companhia riograndense de saneamento corsan superintendência de tratamento - sutra departamento de...

Companhia Riograndense de Saneamento

CORSAN

Superintendência de Tratamento - SUTRA

Departamento de Ensaios e Apoio Laboratorial - DEAL

Doze anos na saúde de um Doze anos na saúde de um rio: evidências estatísticasrio: evidências estatísticas

Autores:Regina Dalle Grave Schmitt

Andréa Vidal dos AnjosPatrícia Klaser Biasoli

Perfil da CORSANPerfil da CORSAN• Abrangência no Estado- nº municípios- população atendida com abastecimento- população atendida com esgoto

• Número de sistemas- ETAs- ETEs- Poços

• Controle de Qualidade- Laboratórios no Interior do Estado- Laboratório Central - DEAL

O trabalho apresenta análise estatística dos dados analíticos gerados pelo Laboratório Central da CORSAN no período de 1989 -

2000.

• Parâmetros:cor, turbidez, pH, alcalinidade, dureza,

cloretos, OD, DBO, DQO, fósforo-orto, fósforo-total, nitratos, nitritos, nitrogênio amoniacal, ferro total, manganês, sólidos totais, sulfatos,

metais pesados, coliformes totais e Escherichia coli (E. coli)

Os três municípios fazem parte da Região Metropolitana de Porto

Alegre - RS.

Estes dados referem-se aos três pontos de captação da CORSAN no Rio Gravataí:

- Gravataí- Alvorada- Cachoeirinha

Características do manancialCaracterísticas do manancial:

• 39 km de curso desde as nascentes no divisor de águas com o Rio dos Sinos, seguido pelo Banhado Grande, trecho médio e trecho inferior até a foz.

• Baixa declividade com trechos quase horizontais.

• Baixa capacidade de regulação de vazões.• Sujeito a alagamentos, erosão das

margens e estiagens.

A Região Bacia do Rio Gravataí é constituída por:

Município Área da Bacia(km2)

% da Área daBacia

Alvorada 72,9 100,0Cachoeirinha 35,9 82,2Canoas 24,1 18,4Glorinha 336,0 99,9Gravataí 406,0 84,8Porto Alegre 86,1 17,4Santo Antônio da Patrulha 457,0 42,7Taquara 31,2 7,0Viamão 561,0 37,5Área da Bacia Hidrográfica 2010,2 km2

Fonte: Comitê Gravataí

As áreas urbanizadas estão concentradas na parte inferior do rio, onde, portanto, há maior população.

A população total da bacia é de1.184.811 habitantes.

(Censo 2000).

• rebanho bovino

• rebanho ovino

• efetivo de galinhas

• lavouras de arroz(Censo IBGE 2000)

AtividadesAtividades AgropecuáriasAgropecuárias

Principais atividades na Bacia:Principais atividades na Bacia:

Atividades urbano-industriaisAtividades urbano-industriais

• Indústria extrativa

• Indústria de transformação

• Total de unidades : 5350(Censo IBGE 2000)

Principais atividades na Bacia:Principais atividades na Bacia:

Lançamentos:Lançamentos:

• Esgotos cloacais, pluviais e industriais

• Águas de irrigação de arroz

• Lixo

• Pocilgas / aviários

Usos das águas do rio:Usos das águas do rio:

• Captação para abastecimento público

• Captação para uso industrial

• Captação para agricultura

• Recreação

• Navegação

Outros problemas:Outros problemas:

• Erosão / Assoreamento

• Alagamentos freqüentes

• Estiagens prolongadas

Metodologia• Pontos de coleta:- 3 captações da CORSAN

• Período: 1989 - 2000

• Freqüência: Mínima mensal- 183 coletas por ponto ( 13.000 dados )

• Métodos analíticos : Standard Methods

• Estatística: Software SPSS for Windows 8.0

Ferramentas estatísticasFerramentas estatísticas

• Estatísticas descritivas• Gráficos de linhas• Gráfico de barras• Diagrama de caixas (Box-plot)• Teste t• Gráficos de dispersão (Scatter-plot)• Análise de variância (ANOVA One_Way)• Comparações múltiplas de médias (Tukey,

