I – diagnóstico



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I.4 - Qualidade da Água


Para a realização dos estudos da Qualidade da Água na bacia de Vargem das Flores foram utilizados os resultados disponíveis do programa de monitoramento operado pela Seção de Controle de Recursos Hídricos – SCRH da COPASA MG a partir de 1974, onde foram obtidas as informações de análises físico-químicas, bacteriológicas e hidrológicas.
Essas informações foram complementadas por pesquisas de campo, realizadas pelas diversas equipes envolvidas no PDA de Vargem das Flores, quando foram obtidas informações relativas ao uso e ocupação do solo urbano e rural, bem como identificados os estabelecimentos potencialmente poluidores localizados na área da Bacia. Informações relativas à distribuição da população urbana e rural, soluções adotadas para disposição de esgotos sanitários e dados relativos a criação animal e à utilização de fertilizantes e defensivos agrícolas também foram obtidos e disponibilizados durante essas pesquisas de campo.
Os dados e informações obtidos nessas fontes receberam tratamento estatístico, e as cargas de poluentes calculadas através da aplicação de fatores tradicionalmente indicados na bibliografia internacional, adaptados às condições características da bacia estudada.
A divisão das sub-bacias analisadas e os estágios de amostragem operadas pela COPASA-MG estão mostradas na Figura 4.1.

Figura 4.1-equivale a desenho 1 do anexo 3.



