PEDRO PAULO DOS SANTOS TERSARIOL DIAGNÓSTICO AMBIENTAL DA BACIA HIDROGRÁFICA DO CÓRREGO DO BUGRE EM ALUMÍNIO – SP. 2015 PEDRO PAULO DOS SANTOS TERSARIOL DIAGNÓSTICO AMBIENTAL DA BACIA HIDROGRÁFICA DO CÓRREGO DO BUGRE EM ALUMÍNIO – SP. Dissertação de mestrado apresentada como requisito para a obtenção do título de Mestre em Ciências Ambientais pela Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” / Campus Sorocaba na Área de Concentração Diagnóstico, Tratamento e Recuperação Ambiental. Orientador: Prof. Dr. André Henrique Rosa SOROCABA 2015 Ficha catalográfica elaborada pela Biblioteca da Unesp Câmpus Experimental de Sorocaba Tersariol, Pedro Paulo dos Santos. Diagnóstico ambiental da bacia hidrográfica do córrego do Bugre em Alumínio - SP / Pedro Paulo dos Santos Tersariol, 2015. 78 f.: il. Orientador: André Henrique Rosa. Dissertação (Mestrado) – Universidade Estadual Paulista. Câmpus Experimental de Sorocaba, Sorocaba, 2015. 1. Bacias hidrográficas. 2. Água - Qualidade. 3. Alumínio (SP). I. Universidade Estadual Paulista. Câmpus Experimental de Sorocaba. II. Título. v DEDEDICATÓRIA A família que me anima, em especial aos meus pais Ivarne Tersariol e Ilde Santos Tersariol, minha esposa Narally Venturelli Gonfiantini Tersariol e filho Luiz Henrique Gonfiantini Tersariol. A toda sociedade que ocupe um espaço de modo sustentável e o entenda como um sistema orgânico, respeitando ao longo de seu processo de uso e ocupação do solo, as demais formas de vida. . vi AGRADECIMENTOS Inicialmente agradeço a Deus, que durante toda minha jornada pessoal e profissional me acompanha, ilumina e dá forças para vencer todos os meus desafios. Ao meu orientador, Prof. Dr. André Henrique Rosa, pela atenção e dedicação dispendidas ao longo destes dois anos de curso. Às técnicas de laboratório, em especial a Letícia Boschini Fraga Gonçalves e Suzan da Silva Lessa por todo suporte técnico e pelos ensinamentos práticos sobre análises químicas. A todos os meus professores e amigos de curso do Programa de Pós Graduação em Ciências Ambientais, principalmente a Claudia Hitomi Watanabe por toda ajuda e atenção. Tive o prazer de conhecer pessoas incríveis que contribuíram muito para minha vida. À minha família, que sempre acreditou em mim e nas possibilidades e maravilhas que a educação proporciona para um indivíduo e uma sociedade de modo geral. Aos meus colegas de trabalho que sempre me incentivaram durante fases difíceis. A cidade de Alumínio, que foi palco deste trabalho. vii “Temos de nos dar conta (...) que não há outro planeta ao qual recorrer, ou para o qual possamos exportar nossos problemas. Em vez disso, temos de aprender (...) a viver com nossos meios.” Jared Diamond viii SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO....................................................................... 15 1.1 Caracterização da área de estudo...................................... 17 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA.................................................. 19 2.1 Levantamento em campo..................................................... 21 2.2 IVA, IPMCA, IET e IQA.......................................................... 22 2.2.1 Variáveis do IVA.................................................................... 22 2.2.2 Variáveis do IPMCA............................................................... 23 2.2.3 Variáveis do IET..................................................................... 25 2.2.4 Variáveis do IQA.................................................................... 26 2.3 Uso do ICP-OES para a determinação de metais............... 26 2.4 Geoprocessamento e diagnóstico ambiental .................... 27 2.5 Vazão como um indicador hidrológico................................ 28 2.6 Parâmetros da água analisados........................................... 29 3 OBJETIVO.............................................................................. 34 3.1 Objetivos específicos............................................................ 34 4 MATERIAL E MÉTODOS....................................................... 35 4.1 Pontos amostrais e geração de mapas............................... 35 4.2 Determinação da vazão da área de estudo......................... 36 4.3 Equipamentos, reagentes e métodos utilizados................. 37 4.3.1 Preparação das amostras de metais totais e dissolvidos. 40 4.3.2 Cálculo do IPMCA.................................................................. 41 4.3.3 Cálculo do IET........................................................................ 41 4.3.4 Cálculo do IVA........................................................................ 42 4.3.5 Cálculo do IQA........................................................................ 42 4.4 Tratamento estatístico dos dados........................................ 43 5 RESULTADOS E DISCUSSÃO.............................................. 44 LISTA DE FIGURAS........................................................................ 09 LISTA DE QUADROS E TABELAS................................................ 11 LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS.......................................... 12 RESUMO.......................................................................................... 13 ABSTRACT...................................................................................... 14 ix 5.1 Geração de mapas da área de estudo.................................. 44 5.2 Determinação da vazão.......................................................... 46 5.3 Parâmetros in situ.................................................................. 48 5.4 Metais...................................................................................... 50 a. Cádmio.................................................................................... 52 b. Chumbo................................................................................... 52 c. Cobre....................................................................................... 53 d. Cromo...................................................................................... 53 e. Mercúrio................................................................................... 54 f. Níquel...................................................................................... 