Dunnett T3)• Teste de mediana

Estatísticas DescritivasEstatísticas Descritivas

Desvio Coef. dePadrão Variação

Cor 558 148,1 140 61,9 17 450 0,42Turbidez 560 31,72 25,0 26,67 3,3 253 0,84Alcalinidade 560 22,11 17,0 19,01 0,0 165,0 0,86Dureza 560 21,42 18,0 13,01 8,0 179,0 0,61OD 553 4,09 4,0 2,01 0,0 11,0 0,49DQO 560 29,05 27,0 12,82 8,0 127,0 0,44Fósforo-orto 360 0,132 0,1 0,228 0,0 2,1 1,72Fósforo-total 560 0,207 0,1 0,307 0,0 2,9 1,49Nitratos 559 0,26 0,2 0,19 0,0 1,9 0,75Nitrog.Amon. 556 1,19 0,3 2,49 0,0 19,0 2,08Sólidos Totais 555 118,1 104,0 66,2 27 1196 0,56Temperatura 535 21,5 22 4,9 10 39 0,23DBO 554 3,02 1,8 3,78 0,2 39,0 1,25Cloretos 560 9,3 8,0 7,0 0,0 44,0 0,75pH 560 6,68 6,7 0,37 3,4 8,1 0,05Nitritos 558 0,0226 0,011 0,0313 0,000 0,289 1,38Ferro 559 2,48 2,3 1,47 0,0 19,0 0,60Manganês 560 0,110 0,07 0,106 0,00 0,90 0,96Sulfatos 280 5,52 4,6 4,05 0,9 39,0 0,73

Mínimo MáximoN Média Mediana

• Nitrogênio amoniacal e nitritos têm médias e medianas iguais nos pontos de Alvorada e Gravataí, mas em Cachoeirinha ocorre um salto no NH3, DBO, NO2, por exemplo.

Estatísticas Descritivas de Alvorada

Desvio Coef. dePadrão Variação

Fósforo-orto 0,044 0,04 0,031 0,72Nitrog.Amon. 0,29 0,2 0,39 1,35Nitritos 0,0173 0,008 0,0229 1,33

Estatísticas Descritivas de Gravataí

Média Mediana Desvio Coef. dePadrão Variação

Nitrog.Amon. 0,29 0,2 0,32 1,11Nitritos 0,0157 0,008 0,0208 1,33Manganês 0,099 0,07 0,086 0,87

Estatísticas Descritivas de Cachoeirinha

Média Mediana Desvio Coef. dePadrão Variação

Nitrog.Amon. 3,09 1,5 3,69 1,19DBO 5,68 3,8 5,50 0,97Nitritos 0,0352 0,023 0,0422 1,20

Média Mediana

ResultadosResultados

Quadro – Comparação entre média e mediana anuais de cor e sólidostotais para Cachoeirinha - 1989

Parâmetro Máximo Mínimo 1ª Média Mediana 2ª Média

Cor 350 45 124 100 90

Sólidos totais 453 86 167 129 125

Média / Mediana

Gráfico comparativo de curvas de média e mediana para o parâmetro cor, 1989 - 2000

COR

90

110

130

150

170

190

1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000

mg

/L P

t

Média

Mediana

Uso da escala logarítmicaPara parâmetros de mesma unidade mas com resultados

em faixas de concentração muito distantes.

OD - DQO - DBO - MEDIANAS

1,0

10,0

100,0

1989 1991 1993 1995 1997 1999

OD

DBO

DQO

Diagrama de Caixas (Box-Plot)

185179190N =

PONTO

GravataíCachoeirinhaAlvorada

DB

O

50

40

30

20

10

0

-10

518532519477474405457546505525388

330258

336299204199232

331208

192

13239129421251371331617414719124161160851713190

187182191N =

PONTO


CL

OR

ET

OS

50

40

30

20

10

0

-10

508443480

533

460505459

285253238316331332

373193286344206204275192

191145

136106

161

8887

184180189N =

PONTO


OD

12

10

8

6

4

2

0

-2

505

331

187182191N =

PONTO


DQ

O

140

120

100

80

60

40

20

0

508411376

387

389

333208199207194206

193205226204

218234

192

84

16

Gráficos de Linha

Em Cachoeirinha é sempre mais elevado (antes oudepois do CONAMA) do que em Alvorada e Gravataí

Mês

dez

nov

out

set

ago

jul

jun

mai

abr

mar

fev

jan

Média

Nitro

g. A

mon.