I.4.1 - Caracterização da Condição da Qualidade da Água


Em termos do pH as águas da região registram valores médios mensais pouco variáveis. Nas sub-bacias onde as cargas de poluição são menos significativas (Batatal, Laje, Morro Redondo e Bela Vista) os valores de pH mantêm-se em torno de 7,0, enquanto que naquelas sujeitas a cargas de poluentes mais acentuadas os valores são mais elevados, mantendo-se na faixa de 7,5. A nível da superfície do lago, o pH também mantém-se em torno de 7,5, enquanto no hipolímnio (camada de fundo) essa faixa é mantida entre junho e outubro, observando-se depois desse período uma queda para 7,0.
A dureza e a alcalinidade são baixas, indicadores que, em conformidade com a condutividade elétrica, indicam águas com baixas concentrações de sais dissolvidos. Observam-se valores mais baixos nas sub-bacias com menor carga de poluentes, enquanto naquelas sujeitas a cargas maiores os valores são mais elevados. No córrego Água Suja e no ribeirão Betim observa-se um aumento das médias mensais a partir de agosto, permanecendo em torno de 100 S/cm a 180 S/cm até novembro, o que deve estar associado à contaminação das águas pelo escoamento superficial. Deve-se destacar ainda a elevação das médias anuais entre os anos de 1990 a 1995.
A cor é relativamente alta em todos os tributários, enquanto a turbidez é baixa nos córregos com menor carga de poluentes e mais expressivas no córrego Água Suja e ribeirão Betim, provavelmente como reflexo do uso e ocupação do solo nessas sub-bacias.
Quanto ao fosfato, os córregos Batatal e Laje apresentam média em torno de 60 gP/l, o córrego Morro Redondo de 62 gP/l, o Bela Vista de 149 gP/l, o Água Suja 170 gP/l e o ribeirão Betim 213 gP/l. No fluxo residual a média geral é de 77 gP/l, também considerada elevada, uma vez que o recomendável para águas que alimentam reservatórios é de 50 gP/l.
O Nitrogênio Amoniacal é baixo nos tributários cujas bacias apresentam menor densidade de ocupação, observando-se no córrego Água Suja e ribeirão Betim elevação destes valores, sendo as maiores concentrações observadas entre o período crítico de vazão e o início das chuvas.
Os níveis de nitrato são inexpressivos, o que é um indicativo da ocorrência de algum fenômeno de inibição dos processos de nitrificação, especialmente no ribeirão Betim e córrego Água Suja.
A Demanda Bioquímica de Oxigênio- DBO é baixa em todos os tributários. Mesmo no córrego Água Suja e ribeirão Betim, que apresentam médias mensais mais elevadas, estes teores parecem pequenos, se considerado o potencial de produção de material orgânico nas sub-bacias. Apesar desta constatação, no córrego Água Suja, verificou-se forte tendência de elevação nas concentrações médias no período 1990 a 1995.
O oxigênio dissolvido – OD é sempre superior a 6,0 mq/l no Fluxo Residual, enquanto que para os tributários estes valores variam entre 4,0 mg/l e 65mg/l, observando-se forte tendência de piora deste parâmetro no período monitorado.
Os teores de fósforo total e fósforo solúvel, embora elevados se comparados aos limites admissíveis para as águas de Classe I, não diferem dos normalmente observados em outros cursos d’água da bacia hidrográfica do rio Paraopeba, estando associados às características geológicas da região. Valores mais acentuados observados no ribeirão Betim refletem o estado precário de proteção ambiental da sub-bacia.
Quando analisado o reservatório, verifica-se que, a partir das variações das médias de temperatura tomadas em 3 profundidades distintas, este se mantém estratificado a maior parte do ano, ocorrendo circulações no período do inverno. Considerando o corpo principal do reservatório, próximo ao barramento, as águas de superfície apresentam baixa condutividade elétrica, embora pouco superior à observada nos tributários não contaminados por poluentes. Nas cotas de fundo, estes valores também são baixos, ocorrendo elevação no período de maior estabilidade térmica. Quando ocorrem circulações de inverno, há uma queda acentuada dos mesmos. Como tendência verifica-se a elevação das médias no período observado.
A cor e a turbidez são muito baixas na superfície, sendo que no hipolímnio (camada de fundo) o comportamento da cor é análogo ao da condutividade elétrica. Para este parâmetro também se observa tendência de elevação entre 1974 e 1995.
A média de fosfato total na superfície é de 37 gP/l e de 147 gP/l no fundo. Esperava-se um teor mais elevado de fosfatos nas águas hipolimnétricas, porém a média observada na superfície é superior ao recomendado para se evitar problemas de eutrofização (25 gP/l). Há indicação de disponibilidade desse nutriente nas águas, o que é incomum em ambientes lacustres, onde as algas normalmente promovem o seu rápido consumo.
Existe disponibilidade de nitrogênio amoniacal na superfície do lago, porém as médias mensais são inferiores a 0,8 mg/l. Valores mais elevados são observados no período de circulação, em decorrência da mistura de águas. O comportamento no hipolímnio é análogo ao da cor e condutividade elétrica. Também para este parâmetro observa-se aumento das concentrações médias anuais no período estudado.
As médias mensais de nitratos são baixas, indicando, contudo, uma pequena disponibilidade na superfície. A DBO e a DQO são irrelevantes em todas as camadas.
O comportamento do Oxigênio Dissolvido é típico dos lagos estratificados, com nível de oxigenação muito bom nas águas de superfície. No fundo as médias mensais de OD somente são inferiores a 2,0 mg/l no período de novembro a maio, embora fossem esperadas concentrações próximas a zero.
O ferro total e ferro solúvel são relativamente baixos na superfície e elevados no fundo, onde têm comportamento idêntico ao da condutividade elétrica e nitrogênio amoniacal. Nesse caso, os teores mais elevados de ferro estão associados à ausência de oxigênio na camada de águas profundas. Figuras 4.2 e 4.3.
Com relação às análises hidrobiológicas, à nível de fitoplâncton, observa-se um ambiente rico, com elevada diversidade e densidades, normais, senão baixas. Embora a variação sazonal seja pouco significante, a densidade média é mais expressiva no mês de janeiro, ocasião em que a diversidade média é menor. A participação relativa dos principais grupos de fitoplâncton é praticamente invariável, predominando o grupo CHLOROPHYTA.
No perfil de amostragem correspondente ao corpo principal do reservatório, as médias mensais da Clorofila “a” é são 3,51 g/l, enquadrando-se na faixa indicada para ambientes

Figura 4.2-equivale a figura 69 exemplo de situação do lago


Figura 4.3-(Figura 70-Situaçào do lago)

oligotróficos. Nos braços do córrego Água Suja e ribeirão Betim, as médias gerais são,respectivamente, 4,52 g/l e 4,10 g/l. Esses últimos valores correspondem à faixa mínima de ambientes mesotróficos.