54 g. Zinco....................................................................................... 55 5.5 Fenóis e surfactantes............................................................ 56 5.6 Parâmetros físico-químicos e biológicos............................ 58 5.7 Determinação do IET, IPMCA, IQA e IVA............................. 60 5.8 Análise estatística dos resultados....................................... 64 6 CONCLUSÕES....................................................................... 69 7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS....................................... 70 ix LISTA DE FIGURAS Figura 1 – Localização do Córrego do Bugre na sub-bacia do rio Sorocaba........................................................................................................18 Figura 2 – Fluxograma das etapas da pesquisa............................................35 Figura 3 – Localização dos pontos amostrais................................................36 Figura 4 – Molinete Global Water FP 211......................................................37 Figura 5 – Espectrofotômetro ICP OES Agilent Séries 700...........................40 Figura 6 – Mapeamento do uso do solo da área de estudo.............................................................................................................45 Figura 7 – Mapeamento das curvas de nível da bacia hidrográfica do córrego do Bugre.........................................................................................................45 Figura 8 – Médias pluviométricas de Alumínio...............................................46 Figura 9 a) Representação das medidas determinantes da vazão no período de inverno. b) Representação das medidas determinantes da vazão no período de verão...............................................................................................................47 Figura 10 – Determinação sazonal de condutividade.....................................48 Figura 11 – Determinação sazonal de OD......................................................48 Figura 12 – Determinação sazonal de pH.......................................................49 Figura 13 – Determinação sazonal da temperatura........................................49 Figura 14 – Resultados sazonais de Pb total..................................................52 Figura 15 – Resultados sazonais de Pb dissolvido.........................................52 Figura 16 – Resultados sazonais de Cu total..................................................53 Figura 17 – Resultados sazonais de Cu dissolvido.........................................53 Figura 18 – Resultados sazonais de Cr total...................................................53 x Figura 19 – Resultados sazonais de Cr dissolvido..........................................54 Figura 20 – Resultados sazonais de Ni total....................................................54 Figura 21 – Resultados sazonais de Ni dissolvido...........................................54 Figura 22 – Resultados sazonais de Zn total...................................................55 Figura 23 – Resultados sazonais de Zn dissolvido..........................................55 Figura 24 – Determinação sazonal de fenóis...................................................56 Figura 25 – Determinação sazonal de surfactantes.........................................57 Figura 26 – Determinação sazonal de clorofila-a.............................................58 Figura 27 – Determinação sazonal de DBO.....................................................58 Figura 28 – Determinação sazonal de fósforo total..........................................59 Figura 29 – Determinação sazonal de nitrogênio total.....................................59 Figura 30 – Determinação sazonal de sólidos totais........................................59 Figura 31 – Determinação sazonal de turbidez................................................59 Figura 32 – Médias sazonais do IET.................................................................61 Figura 33 – Médias sazonais do IPMCA...........................................................61 Figura 34 – Médias sazonais do IQA................................................................61 Figura 35 – Médias sazonais do IVA.................................................................62 Figura 36 – Resultados sazonais da ACP para as componentes do IET..........64 Figura 37 – Resultados sazonais da ACP para as componentes do IQA........64 Figura 38 – Resultados sazonais da ACP para as componentes do IPMCA..65 Figura 39 – Resultados sazonais da ACP para as componentes dos parâmetros físico-químicos.................................................................................................65 Figura 40 – Mapeamento da qualidade da água do córrego do Bugre............67 xi LISTA DE QUADROS E TABELAS Quadro 1 – Variáveis componentes do IPMCA ............................................... 24 Quadro 2 – Equipamentos e reagentes utilizados ............................................ 39 Tabela 1 – Graus de ponderação do IVA ......................................................... 22 Tabela 2 – Graus de ponderação do IPMCA.................................................... 24 Tabela 3 – Classificação do nível de trofia segundo o cálculo de Carlson (1977) modificado por Lamparelli (2004) .......................................................... 25 Tabela 4 – Pesos dos parâmetros analisados pelo IQA. .................................. 26 Tabela 5 – Graus de ponderação do IQA ........................................................ 26 Tabela 6 – Resultados sazonais da vazão do córrego do Bugre ..................... 46 Tabela 7 – Valores sazonais de R² para os metais obtidos ............................ 51 Tabela 8 – Resultados sazonais dos limites de detecção (LD) e quantificação (LQ) para metais dissolvidos ...................................................... 51 Tabela 9 – Resultados sazonais dos limites de detecção (LD) e quantificação (LQ) para metais totais ............................................................... 51 Tabela 10 – Resultados sazonais de coliformes fecais .................................... 