20

10

0

PONTO*CONAMA

Alv - antes

Alv - depois

Cach - antes

Cach - depois

Grav - antes

Grav - depois

Mês

dez

nov

out

set

ago

jul

jun

mai

abr

mar

fev

janM

édia

DQ

O

120

100

80

60

40

20

0

PONTO*CONAMA

Alv - antes

Alv - depois

Cach - antes

Cach - depois

Grav - antes

Grav - depois

1 - Médias mensais, ponto a ponto, antes / depois do CONAMA

É possível observar-se sazonalidade nos seguintesparâmetros:• cor• alcalinidade ESTIAGEM: Nov a Maio• dureza CHEIA: Jun a Out

• fósforo• nitrogênio amoniacal• DBO• OD• temperatura

Gráficos de LinhaGráficos de Linha

2 - Médias mensais, ponto a ponto, 1989 a 2000

Gráficos de Linha

MES

deznovoutsetagojuljunmaiabrmarfevjan

Média

OD

8

7

6

5

4

3

2

1

PONTO

Alvorada

Cachoeirinha

Gravataí

MES

deznovoutsetagojuljunmaiabrmarfevjanM

édia

TE

MP

ER

AT

UR

A

30

28

26

24

22

20

18

16

14

12

PONTO

Alvorada

Cachoeirinha

Gravataí

Gráficos de Linha

MES


Média

FO

SF

_O

,8

,6

,4

,2

0,0

PONTO

Alvorada

Cachoeirinha

Gravataí

MES


Média

NIT

RO

G. A

MO

N.

8

6

4

2

0

PONTO

Alvorada

Cachoeirinha

Gravataí

Observa-se que, em Cachoeirinha, as concentrações são sempre mais elevadas.

Gráficos de Linha

ANO

2000

1999

1998

1997

1996

1995

1994

1993

1992

1991

1990

1989

Média

OD

7

6

5

4

3

2

PONTO

Alvorada

Cachoeirinha

Gravataí

ANO

2000

1999

1998

1997

1996

1995

1994

1993

1992

1991

1990

1989

Média

DQ

O

60

50

40

30

20

10

PONTO

Alvorada

Cachoeirinha

Gravataí

3 - Médias anuais, ponto a ponto, 1989 a 2000É possível observar-se a tendência do parâmetro ao longo do rio, no trecho considerado .

Gráficos de Linha

ANO

2000199919981995199419931992199119901989

Média

FO

SF

_O

,6

,5

,4

,3

,2

,1

0,0

PONTO

Alvorada

Cachoeirinha

Gravataí

ANO

2000

1999

1998

1997

1996

1995

1994

1993

1992

1991

1990

1989M

édia

NIT

RO

G. A

MO

N.

6

5

4

3

2

1

0

PONTO

Alvorada

Cachoeirinha

Gravataí

Teste Teste tt - para toda amostra - para toda amostra

CONAMA N Média Desvio Teste t Classe 1 Classe 2 Classe 3 Classe 4

Cor antes 443 139,05 56,33 0,000 < 75mg/L Pt

< 75mg/L Pt

depois 115 183,09 69,84

Turbidez antes 445 28,42 24,52 0,000 40 UNT até 100UNT

até 100UNT

depois 115 44,46 30,63

DQO antes 445 26,25 9,10 0,000

depois 115 39,89 18,28

Fósf_o antes 282 0,11 0,16 0,009

depois 78 0,22 0,38

Fósf_t antes 445 0,18 0,26 0,010 <0,025mg/L P

<0,025mg/L P

depois 115 0,29 0,43

• Gravataí : Cor, Turbidez, DQO, Fósforo-orto, Fósforo Total, Nitrogênio Amoniacal, Sólidos Totais.

