMETROS QUÍMICOS DOS SOLOS QUE RECEBEM O REJEITO SALINO Os resultados das análises de solos receptores do rejeito salino são apresentados nas Tabelas 8, 9, 10 e 11.
4.3.1 Impactos dos solos receptores do rejeito salino
Os valores das análises químicas do solo, coletadas das a 0,0-0,2 e 0,2-0,4m de profundidade, no ponto de despejo do rejeito salino das estações de tratamentos de água salobra, instaladas em diferentes comunidades no município de Mossoró, RN, encontram-se na Tabela 8. Verifica-se que em todas as amostras, coletadas nas profundidades de 0,0-0,2 m, o pH apresentou uma variação de 6,9 a 8,9, com uma média de 8,1 e um desvio padrão de 0,6. Nas profundidades 0,2-0,4 m, o pH variou de 7,5 a 8,4, com uma média de 8,04 e um desvio padrão de 0,32, indicando que o solo é mais alcalino nas camadas mais profundas. Esses valores são considerados altos para a prática de agricultura, o que, provavelmente, pode causar imobilização