57 Tabela 11 – Valores sazonais da relação N:P.................................................. 62 xii LISTA DE ABREVIATURA E SIGLAS ACP = Análise dos componentes principais ANA = Agência Nacional de Água CBA = Companhia Brasileira de Alumínio CETESB = Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental CONAMA = Conselho Nacional do Meio Ambiente DBO = Demanda bioquímica de oxigênio EPA = Environmental Protection Agency IBGE = Fundação Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística ICP OES = Inductively Copled Plasma Optical Emission Spectometry IET = Índice de Estado Trófico IPT = Instituto de Pesquisas Tecnológicas IPMCA = Índice de variáveis mínimas para a proteção da vida aquática IQA = Índice de Qualidade das Águas IVA = Índice de Qualidade das Águas para Proteção da Vida Aquática e das Comunidades Aquáticas LD = Limite de detecção LQ = Limite de quantificação MMA = Ministério do Meio Ambiente OD = Oxigênio dissolvido pH = Potencial hidrogeniônico SAD = South America Datun SIG = Sistema de informação geográfica UGRHI = Unidade de gerenciamento de recursos hídricos UNT = Unidade nefelométrica de turbidez xiii TERSARIOL, P.; P. dos; S. Diagnóstico ambiental da bacia hidrográfica do córrego do Bugre em Alumínio – SP [dissertação]. Sorocaba (SP). PGCA - Programa de Pós Graduação em Ciências Ambientais. UNESP – Universidade Estadual Paulista; 2015. RESUMO O crescimento humano que vem ocorrendo após a Revolução Industrial e ao período do pós-guerra vem pressionando drasticamente os recursos naturais. Em Alumínio – SP, a grande concentração urbana deste município está adensada na sub-bacia do córrego do Bugre, comprometendo bastante a qualidade de suas águas, principalmente em perímetro urbano. Neste sentido, o diagnóstico ambiental é fundamental para o acompanhamento e compreensão do estado e da qualidade dos recursos naturais explorados e no auxílio da tomada de decisões. Este trabalho realizou, ao longo de um ano sazonal, o diagnóstico da qualidade da água em três pontos do córrego do Bugre através de parâmetros contemplados no IVA (Índice de Qualidade das Águas para Proteção da Vida Aquática e das Comunidades Aquáticas) e IQA (Índice de Qualidade as Águas) da CETESB. O primeiro ponto localiza-se na nascente (área com vegetação nativa) o segundo e terceiro estão situados em perímetro urbano. Os dados dos parâmetros foram analisados estatisticamente de acordo com a Análise dos Componentes Principais (ACP). Segundo as avaliações dos pontos, foram notáveis as variações da qualidade da água entre os três pontos analisados, as quais ocorreram devido as suas diferentes posições geográficas e também a influência da sazonalidade na concentração das substâncias poluentes. O segundo e terceiro ponto apresentaram níveis muito elevados de vários contaminantes, destacando-se o fósforo e nitrogênio totais, surfactantes, coliformes fecais e clorofila-a, além de alguns tipos de metais, como o cobre e chumbo. A ACP indicou que o IET (Índice de Estado Trófico) se relacionou principalmente com o fósforo, o IQA (Índice de Qualidade da Água) com o OD e IPMCA (Índice de Variáveis Mínimas para a Proteção da Vida Aquática) com a presença de surfactantes. Os resultados evidenciam a necessidade de recuperação de suas características físico-químicas e microbiológicas em perímetro urbano. Soluções como o tratamento de esgoto são indispensáveis para esta recuperação. O planejamento ambiental (amparado pelo zoneamento ambiental) no âmbito da tomada de decisões por parte do poder público torna-se crucial para que as medidas que visem a recuperação deste córrego sejam implantadas. Palavras-chave: diagnóstico, índices, qualidade e água. xiv TERSARIOL, P.; P. dos; S. Monitoramento e diagnóstico ambiental da bacia hidrográfica do córrego do Bugre em Alumínio – SP [dissertação]. Sorocaba (SP). PGCA - Programa de Pós Graduação em Ciências Ambientais. UNESP – Universidade Estadual Paulista; 2015. ABSTRACT The human growth that has occurred after the Industrial Revolution and the postwar period has been drastically pressing natural resources. Alumínio - SP, the major urban area of this municipality is condensed in the sub-basin of the Bugre stream, rather compromising the quality of its waters, especially in the urban area. In this sense, the environmental assessment is key to monitoring and understanding of the status and quality of exploited natural resources and aid decision making. This work conducted over a seasonal year, the diagnosis of water quality in three Bugre Stream points via parameters contemplated in IVA (the Water Quality Index for the Aquatic Life Protection and Water Communities) and IQA (Index Quality of the Waters) CETESB. The first point is located at the source (the area with native vegetation) the second and third are situated in urban area. Parameter data were statistically analyzed according to the Principal Component Analysis (PCA). According to the evaluations of points were notable variations in water quality between the three points analyzed, which occurred due to their geographical locations as well as the influence of seasonality in the concentration of pollutants. The second and third point showed very high levels of various contaminants, highlighting the phosphorus and total nitrogen, surfactants, fecal coliforms and chlorophyll-a as well as certain types of metals such as copper and lead. The ACP indicated that the IET (Trophic State Index) was related mainly with phosphorus, IQA (Water Quality Index) with the OD and IPMCA (Minimum Variable Index for the Protection of Aquatic Life) with the presence of surfactants. The results highlight the need for recovery of their physicochemical and microbiological characteristics in urban area. Solutions such as sewage treatment are essential for this recovery. Environmental planning (supported by environmental zoning) within the decision-making by the government becomes crucial for the measures for the recovery of this stream are implemented. Keywords: Diagnosis, indexes, quality and water. 