• Alvorada : Cor, Turbidez, DQO, Fósforo-orto, Fósforo Total, Nitrogênio Amoniacal, DBO.

• Cachoeirinha : Cor, DQO, Fósforo-orto.

Teste Teste tt aplicado ponto a pontoaplicado ponto a ponto

Coeficiente de Correlação Linear Coeficiente de Correlação Linear - Pearson - - Pearson -

O coeficiente de correlação linear de Pearson - foi calculado para determinar o grau de relação linear entre os parâmetros analisados.

0,7

Coeficiente de Correlação Linear Coeficiente de Correlação Linear - Pearson - - Pearson -

• fósforo-orto x cloretos; DBO; DQO; nitrogênio amoniacal; dureza e alcalinidade

• alcalinidade x dureza; nitrogênio amoniacal; DBO e cloretos

• nitrogênio amoniacal x dureza; cloretos e DBO

• cloretos x dureza

• cor x turbidez

• OD x temperatura

Gráficos de Dispersão Gráficos de Dispersão Scatter-plotScatter-plot

Há casos em que é possível ver a correlação linear, como em Cachoeirinha, justamente

devido a maior dispersão dos pontos

FOSF_O

2,52,01,51,0,50,0-,5

DB

O

40

30

20

10

0

-10

PONTO

Gravataí

Cachoeirinha

Alvorada

ALCALINIDADE

2001000-100

Nitrog. A

mon.

20

10

0

-10

PONTO

Gravataí

Cachoeirinha

Alvorada

Gráficos de Dispersão Gráficos de Dispersão Apresenta-se com alta dispersão nos 3 pontos de coleta e é possível observar-se a correlação linear

negativa.

OD

121086420-2

TE

MP

ER

AT

UR

A

40

30

20

10

0

PONTO

Gravataí

Cachoeirinha

Alvorada

Análise de VariânciaParâmetro ANOVA ponto

ANOVA Hom. Var ComparaçõesMúltiplas

Cor 0,174 Dunnett T3 -Turbidez 0,409 Dunnett T3 -Alcalinidade 0,000 Dunnett T3 C - AGDureza 0,000 Dunnett T3 C - AGOD 0,000 Tukey (=) C - AGDBO 0,000 Tukey (=) C - AGDQO 0,000 Dunnett T3 C - AGSólidos Totais 0,000 Dunnett T3 C - AGNitratos 0,025 Dunnett T3 AG - CGNitrogênioAmoniacal

0,000 Dunnett T3 C - AG

Fósforo-orto 0,000 Dunnett T3 C - AGFósforo-total 0,000 Dunnett T3 C - AGTemperatura 0,803 Dunnett T3 -Cloretos 0,000 Tukey (=) C - AG

Parâmetro N Média Mediana Desvio Padrão

Mínimo Máximo

Cadmio (mcg/L Cd) 556 0,0 0 0,2 0 2

Cobre (mg/L Cu) 558 0,01 0,0 0,03 0,0 0,2

Chumbo (mg/L Pb) 555 0,002 0,00 0,006 0,00 0,07

Cromo hexa (mg/L Cr+6) 556 0,000 - 0,000 0,00 0,00

Cromo total (mg/L Cr+6) 558 0,002 0,00 0,009 0,00 0,15

Estanho (mg/L Sn) 509 0,00 0,0 0,03 0,0 0,3

Mercúrio (mcg/L Hg) 547 0,02 0,0 0,11 0,0 1,0

Níquel (mg/L Ni) 558 0,003 0,00 0,008 0,00 0,08

Zinco (mg/L Zn) 558 0,04 0,0 0,10 0,0 1,5

Metais - Estatísticas DescritivasMetais - Estatísticas DescritivasPara toda a amostra de jan de 1989 a dez de 2000.

