UESC
Universidade Estadual de Santa Cruz Programa Regional de Pós-graduação em Desenvolvimento e Meio Ambiente
Mestrado em Desenvolvimento Regional e Meio Ambiente
COMPOSIÇÃO FÍSICO-QUÍMICA DA PRECIPITAÇÃO NA BACIA HIDROGRÁFICA DO RIO CACHOEIRA
SUL DA BAHIA
ACÁCIA BASTOS COUTO
ILHÉUS-BAHIA
2009
ACÁCIA BASTOS COUTO
COMPOSIÇÃO FÍSICO-QUÍMICA DA PRECIPITAÇÃO NA BACIA HIDROGRÁFICA DO RIO CACHOEIRA – SUL DA BAHIA
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-graduação em Desenvolvimento Regional e Meio Ambiente da Universidade Estadual de Santa Cruz, para a obtenção do título de Mestre em Desenvolvimento Regional e Meio Ambiente. Sub-área de concentração: Planejamento e Gestão de Bacias. Orientador: Prof. Neylor Alves Calasans Rego
ILHÉUS – BAHIA 2009
ACÁCIA BASTOS COUTO
COMPOSIÇÃO FÍSICO-QUÍMICA DA PRECIPITAÇÃO NA BACIA HIDROGRÁFICA DO RIO CACHOEIRA – SUL DA BAHIA
Ilhéus-BA, 16 de junho de 2009.
_____________________________________________ Neylor Alves Calasans Rego – PhD
DCAA/UESC (Orientador)
______________________________________________
Paulo Hellmeister Filho – DS DCAA/UESC
______________________________________________ Dan Érico Vieira Petit Lobão - PhD
SERAM/CEPEC/CEPLAC
C871 Couto, Acácia Bastos. Composição físico-química da precipitação na bacia hidrográfica do Rio Cachoeira sul da Bahia / Acácia Bastos Couto. – Ilhéus, BA: UESC, 2009. 49 f.: il.; anexos. Orientador: Neylor Alves Calasans Rego. Dissertação (mestrado) – Universidade Estadual de Santa Cruz. Programa de Pós - graduação em Desen- volvimento Regional e Meio Ambiente. Inclui bibliografia. 1. Ar - Poluição. 2. Precipitação (Meteorologia ). 3. Íons. 4. Cachoeira, Rio, Bacia (BA). I. Título. CDD 363.7392
________________________________
“...Pois a chuva voltando pra terra
traz coisas do ar”. (Raul Seixas)
AGRADECIMENTOS
A Deus pela vida e pela oportunidade de poder dar mais um passo em frente. Obrigada
Senhor, pois sem ele nada acontece!
Aos meus pais, que são meus alicerces, pelo amor, pela educação, pela minha
formação como cidadã de bem.
Aos meus irmãos pelo apoio e companheirismo de sempre.
Ao meu sobrinho Francisco pela ternura.
A Jarinha, a minha amiga-irmã Manuela, a Dayse e aos amigos que estiveram juntos
dando sempre uma palavra de incentivo.
Em especial, ao meu marido e grande companheiro Arley, pelo apoio permanente,
incentivando e persistindo comigo para a conclusão de mais uma etapa de nossas vidas e,
acima de tudo, pelo seu amor.
A todos os colegas do PRODEMA obrigada por tudo. E, em especial, a Patrícia, uma
amiga que sempre demonstrou força e perseverança, que sempre teve uma palavra de conforto
e de incentivo em todas as horas que precisei.
As amigas Adelina e Joelma que estiveram sempre comigo, dando conselhos,
ajudando e acima de tudo demonstrando fraterno carinho.
Ao professor Neylor pela orientação.
Ao professor Wildes pela co-orientação.
Aos professores do PRODEMA pelos ensinamentos.
A Marcos, José Raimundo, Jeferson, Zezinho, Sr. Aniceto, Washington e Fernando
funcionários da CEPLAC que auxiliaram na coleta e análise das amostras, foram, portanto,
fundamentais para a realização da pesquisa.
A João Bittencourt e André, funcionários da EMASA, que também realizaram a
análise laboratorial das águas.
E, a todos aqueles, que não estão destacados aqui, mas que tem lugar cativo em meu
coração, obrigada por tudo!
v
COMPOSIÇÃO FÍSICO-QUÍMICA DA PRECIPITAÇÃO NA BACIA HIDROGRÁFICA DO RIO CACHOEIRA – SUL DA BAHIA
Autora: Acácia Bastos Couto
Orientador: Prof. Dr. Neylor A. Calasans Rego
RESUMO
Entender os processos biogeoquímicos que regulam a composição atmosférica é essencial para que se possa desenvolver um plano de desenvolvimento sustentável na região de estudo. As emissões de gases poluentes, a influência do “spray” marinho, a agregação de diferentes partículas no ar permitem caracterizar a composição química atmosférica de determinado local. Durante seis meses (junho a dezembro de 2008) foram coletadas amostras de água de chuva em quatro pontos amostrais, nas sedes da CEPLAC, localizados nos municípios de Ilhéus, Jussari, Itaju do Colônia e Itororó, na bacia hidrográfica do rio Cachoeira no sul da Bahia e realizadas análises laboratoriais para averiguar a composição de cada amostra quanto ao pH, a condutividade elétrica, cátions e ânions. O pH em todos os pontos se mostrou acima da faixa de detecção de acidez. Quanto à condutividade elétrica, as maiores foram das amostras dos municípios de Itaju do Colônia e Itororó. O Na+ foi o íon de maior concentração dentre os outros analisados no posto amostral de Ilhéus (identificado nos gráficos como CEPEC). No município de Itororó se destacou o Ca2+ em virtude da mineração de calcário na região. Na análise dos ânions, a maior concentração foi do HCO-
3, tendo maior representatividade na estação meteorológica do CEPEC. No município de Itaju do Colônia, o terceiro lugar de coleta, ocorreu a maior concentração de SO-2
4. O NO-3 teve destaque em
Jussari superando os demais pontos amostrais. Com esse estudo, constatou-se que a influência marinha é maior sobre a qualidade das chuvas nos pontos de coletas localizados nos municípios de Itororó e Ilhéus e a maior a influência antropogênica está nas chuvas ocorridas principalmente nos municípios de Itaju do Colônia e Jussari.