15 1. INTRODUÇÃO O crescimento da população humana que ocorreu após a Segunda Guerra Mundial, exigiu uma maior demanda de consumo e, consequentemente, uma exploração mais acentuada dos recursos naturais, indispensáveis à garantia e manutenção da vida na Terra; como os recursos hídricos. O córrego do Bugre, que é um importante manancial para a bacia do rio Sorocaba, vem sofrendo ha pelo menos duas décadas com a poluição de suas águas, resultantes do intenso crescimento populacional somado a falta de um planejamento ambiental consistente. O impacto antrópico é caracterizado pelo lançamento (clandestino ou não) de esgoto doméstico sem nenhum tratamento neste curso hídrico, principalmente em perímetro urbano. De acordo com o diretor do Departamento Municipal de Planejamento e Obras de Alumínio apenas o esgoto industrial é tratado, o esgoto doméstico é despejado diretamente em dois cursos hídricos: o córrego do Bugre e o ribeirão Varjão (CRUZEIRO DO SUL, 2014). Os ecossistemas aquáticos acabam de uma forma ou de outra, servindo como reservatórios temporários ou finais de grande variedade e quantidade de poluentes descartados no ar, no solo ou diretamente nos corpos de água. Desta forma, a poluição do ambiente aquático, provocada pelo homem de forma direta ou indireta, mediante a introdução de substâncias inorgânicas ou orgânicas, produz efeitos deletérios tais como: prejuízo aos seres vivos; perigo a saúde humana; efeitos negativos às atividades aquáticas (pesca, lazer, entre outras) e prejuízo da qualidade da água com respeito ao uso na agricultura, indústria e outras atividades socioeconômicas (JUNIOR et al 2008). Segundo Refosco (1996), parte dos efeitos da poluição é neutralizada ou estabilizada pelo corpo receptor, dependendo da proporção da mistura (diluição) e do potencial de estabilização natural das águas. Mas tudo que ultrapassar essa capacidade devera ser eliminada através de tratamento adequado. Julio et. al (2008) afirmam que os esgotos domésticos contêm aproximadamente 99,9% de água, e apenas 0,1% de sólidos, os quais provocam a contaminação ou poluição das águas, gerando a necessidade de tratar esses esgotos. Embora o esgoto provoque tantos problemas como poluição, contaminação 16 bacteriana, o aparecimento de doenças, entre outros, seu tratamento inexiste na maior parte dos municípios brasileiros. O custo de instalação e manutenção é o maior empecilho à sua viabilização, alegam seus administradores, mesmo a rede coletora sendo uma solicitação frequente da comunidade, em virtude desta retirar o esgoto das portas das casas (AISSE, 2000). Os componentes tecnológicos atuais sugerem uma nova concepção de saneamento envolvendo o tripé formado pelo homem, a natureza e as obras físicas, sem que um dos aspectos predomine sobre os outros, fundamental para se atingir um patamar de dignidade social. Assim, dois aspectos são fundamentais para uma nova abordagem: a educação ambiental e a sustentabilidade do desenvolvimento humano (JULIO et. al. 2008). Nesta perspectiva, como ferramentas o monitoramento e diagnóstico ambiental auxiliam no sentido de acompanhar a qualidade e propor soluções mais precisas a determinados recursos. Com isso, é possível propor uma conscientização e mobilização da população em torno de seu meio ambiente, de modo a garantir a conservação dos recursos naturais sob diferentes tipos de uso e manejo. O principal objetivo deste trabalho foi realizar o monitoramento e diagnóstico ambiental do córrego do Bugre por meio do IVA (Índice de Qualidade das Águas para Proteção da Vida Aquática e das Comunidades Aquáticas) e IQA (Índice de Qualidade das Águas), visando apontar os níveis e parâmetros do estado de qualidade deste córrego através das variáveis apresentadas por estes índices. Como objetivos específicos, destacaram-se: o mapeamento temático de uso do solo e das curvas de nível da bacia hidrográfica do córrego do Bugre; as coletas de água em três pontos deste córrego; a medição da vazão do referente córrego no 3º ponto de coleta, próximo a sua foz; a determinação e elaboração de índices diagnósticos de qualidade (IET, IPMCA, IQA e IVA) relacionados à vida aquática e ao abastecimento público e a comparação dos resultados obtidos com os limites da Resolução CONAMA 357/05 para cursos hídricos de classe 3. 17 1.1 Caracterização da área de estudo. A formação administrativa de Alumínio teve início em 1942, quando assumiu a condição de distrito policial. Posteriormente, em 1980, foi transformado em distrito do município de Mairinque. O município foi criado em 1993. Sua origem e desenvolvimento econômico estão associados à Estrada de Ferro Sorocabana e à imigração japonesa (FUNDAÇÃO FLORESTAL, 2012). Faz fronteira com os municípios de Mairinque a leste e ao norte; Ibiúna ao sul; Votorantim a sudoeste e Sorocaba a oeste. O município de Alumínio possui 16. 839 habitantes e uma área territorial de 84 km², o que corresponde a uma densidade demográfica de 200,92 hab./km² (IBGE, 2010). Alumínio situa-se a 75 km da capital paulista, no eixo da Rodovia Raposo Tavares (SP - 270), e possui as seguintes coordenadas geográficas: latitude 23°32’6’’ S; longitude 47°15’40’’ W. Apresenta uma altitude média de 800 metros. De acordo com a classificação climática de Koppen, o tipo climático de Alumínio é o Cwa, que abrange toda a parte central do Estado e é caracterizado pelo clima tropical de altitude, com chuvas no verão e seca no inverno, com a temperatura média do mês mais quente superior a 22°C (CEPAGRI, 2013). A bacia hidrográfica do córrego do Bugre localiza-se praticamente em todo o perímetro urbano de Alumínio - SP, que está inserido na UGRHI 10 – Médio Tietê e Sorocaba, no Sudeste do Estado de São Paulo, especificamente compondo as sub-bacias do Alto e Médio Sorocaba (IPT, 2006). O município de Alumínio está inserido no Planalto Atlântico. O Planalto Atlântico é caracterizado geomorfologicamente como uma região de terras altas, em torno de 700 a 800 metros de altitude em média, correspondendo a um escudo de constituição geológica onde predominam rochas cristalinas de idades pré- cambrianas a cambro-ordovicianas, sendo a Unidade recortada por rochas intrusivas básicas e alcalinas de idade mesozoica a terciária (IPT, 1981). A unidade é recoberta por rochas sedimentares das bacias de São Paulo e Taubaté e limitada à Leste pela Província Geomorfológica Depressão Periférica composta pelas rochas sedimentares paleozoicas da Bacia do Paraná. Ressalte-se que a passagem entre as duas unidades (escudo/bacia) frequentemente encontra-se mascarada, não sendo prontamente perceptíveis seus limites. O Planalto Atlântico possui 13 Zonas Geomorfológicas, a saber, Planalto Atlântico, Planalto do Juqueriquerê, Planalto do 18 Paraitinga, Planalto da Bocaina, Médio Vale do Paraíba, Serra da Mantiqueira, Planalto do Alto Rio Grande, Serrania