O desenvolvimento do Zooplâncton é similar ao do fitoplâncton, ressaltando-se que, neste caso, a diversidade é ainda mais acentuada.
A avaliação conjunta dos resultados das análises hidrobiológicas e de fosfatos totais revela que existe disponibilidade deste nutriente, porém que este não está sendo utilizado pelos organismos aquáticos. Existe portanto a possibilidade do fósforo estar complexado com outros elementos, provocando sua imobilização no meio aquoso. Como verificam-se teores acentuados de ferro, e como existe afinidade iônica entre estes elementos, o fósforo, embora presente no ambiente, possivelmente se encontra em estado de complexos ferrosos, o que o torna indisponível para os organismos.
Sendo esta hipótese verdadeira, deverá haver acúmulo de fósforo no fundo do reservatório e, caso ocorram alterações no atual equilíbrio existente, como a elevação do pH, podem liberar o fósforo para consumo pelos organismos aquáticos. Este aspecto é de particular importância para o reservatório de Vargem das Flores, visto ser pequena a capacidade de tamponamento de suas águas, o que favorece a elevação do pH a partir de alterações externas pouco significativas. O próprio aumento da produtividade do fitoplâncton pode provocar essa elevação e criar condição de total descontrole. Figura 4.4

I.4.2 - A Qualidade da Água Frente ao Enquadramento na Classe I


A Deliberação Normativa COPAM Nº 14/95 enquadrou o reservatório de Vargem das Flores, assim como os seus tributários, na Classe I, em termos de qualidade de água.
A partir dos parâmetros incluídos no programa de monitoramento operado pela COPASA MG foram avaliadas as conformidades da condição de qualidade das águas com os padrões da Classe I. Verificou-se que, em relação ao padrão legal da classe, diversos parâmetros apresentaram inconformidades, sendo que em termos percentuais estas inconformidades variaram significativamente entre os tributários e o reservatório.
Deve-se observar que para parâmetros como cor, OD, DBO, fosfato, ferro solúvel e manganês, os padrões de Classe I são muito restritivos para cursos d’água situados em bacias hidrográficas onde o nível de urbanização é intenso e mesmo para águas quentes, de regiões de clima tropical.
A análise global em termos de estações de amostragem, indica que o índice de inconformidade nas águas do epilímnio do reservatório é sempre inferior a 10%. Nos tributários esse índice é muito elevado, principalmente no ribeirão Betim e nos córregos Água Suja e Bela Vista. Nos dois primeiros, a não conformidade alcança percentuais superiores a 50%, ou seja, mais da metade das análises dos parâmetros considerados deixaram de atender ao limite da Classe I. Figura 4.5.