Metais – Nº Ocorrências acima da classe 2Metais – Nº Ocorrências acima da classe 2

Classe 2 Gravataí Alvorada Cachoeirinha

Máximo Ocorrência> classe 2



Chumbo 0,05 mg/L 0,04 0,02 0,07 2/181

Níquel 0,025mg/L

0,06 4/187 0,08 4/189 0,08 3/182

Coliformes totais / E. coliEstatísticas Descritivas

Tabela – Estatísticas Descritivas Bacteriológico – Gravataí (jan de 1989 à dez de 2000)N Mediana Mínimo Máximo

Coli total 207 24200 220 1600000

E. Coli 206 1700 63 90000

Tabela – Estatísticas Descritivas Bacteriológico – Alvorada (jan de 1989 à dez de 2000)N Mediana Mínimo Máximo

Coli total 211 24000 230 > 1600000

E. Coli 210 1300 100 > 242000

Tabela – Estatísticas Descritivas Bacteriológico – Cachoeirinha (jan de 1989 à dez de 2000)N Mediana Mínimo Máximo

Coli total 200 172800 1300 4611000

E. Coli 198 30000 30 2400000

Coliformes totais / E. coliAntes e após o CONAMA

MÊS


Me

dia

na

C

oli T

ota

l

500000

400000

300000

200000

100000

0

CONAMA

antes

depois

MÊS


Me

dia

na

E

. C

OL

I

30000

25000

20000

15000

10000

5000

0

CONAMA

antes

depois

Não existe diferença significativa entre medianas, antes e após o CONAMA, para toda amostra.

Coliformes totais / E. coliGráficos de linha (medianas mensais)

1989 - 2000 entre os pontos

MÊS


Media

na C

oli T

otal

600000

500000

400000

300000

200000

100000

0

PONTO

Alvorada

Cachoeirinha

Gravataí

MÊS


Media

na E

. C

OLI

700000

600000

500000

400000

300000

200000

100000

0

PONTO

Alvorada

Cachoeirinha

Gravataí

• Cachoeirinha tem valores mais elevados.

• Sazonalidade

Coliformes totais / E.coli

• A qualidade do rio, em termos de coliformes totais, piora a jusante da captação de Alvorada.

• Os resultados de E.coli são elevados em todo trecho considerado, aumentando a concentração a medida que se aproxima da foz.

DiscussãoDiscussão

• N ( nitrogênio amoniacal, nitritos )• P ( fósforo-orto, fósforo-total )• OD• DQO • sólidos totais• sulfatos• cor • turbidez• bacteriológico

Fatores de impactoFatores de impacto

• Irrigação

• agropecuária

• indústria

• lixo

• concentração populacional

A bacia do rio Gravataí está entre as de maior

população total, produção agrícola e industrial

do RS.

ConclusõesConclusõesA estatística aplicada permitiu algumas

conclusões sobre o trecho do rio analisado:

• ponto mais impactado;• diferenças entre os pontos;• parâmetros que apresentam maior

dispersão de resultados;• correlação entre parâmetros;• sazonalidade;• evolução da qualidade do rio no tempo.

A análise estatística dos dados físico-químicos e bacteriológicos por si só não é suficiente para um diagnóstico do tipo causa e efeito.

Estes dados fornecem uma parte das informações necessárias para uma análise técnica profunda da situação de um manancial, inserido em uma região.

A gestão de um recurso hídrico, além da

integração dos mais variados setores da

comunidade, requer políticas de captação

de recursos que sustentem ações corretivas

e fundamentalmente preventivas, para

evitar custos futuros elevados, de ordem

financeira e ambiental.

ONU prevê 4 bilhões sem água em 2025ONU prevê 4 bilhões sem água em 2025

Metade da população mundial Metade da população mundial

enfrentará escassez de água enfrentará escassez de água

em 2025.em 2025.

Fonte: Folha Ciência

14/08/2002

O quadro que foi configurado sobre a

qualidade do rio sugere a tomada de ações que propiciem a recuperação e proteção do manancial:

- regulagem da vazão;

- proteção das margens (cheias, erosão, lixo);

- melhor distribuição demográfica;

- fiscalização mais agressiva para proteção do manancial;

- educação ambiental;

- políticas de captação de recursos para

investimento em tratamento de esgotos sanitários;

- política de gestão integrada de recurso hídrico

(sociedade, poder público, usuários).

TRABALHO COMPLETO

Caso haja interesse do texto completo deste trabalho, é

possível encontrá-lo na biblioteca da CORSAN.

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