de São Roque, Planalto de Jundiaí, Serrania de Lindóia, Planalto de Ibiúna, Planalto de Guapira e Planalto do Alto Rio Turvo. Alumínio situa-se geologicamente na sub-bacia do Pirajibu, compondo a bacia hidrográfica do rio Sorocaba (figura 1) (IPT, 1981). Figura 1 – Localização do C. do Bugre na sub-bacia do rio Sorocaba. Fonte: SMITH et al. (2005) adaptado. A sub-bacia do Pirajibu posiciona-se junto à borda leste da Bacia Sedimentar do Paraná, ocupando em sua grande parte rochas cristalinas pertencentes à região de dobramentos sudeste, Faixa Ribeira, Bloco São Roque e hidrologicamente à Bacia do Médio Tietê/Sorocaba, região de ocorrência do grande sistema aquífero cristalino. As unidades litológicas constituintes do Bloco São Roque na sub-bacia compreendem principalmente os Grupos São Roque e Serra do Itaberaba formados predominantemente por metassedimentos e os Maciços Granitóides Sorocaba e São Francisco recobertos parcialmente por rochas sedimentares do Subgrupo Itararé (SILVA ET. al., 2003). 19 2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA A preocupação tardia com o meio ambiente e consequentemente com a situação dos recursos naturais é ainda um grande desafio para a sociedade e os governantes atuais. No cenário mundial, começou sistematicamente na década de 1970, com a criação da EPA (Estados Unidos, 1970), Conferências de Stocolmo (Suécia, 1972) e Tbilisi (Geórgia, 1976). No Brasil, a questão ambiental começou a ser melhor discutida na década de 1960, com a Lei do Código Florestal (4771/65), mas apenas nas décadas de 1980, com a Política Nacional do Meio Ambiente (6938/81) e 1990, com a Conferência das Nações Unidas para Meio Ambiente e Desenvolvimento (RIO-92), além da criação da Política Nacional de Recursos Hídricos (9433/97) que esta questão se manifestou de forma mais intensa, respectivamente. Ainda no cenário nacional, o Art. 2º da Política Nacional do Meio Ambiente (6938/81) (MMA, 2013), garante a preservação, melhoria e recuperação da qualidade ambiental propícia à vida, visando assegurar, no País, condições ao desenvolvimento socioeconômico, aos interesses da segurança nacional e à proteção da dignidade da vida humana. Em relação aos recursos hídricos, atualmente o Brasil possui um grande arcabouço jurídico, garantido pela Lei 9433/97 (MMA, 2013). No entanto estas políticas não são realizadas (além de exceções) de maneira harmônica entre os municípios, os estados e a união. Além disso, no contexto brasileiro, a maioria dos mananciais situados na zona urbana sofre com o descaso da administração pública e com o crescimento populacional. Existem muitos projetos de despoluição a jusante dos principais focos de despejo, nos rios principais, mas não ocorre uma preocupação evidente em se solucionar a raiz do problema, que são, dentre outros, os pontos de despejos industriais ou domésticos, clandestinos ou não a montante dos principais rios. O diagnóstico dos problemas ambientais torna-se indispensável para elaboração de um planejamento e na tomada de decisões mais eficazes. O planejamento ambiental do território (ou de uma bacia hidrográfica) transforma-se em um elemento tanto básico como complementar para o desenvolvimento 20 econômico e social e para a otimização do plano de uso, manejo e gestão de qualquer unidade territorial (SOARES, 2004). Segundo Santos (2004), inventário e diagnóstico de um planejamento ambiental, representam o caminho para compreender as potencialidades e as fragilidades da área de estudo, da evolução histórica de ocupação e das pressões do homem sobre os sistemas naturais. Também esclarecem sobre os acertos e os conflitos do uso da terra e os impactos passados, presentes e futuros. Estas avaliações consideram variações temporais, espaciais e escalares, em um processo de ir e vir, em diversas combinações. Formam-se retratos da área que comparados, somados e interpolados, ressaltam as principais características e fornecem indícios da dinâmica da região. Dependendo da linha metodológica utilizada, podem-se empregar unidades territoriais ou unidades de paisagem, ou zonas ou cenários. Espera-se, na realidade, compartimentar o espaço em unidades de planejamento e gerenciamento. A cada unidade deve corresponder um conjunto especifico de alternativas e ações. Ocorre frequentemente uma confusão entre os conceitos de planejamento, gerenciamento e zoneamento ambiental, como se fossem sinônimos. O planejamento leva em conta a tomada de medidas; o gerenciamento é o controle e o monitoramento de algo. Por fim, o zoneamento é o estabelecimento de zonas, ou seja, dentro do contexto ambiental o zoneamento é o ordenamento territorial em zonas homogêneas com potenciais ou fragilidades distintas. Dessa forma constata- se que o planejamento ambiental depende exclusivamente, do gerenciamento e do zoneamento (ZACHARIAS, 2006). O zoneamento ambiental, composto por um conjunto de metodologias (dentre elas o mapeamento temático de uso e ocupação do solo) é indispensável por exemplo na avaliação de potenciais áreas de risco, representando características tanto contínuas quanto dinâmicas da área de estudo. O gerenciamento ambiental podendo ser realizado sazonalmente através do monitoramento de análises físicas, químicas e biológicas do córrego do Bugre fornece uma avaliação temporária do da qualidade de suas águas. Ambos são contemplados pelo Estatuto da Cidade, que por sua vez é regido pelo Plano Diretor Municipal (obrigatório apenas em cidades com 20.000 habitantes ou mais). 