Figura 4.4 (Fitoplancton) Figura 74


Figura 4.5-(desenho número 3 do Anexo 2) não existe

I.4.3 - Avaliação do Potencial Poluidor das Águas


Para a avaliação do potencial poluidor de águas da Bacia foram incorporadas todas as informações disponíveis relativas a ocupação e atividades existentes, às quais se agregaram os dados levantados pelas diversas equipes envolvidas no PDA relativos ao Uso e Ocupação do Solo Urbano e Rural, levantamento de empreendimentos potencialmente poluidores, sistemas de tratamento de efluentes existentes e sua eficácia na remoção de poluentes, distribuição da população, tipos de lançamento, etc.
No que diz respeito aos setores industriais e de prestação de serviços instalados na Bacia, foram estimadas as cargas de poluentes geradas por 61 empreendimentos, que se caracterizam por serem, em sua maioria, de pequeno e médio porte, destacando-se os postos de gasolina com lava-jato, indústrias metalúrgicas, indústrias mecânicas e de alimentos.
Observa-se que estes empreendimentos geram 211,40 Kg/dia de DBO, equivalente a 8% da carga de DBO de uma população de 70.000 habitantes, número aproximado de residentes na área da Bacia. Em termos de carga de poluição real, considerando os sistemas de tratamento de efluentes existentes, sua eficiência na remoção de poluentes, tipos de lançamento e sistema de coleta de esgotos, estima-se que a carga real de DBO gerada por esses empreendimentos é de 72,08 Kg/dia de DBO. A redução em 66% da carga potencial de DBO deve-se, principalmente, ao fato de não existir ainda rede de coleta de esgotos em toda a área da Bacia, sendo muito disseminado o uso de fossas. Figura 4.6.
A carga de esgotos sanitários lançada nos cursos d’água na área da Bacia foi caracterizada a partir das informações sobre a ocupação e a solução adotada para o esgotamento sanitário dos diversos bairros existentes, tendo como base a pesquisa de campo realizada pela equipe de Uso e Ocupação do Solo. Foram também estimadas as cargas de poluidores dos esgotos sanitários no meio rural. A avaliação das cargas difusas de poluição foi feita a partir dos resultados do Mapeamento de Uso e Ocupação do Solo e Cobertura Vegetal. Figuras 4.7 e 4.8. Os fatores de emissão utilizados no cálculo das cargas poluentes de esgotos sanitários, urbanos e rurais estão mostrados na Tabela 4.1 Para as fontes foram adotados os fatores normalmente indicados na bibliografia pertinente, mostrados na Tabela 4.2.
Tabela 4.1-Fatores de Emissão Utilizados nos Cálculos de Poluentes

Bacia de Vargem das Flores- Junho de 1997



Fonte




Poluentes (g/hab.dia)







DBO5,20ºC

Ntotal

NH3

P.

Esgotos Sanitários Urbanos

36,0

10,2

6,0

0,31

Esgotos Sanitários Rurais

23,0

2,8

1,1

0,31

Tabela 4.2- Fatores Adotados para as Fontes

Bacia de Vargem das Flores- Junho de 1997

Fonte

Fatores (Kg/ha.ano)




Fósforo Total

Nitrogênio Total

Matas e Florestas

0,1

3,0

Áreas Rurais

0,5

5,0

Áreas Urbanas

1,0

5,0

Figura 4.6-(Aqui Fig. 79 – Perfil dos Empreendimentos Poluidores)


Figura 4.7-(Desenho 4 anexo 3)


Figura 4.8-Desenho 5 anexo 3
Estes fatores foram ajustados às condições atuais da bacia em estudo, tendo como base o monitoramento de águas operado pela COPASA MG, de forma a se produzir fatores mais realistas. Para tanto foi construído um sistema de equações cuja forma geral é a seguinte:
Mp =Am.Fm + Ar. Fr. + Au. Fu + H. Fh.


Mp

=

massa média de fosfato total (Kg) = QMLP.Cp

QMLP

=

vazão média de longo período (m3/ano)

Cp

=

concentração média de fósforo total (Kg/m3)

Am

=

Área de Matas e Florestas (ha)

Ar

=

Área Rural (há)

Au

=

Área Urbanizada (há)

H

=

População cujos esgotos são lançados no curso d’água (hab)

Fm

=

Fator de geração de fósforo para matas e florestas (kg/ha.ano)

Fr

=

Fator de geração de fósforo para áreas rurais (Kg/ha.ano)

Fu

=

Fator de geração de fósforo para áreas urbanizadas (Kg/ha.ano)

Fh

=

Fator de geração de fósforo para esgotos sanitários (Kg/hab.ano)