21 2.1 Levantamento em campo A coleta é uma etapa muito importante para se avaliar uma área em questão, e deste modo, a amostragem deve ser realizada de forma precavida e técnica com o intuito de evitar a contaminação de amostras, e assim, ser representativo do corpo d’água amostrado (ANA, 2011). Segundo a Agência Nacional das Águas - ANA (2011), a coleta de amostras de água deve tomar alguns cuidados, como verificar a limpeza dos materiais que servirão de deposição e se certificar da ambientação dos mesmos com água do local, não contaminar as amostras com impurezas, dentre outras recomendações, e dependem de 3 três fatores: � Da matriz a ser amostrada, ou seja, se o corpo d’água é superficial ou não, se é tratado, entre outros; � Do tipo de amostragem, ou seja, se é amostra simples, composta ou integrada; � Dos ensaios a serem feitos posteriormente, ou seja, ensaios físico – químicos e microbiológicos. Para garantir a homogeneidade e representatividade do local de amostragem proposto, as ações a serem tomadas devem ser cuidadosamente planejadas. Atualmente dispõe-se de centenas de variáveis ou determinantes que podem ser empregados para caracterizar um corpo de água, envolvendo parâmetros físicos, químicos, microbiológicos, biológicos, toxicológicos e radiológicos. Esses parâmetros devem ser definidos com o conhecimento adequado do seu significado, abrangência, limitações, confiabilidade, referências para comparações e custos para sua obtenção. As combinações entre essas variáveis não permitem formular planos padrões. Cada caso deve ser estudado individualmente, sendo que os parâmetros e critérios mais empregados incluem os estabelecidos na legislação vigente (CETESB, 2011). As variáveis mencionadas sofrem alterações principalmente ao longo do espaço e do tempo. Para CETESB (2011), a intensidade dessas variações pode ser reduzida, por exemplo, à medida que o ponto de amostragem se afasta do ponto de lançamento. Portanto, para o estabelecimento do instante e da frequência de coleta 22 de amostras, deve-se conhecer a variabilidade temporal de cada parâmetro, por local de amostragem. A partir do perfil dessa variabilidade é possível estabelecer o programa de amostragem e o número de amostras que devem ser tomadas. Quanto maior o número de amostras investigadas, melhor será o conhecimento da variabilidade e, consequentemente, da estimativa do impacto ambiental. 2.2 IVA, IPMCA, IET e IQA. 2.2.1 Variáveis do IVA O IVA tem o objetivo de avaliar a qualidade das águas para fins de proteção da fauna e flora em geral, diferenciado, portanto, de um índice para avaliação da água para o consumo humano e recreação de contato primário. O IVA leva em consideração a presença e concentração de contaminantes químicos tóxicos, seu efeito sobre os organismos aquáticos (toxicidade) e duas das variáveis consideradas essenciais para a biota (pH e oxigênio dissolvido). Essas variáveis são agrupadas no IPMCA – Índice de Variáveis Mínimas para a Preservação da Vida Aquática e no IET – Índice do Estado Trófico de Carlson modificado por Toledo (1990). Desta forma, o IVA através dos graus de ponderação (tabela 1) fornece informações não só sobre a qualidade da água em termos ecotoxicológicos, como também sobre o seu grau de trofia (CETESB, 2007). Tabela 1 - Graus de ponderação do IVA Categoria Ponderação Ótima IVA ≤ 2,5 Boa 2,6≤ IVA ≤ 3,3 Regular 3,4 ≤ IVA ≤ 4,5 Ruim 4,6≤ IVA ≤ 6,7 Péssima IVA ≥ 6,8 23 2.2.2 Variáveis do IPMCA O IPMCA é composto por dois grupos de variáveis (quadro 1) 1) O grupo de variáveis essenciais (oxigênio dissolvido, pH e toxicidade). Para cada variável incluída no IPMCA, são estabelecidos três diferentes níveis de qualidade, com ponderações numéricas de 1 a 3 e que correspondem a padrões de qualidade de água estabelecidos pela Resolução CONAMA 357/05, e padrões preconizados pelas legislações americana (USEPA, 1991) e francesa (Code Permanent: Environnement et Nuisances, 1986), que estabelecem limites máximos permissíveis de substâncias químicas na água, com o propósito de evitar efeitos de toxicidade crônica e aguda à biota aquática (CETESB, 2007). 2) Grupo de substâncias tóxicas (cobre, zinco, chumbo, cromo, mercúrio, níquel, cádmio, surfactantes e fenóis). Neste grupo foram incluídas as variáveis que são atualmente avaliadas pela Rede de Monitoramento de Qualidade das Águas Interiores do Estado de São Paulo e que identificam o nível de contaminação por substâncias potencialmente danosas às comunidades aquáticas. Esses níveis refletem as seguintes condições de qualidade de água (tabela 2). Nível A: Águas com características desejáveis para manter a sobrevivência e a reprodução dos organismos aquáticos. Atende aos padrões de qualidade da Resolução CONAMA 357/2005 para águas classes I e II - (ponderação 1). As exceções são o Oxigênio Dissolvido (OD) para classe I cujo valor é =6,0 mg/L O2 e os Fenóis Totais. Nível B: Águas com características desejáveis para a sobrevivência dos organismos aquáticos, porém a reprodução pode ser afetada a longo prazo (ponderação 2). Nível C: Águas com características que podem comprometer a sobrevivência dos organismos aquáticos (ponderação 3). 24 Grupos Variáveis Níveis Faixa de variação Ponderação OD (mg/L) A ≥ 5 1 B 3 a 5 2 C < 3 3 pH A 6 a 9 1 Variáveis B 5 a < 6 e > 9 a 9,5 2 essenciais (PE) C < 5 e > 9,5 3 Toxicidade A Não tóxico 1 B Efeito crônico 2 C Efeito agudo 3 Cádmio (mg/L) A ≤ 0,001 1 B > 0,001 a 0,005 2 C > 0,005 3 Cromo (mg/L) A ≤ 0,05 1 B > 0,05 a 1 2 C > 1 3 Cobre (mg/L) A ≤ 0,02 1 B > 0,02 a 0,05 2 C > 0,05 3 Chumbo (mg/L) A ≤ 0,03 1 B > 0,03 a 0,08 2 C > 0,08 3 Substâncias Mercúrio (mg/L) A ≤ 0,0002 1 tóxicas (ST) B > 0,002 a 0,001 2 C > 0,001 3 Níquel (mg/L) A ≤ 0,025 1 B > 0,025 a 0,160 2 C > 0,160 3 Fenóis (mg/L) A ≤ 0,001 1 B > 0,001 a 0,050 2 C > 0,050 3 Surfactantes (mg/L) A ≤ 0,5 1 B > 0,5 a 1 2 C > 1 3 Zinco (mg/L) A ≤ 0,18 1 B > 0,18 a 1 2 C > 1 3 Quadro 1 – Variáveis componentes do IPMCA Tabela 2 - Graus de ponderação do IPMCA Categoria Ponderação Boa 1 Regular 2 Ruim 3 e 4 Péssima ≥ 6 A toxicidade é medida com base na avaliação das variáveis essenciais e do grupo de substâncias tóxicas. 25 2.2.3 Variáveis do IET. A eutrofização consiste no enriquecimento de um corpo d’água sendo a forma artificial um processo prejudicial ao sistema e que ocorre em um curto espaço de tempo. Este processo tende a comprometer a qualidade da água e do ecossistema por levar às seguintes consequências: redução nas concentrações de oxigênio dissolvido, provocando a morte de muitos organismos, incluindo peixes; proliferação da biomassa fitoplanctônica; aumento das populações de cianobactérias potencialmente tóxicas; proliferação de macrófitas aquáticas, podendo entupir tubulações; e outros problemas, como assoreamento e mau cheiro (TUNDISI; MATSUMURA-TUNDISI, 2008). O Índice do Estado Trófico (IET) tem por finalidade classificar corpos d’água em diferentes graus de trofia (tabela 3), ou seja, avalia a qualidade da água quanto ao enriquecimento por nutrientes e seu efeito relacionado ao crescimento excessivo das algas ou ao aumento da infestação de macrófitas aquáticas. Nesse índice, os resultados correspondentes ao fósforo total, IET (Pt), devem ser entendidos como uma medida do potencial de eutrofização, já que este nutriente atua como o agente causador do processo. A avaliação correspondente a clorofila-a, IET (CL), por sua vez, deve ser considerada como uma medida da resposta do corpo hídrico ao agente causador, indicando de forma adequada o nível de crescimento de algas que tem lugar em suas águas. Assim, o índice médio engloba, de forma satisfatória, a causa e o efeito do processo (CETESB, 2007). Tabela 3 - Classificação do nível de trofia segundo o cálculo de Carlson (1977) modificado por Lamparelli (2004) CLASSIFICAÇÃO DO IET Grau de trofia Min – Max Ultraoligotrófico 0 – 47 Oligotrófico 47 – 52 Mesotrófico 52 – 59 Eutrófico 59 – 63 Supereutrófico 63 – 67 Hipereutrófico > 67 26 2.2.3 Variáveis do IQA O IQA tem finalidade para atender ao abastecimento público. Pode ser calculado utilizando nove parâmetros (tabela 4), onde são estabelecidas curvas de variação de qualidade das águas (onde cada parâmetro tem um peso diferente do outro) de acordo com o estado ou a condição de cada um (CETESB, 2007). Tabela 4 – Pesos dos parâmetros analisados pelo IQA Parâmetros do IQA Pesos (w) OD (mg/L) 0,17 pH 0,12 DBO (mg/L) 0,1 Coliformes termotolerantes (NMP/100 ml) 0,15 Temperatura (ºC) 0,1 Turbidez (UNT) 0,08 Resíduo total (mg/L) 0,08 Fósforo total (mg/L) 0,1 Nitrogênio total (mg/L) 0,1 O IQA é um número entre 0 e 100, e suas ponderações estão representadas pela tabela 5 (CETESB, 2007). Tabela 5 - Graus de ponderação do IQA Classificação do IQA Categoria Ponderação Ótima 79 160000 >160000 >160000 >160000 P3 50.000 54.000 >160000 >160000 Figura 27 – Determinação sazonal de DBO. 59 Figura 28 – Determinação sazonal de fósforo total por pontos amostrais. Figura 29 – Determinação sazonal de fósforo total por pontos amostrais. Figura 30 – Determinação sazonal de sólidos totais por pontos amostrais. Figura 31 – Determinação sazonal de turbidez por pontos amostrais. 60 Os resultados de clorofila-a apresentaram-se abaixo do limite estipulado pela Resolução CONAMA 357/2007 de 60 µg/L para cursos hídricos de classe 3. Com relação aos coliformes fecais, para Resolução CONAMA 357/2005, o número máximo para cursos hídricos de classe 3 é de 4000 coliformes termotolerantes para cada 100 mL. Sendo assim, as amostras do P2 e P3 apresentaram níveis de coliformes fecais muito acima do permitido, para cursos hídricos de classe 3. Em todas as coletas dos pontos 2 e 3 a DBO5,20 apresentou-se acima dos limites estabelecidos pela Resolução CONAMA 357/2005, que estipula 10 mg/L para cursos hídricos de classe 3. No geral, as diferenças de temperaturas entre verão e inverno implicaram significativamente nas variações sazonais de coliformes fecais, da DBO e clorofila-a. Nos pontos 2 e 3, as variáveis de fósforo e nitrogênio apresentaram elevadas concentrações devido ao despejo de efluentes domésticos sem tratamento em perímetro urbano, com níveis muito superiores aos estabelecidos pela Resolução CONAMA 357/05 para recursos hídricos de classe 3. As amostras de outubro/2013 e abril/2014 de nitrogênio do P2 necessitaram serem diluídas em 50%, de modo que ambas extrapolaram os limites de detecção da metodologia utilizada. Todos os pontos amostrais em todas as coletas apresentaram valores de sólidos totais e de turbidez inferiores ao estabelecido pela Resolução CONAMA 357/2005, que estipula respectivamente 500 mg/L de sólidos totais e 100 UNT de turbidez como limites máximos para cursos hídricos de classe 3. Sampaio et. al (2007) obtiveram uma relação linear para a condutividade em função dos sólidos totais em águas residuárias de suinocultura e laticínio, menos para água doméstica residuária. 5.7 Determinação do IET, IPMCA, IQA e IVA Os resultados referentes ao IET (figura 32), IPMCA (figura 33), IQA (figura 34) e IVA (figura 35) seguem disponíveis abaixo. 61 Figura 32 – Médias sazonais do IET. Figura 33 – Médias sazonais do IPMCA. Figura 34 – Médias sazonais do IQA. 62 Figura 35 – Médias sazonais do IVA. A variação sazonal do IET não foi intensa entre os pontos 2 e 3, os quais se encontram hipereutrofizados. No entanto, no P1 a sazonalidade foi responsável pela mudança da categoria de mesotrófico (jul e out/ 13) para eutrófico (jan/14). Bello e Guandique (2011) obtiveram níveis semelhantes do IET entre 45,9 (abril) e 72,1 (dezembro) de 2009 no rio Ipanema, um importante afluente do rio Sorocaba. Em um lago localizado no parque Carlos Alberto de Souza no bairro Campolim em Sorocaba, Gouveia et. al (2014) demonstraram que sua água se encontra hipereutrofizada, apresentando IET 72,98. O nitrogênio foi considerado nos pontos 2 e 3, após o mês de abril/2014, o agente limitante para o crescimento de algas após as médias das análises de correlação com o fósforo (tabela 11), pois a relação nitrogênio/fósforo (N:P) foi menor do que 12. O fósforo foi considerado o agente limitante na correlação com o nitrogênio em todos os períodos analisados do P1, onde a relação N:P apresentou valores maiores do que 12. Quando a relação N:P é maior do que 12, o sistema indica excesso de nitrogênio e deficiência de fósforo (NASELLI-FLORES, 1999). Tabela 11 – Valores sazonais da relação N:P Amostras jul/13 out/13 jan/14 abr/14 P1 138,3 32 16 40 P2 15,24 9,48 10,5 10,82 P3 17,7 11,42 8,98 7,54 Os pontos 2 e 3 apresentaram, em todas as coletas qualidade péssima da água quanto ao IPMCA. O destaque fica por conta das variações sazonais do IPMCA no P1. Segundo os resultados de metais, houve grandes concentrações de chumbo nas amostras coletadas de janeiro e abril de 2014. 63 O P1 apresentou IQA bom em todas as análises realizadas, com valor mínimo de 64,7 em out/13 e máximo de 67,8 em jul/13. Os pontos 2 e 3 apresentaram IQA ruim em todas as análises. Bello e Guandique (2011) obtiveram níveis de IQA entre 40 e 80, onde os níveis mais elevados foram dos meses de baixa precipitação (julho 78 e agosto 79, respectivamente). Mesmo se encontrando impactado por elevada eutrofização, Gouveia et. al (2014) obtiveram um bom IQA (65,11) no lago analisado em Sorocaba. O IVA, índice que é composto pelo IET e IPMCA, permaneceu como regular em todas análises feitas no P1, ficando no limite máximo para a categoria ruim nos meses de outubro (2013) e janeiro (2014). O P2 e P3 apresentaram este índice ruim. A sazonalidade foi pouco decisiva para a avaliação deste índice, onde o principal fator de influência para mudanças de categorias entre os pontos foi o uso do solo. 5.8 Análise estatística dos resultados. Os gráficos abaixo representam os resultados das análises dos componentes principais referentes aos índices e perâmetros avaliados. Os resultados da ACP referentes à avaliação do IET (figura 36), IQA (figura 37), IPMCA (figura 38) e aos parâmetros físico-químicos (figura 39) estão dispostos logo a seguir. 