I.4.3 - Capacidade Assimiladora de Poluentes


Para avaliação da capacidade assimiladora das águas utilizaram-se modelos de qualidade de água, com ênfase para as águas represadas, uma vez que o objetivo do PDA Vargem das Flores é a manutenção do reservatório em nível de qualidade compatível com os usos pretendidos. Para os estudos realizados, adotou-se o Modelo Hidráulico de Mistura Completa, detalhado no Anexo B do relatório temático.
A capacidade assimiladora de matéria orgânica em águas represadas foi definida a partir da suposição básica de que, para manter o ambiente em equilíbrio, é necessário que a quantidade de substâncias orgânicas, medidas em termos do consumo de oxigênio, lançada nas águas seja no mínimo igual à capacidade natural de produção de oxigênio pelo meio, tanto pela reaeração atmosférica quanto pela fotossíntese.
Para se manter as águas represadas com uma concentração de DBO5,20ºC de 3,0 mg/l (limite superior da Classe I), a carga admissível de DBO5,20ºC será de 5,7 t/dia, o que corresponde a uma população de 155.000 hab. No entanto, nessa situação, os afluentes do reservatório manteriam uma concentração de 44, 2 mg/l, ultrapassando em muito os limites da Classe I, no qual estes cursos d’água também estão enquadrados. Para atender a essa exigência legal, considerando a vazão média de longo termo de 1,27 m3/s, a carga máxima de DBO5,20ºC deverá ser de 0,3 t/dia ou 9.159 hab.
O fato dos tributários também terem sido enquadrados na Classe I é um elemento de extrema restrição, se considerarmos que a população atual residente na área da Bacia é de aproximadamente 72.000 hab. Tendo em vista que as concentrações urbanas mais expressivas da Bacia situam-se exatamente na cabeceira dos cursos d’água, onde as vazões são extremamente baixas, a situação torna-se ainda mais crítica.
Entretanto, se não consideram-se as limitações impostas pelo enquadramento das águas em Classe I, verifica-se que no reservatório os índices de oxigenação são muito bons na superfície. Na camada de fundo, como é normal em reservatórios estratificados, o oxigênio permanece em níveis muito baixos senão ausentes, em um considerável período do ano. Uma vez que são necessários em média, 4 meses para o consumo do oxigênio introduzido nesta camada do hipolímnio quando das circulações de inverno, confirmam-se a presença quase que inexpressiva de materiais orgânicos nessas águas.
No que se refere ao fósforo, as cargas máximas estão sempre associadas ao nível de tropia. Entretanto, o enquadramento deste parâmetro é ainda uma tarefa difícil, visto que não existem estudos consistentes para balizar estes limites. A adoção de limites sugeridos pelo EPA são adequados para lagos de climas temperados e inadequados para os lagos quentes tropicais em que ocorre uma distribuição mais homogênea dos complexos de fósforo, resultando em maior capacidade assimiladora desse nutriente.
A adoção da metodologia proposta pelo Programa Regional CEPIS/HPE/OPS é mais adequada ao reservatório de Vargem das Flores, sendo que, se adotada, a análise dos resultados obtidos pelo programa de monitoramento operado pela COPASA MG indica uma condição de qualidade boa, característica de um ambiente oligotrófico ou intermediário entre o estado oligotrófico e mesotrófico.
Entretanto, mesmo utilizando a classificação do CEPIS, as restrições impostas pelo enquadramento das águas na Classe I ainda se apresentam como restritivas para Vargem das Flores. Tal situação ocorreria também caso o enquadramento fosse de Classe II, devendo-se ressaltar que os processos de depuração natural ocorrentes, se tem efeito significativo sobre a DBO, pouco afetam o fósforo, que, em pequenos cursos d’água, comportam-se quase que como um elemento conservativo.
As avaliações realizadas de capacidade assimiladora de poluentes levaram à conclusão de que a carga máxima admitida para o fósforo total é de 4.919 Kg/dia, equivalente a uma população de 44.718 hab., portanto já inadequada à situação atual. Nessas condições, se avaliado sob o aspecto de manutenção de qualidade das águas do reservatório, o fósforo é o elemento limitante do desenvolvimento da região.
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