64 Figura 36 - Resultados sazonais da ACP para as componentes do IET. Figura 37 - Resultados sazonais da ACP para as componentes do IQA. 65 Figura 38 - Resultados sazonais da ACP para as componentes do IPMCA. Figura 39 - Resultados sazonais da ACP para os parâmetros físico-químicos. Nos gráficos da ACP sobre as componentes do IET, IQA, IPMCA e dos parâmetros físico-químicos o eixo 1, composto principalmente pela relação entre os parâmetros e índices com os diferentes pontos amostrais, explicou em todos os 66 casos mais de 50% das análises realizadas. A porcentagem foi maior de 70% nos exemplos do IET, IQA, chegando a ser superior a 80% no caso dos parâmetros físico-químicos, o que demonstrou a grande influência do uso do solo sobre as amostras realizadas. Os elevados níveis do IQA estiveram mais relacionados à quantidade de OD presente no córrego, justificando em todas as coletas o P1 como melhor ponto para o Índice de Qualidade das Águas. O P2 e P3 em todas as avaliações apresentaram o IQA ruim, devido principalmente a grande presença de coliformes fecais, elevada DBO (acima de 10 mg/L), OD abaixo de 4 mg/L, além de concentrações de fósforo e nitrogênio totais muito acima do permitido para cursos hídricos de classe 3. As oscilações do IET estiveram muito relacionadas com as oscilações de nitrogênio e clorofila-a, mas principalmente de fósforo. A sazonalidade foi um fator determinante apenas para a variação do IET no P1, ponto que se encontra pouco impactado. O IPMCA, de acordo com as análises dos componentes principais, demonstrou uma aproximação muito grande com os níveis de surfactantes no córrego do Bugre, os quais sofreram grande influência da sazonalidade em suas concentrações devido ao aumento do volume de água em épocas mais quentes. Sobre a relação dos metais com a vazão, segundo Chiba et. al (2011) a contaminação pontual de metal (resíduos industriais, por exemplo) é mais evidente na época da seca. Este tipo de contaminação proporciona um fornecimento constante de metais na água. Durante os períodos de chuva, os níveis de metais em corpos d'água devem ser menores do que os níveis de metais em períodos de seca, devido à diminuição da concentração de metais pela elevação da vazão de rios e córregos. O P2 apresentou os piores índices de qualidade da água por estar mais próximo dos pontos de despejo de efluentes no perímetro urbano. Os resultados apontaram a sazonalidade e o uso do solo como dois fatores determinantes para as variações dos índices avaliados. No entanto, o uso do solo foi decisivo para a qualidade da água em todos os pontos (figura 39) e em todas as épocas do ano, demonstrando que as características contínuas (como o uso do solo) foram mais marcantes do que as características temporárias (sazonalidade) para determinação da qualidade da água. 67 Figura 40 – Mapeamento da qualidade da água do córrego do Bugre A elaboração do zoneamento e gerenciamento ambiental permitiu o desenvolvimento de uma análise ambiental mais complexa da bacia hidrográfica do córrego do Bugre. Ao observar a figura nota-se que a qualidade da água, de modo geral, se apresentou satisfatória desde sua nascente (a montante) mesmo atravessando o bairro de Itararé, até a principal concentração urbana de Alumínio, onde ocorrem os despejos de efluente doméstico sem tratamento, a jusante do córrego. Segundo Prado et al. (2003), o crescimento populacional representa uma das principais causas da degradação da qualidade da água de rios e reservatórios, visto que, há um aumento proporcional na produção de resíduos líquidos, que na sua maioria são lançados in natura nos corpos d’água. A existência de vida aquática complexa (como peixes) não foi verificada no córrego do Bugre em todas as coletas realizadas nos pontos 2 e 3, fato comprovado pelos resultados dos índices apresentados. Neste contexto, não foram realizados ensaios de toxicidade. De acordo com o IPT (2006), os principais problemas enfrentados pela UGRHI 10 são dentre outros a falta de dados e estudos sobre os recursos nesta região, falta de tratamento adequado de esgoto, perdas nos sistemas 68 de abastecimento, falta de medidas de conservação e proteção dos mananciais, comprometimento dos corpos d’água, eutrofização de recursos hídricos e mortandade de peixes. Diante do exposto, mesmo que Alumínio não tenha um Plano Diretor Municipal por ainda não possuir 20.000 habitantes, é pertinente (até por uma questão estratégica para o futuro do município) que o poder público deste município considere os dados deste trabalho referentes ao diagnóstico ambiental da bacia hidrográfica do córrego do Bugre. Para Zacharias (2006) uma das hipóteses de sua pesquisa sobre o zoneamento territorial de Ourinhos sugere que um trabalho de Zoneamento Ambiental só terá real eficácia se for além e alinhar-se com as legislações e diretrizes do Plano Diretor Municipal, por representar a Lei Orgânica maior, que rege o Estatuto da Cidade em prol do desenvolvimento sustentável, com políticas e gestões ambientais. Importante ressaltar que neste caso os dados advindos desta pesquisa só terão alguma relevância pública e social para o município de Alumínio se houver uma participação efetiva do poder público e da sociedade na tomada de decisões que tangem as problemáticas aqui apontadas. 69 6 CONCLUSÕES As ferramentas e métodos utilizados foram pertinentes para uma avaliação complexa da área de estudo. Diante da avaliação dos índices e parâmetros analisados, é possível inferir que a água do Córrego do Bugre vem apresentando em sua jusante (onde ocorre a maior concentração urbana) índices insatisfatórios de qualidade para cursos hídricos de classe 3. De acordo com as metodologias aplicadas, o uso do solo foi mais determinante do que a sazonalidade, pois o uso do solo representou características contínuas e a sazonalidade, características temporárias dos parâmetros da água. O despejo de efluentes domésticos e industriais em perímetro urbano fez com