Palavras-chave: Precipitação total, íons, poluição atmosférica, “spray” marinho.
vi
RAINFALL WATER PHYSICAL-CHEMICAL COMPOSITION OF THE CACHOEIRA RIVER WATERSHED - SOUTH OF BAHIA
Author: Acacia Bastos Couto
Advisor: Prof. Dr. Neylor A. Calasans Rego
ABSTRACT
To understand the biochemical processes that regulate the atmospheric composition is essential for developing sustainable developing plans in the studied area. The emissions of pollutant gazes, the influence of the "sea spray", the aggregation of different particles in the air allows to characterize the chemical atmospheric composition in certain place. During six months (June to December of 2008) samples of rain water were collected in four sample points, in CEPLAC, located in the municipal districts of Ilhéus, Jussari, Itajú do Colônia and Itororó, in the Cachoeira river watershed, south of Bahia, and accomplished chemical analyses to evaluate the composition of each sample with relationship to the pH, the electric conductivity, cations and anions. The pH in all the points was shown above the strip of acidity detection. Regarding the electric conductivity, the largest values were found in samples of the municipal districts of Itajú do Colônia and Itororó. The Na+ was the ion of larger concentration among the others analyzed in the CEPLAC sample point. In the municipal district of Itororó stood out Ca2+ due to the limestone mining in the area. In the anions analysis the largest concentration was of HCO-3, having larger representativity in the meteorological station of CEPEC. In the municipal district of Itajú do Colônia, it was detected the largest concentration of SO-2
4. The NO-3 had prominence in Jussari overcoming the other
sample points. This study demonstrated that the sea influence is larger in the rainfall quality of the points located in the municipal districts of Itororó and Ihéus and the largest antropogenic influence int the rain quality happened mainly in the municipal districts of Itajú do Colônia and Jussari.
Word-key: Total precipitation, ions, atmospheric pollution, sea spray.
vii
LISTA DE FIGURAS
1 Ciclo hidrológico ........................................................................................... 5
2 Modelo de dispersão de gases na atmosfera ................................................... 13
3 Localização geográfica da bacia hidrográfica do rio Cachoeira .................... 17
4 Representação da bacia hidrográfica do rio Cachoeira ................................... 18
5 Distribuição anual da precipitação na BHRC.................................................. 20
6 Distribuição anual da temperatura na BHRC................................................... 21
7 Distribuição anual da umidade relativa na BHRC........................................... 22
8 Localização do posto pluviométrico e estações meteorológicas utilizados no
trabalho ........................................................................................................... 24
9a Visão de cima (sem tampa) do pluviômetro .................................................. 26
9b Pluviômetro da CEPLAC – CEPEC ............................................................... 26
9c Visão de cima (com tampa) do pluviômetro .................................................. 26
10 Resultados de pH por ponto de coleta ............................................................. 31
11 Condutividade elétrica por ponto de coleta .................................................... 32
12 Concentração de cátions por ponto de coleta .................................................. 33
13 Concentração de ânions por ponto de coleta .................................................. 34
14 Concentração de SO-24 e NO-
3 por ponto de coleta ......................................... 35
15 Resultados de alcalinidade e dureza das águas em mg/l CaCO3 .................... 35
16 Projeção plana das variáveis para componentes principais 1 e 2 .................... 38
17 Projeção plana dos objetos (pontos) para componentes principais 1 e 2 ........ 38
viii
LISTA DE TABELAS
1 Principais poluentes, suas fontes emissoras e as concentrações permitidas .... 10
2 Locais de amostragem na bacia hidrográfica do rio Cachoeira ....................... 25
3 Resultados físico-químicos nos pontos amostrais ........................................... 29
4 Hierarquia dos íons encontrados em estudos correlatos .................................. 36
SUMÁRIO RESUMO .................................................................................................... v
ABSTRACT ................................................................................................
LISTA DE FIGURAS ................................................................................
LISTA DE TABELAS ...............................................................................
vi
vii
viii
1. INTRODUÇÃO .......................................................................................... 1
1.1 Objetivo geral................................................................................................ 3
1.2 Justificativa .................................................................................................. 3
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ................................................................. 5
2.1 O ciclo hidrológico ...................................................................................... 5
2.2 Fatores que influenciam a precipitação ........................................................ 6
2.3 Os processos de precipitação ....................................................................... 6
2.4 Composição atmosférica .............................................................................. 8
2.5 Os poluentes na atmosfera............................................................................ 8
2.5.1 Classificação do poluente quanto à estabilidade química ............................ 12
2.5.2 Dispersão atmosférica de contaminantes ..................................................... 12
2.6 Estudos correlatos ........................................................................................ 14
3. DESCRIÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO................................................... 17
3.1 Localização geográfica e características gerais ........................................... 17
3.1.1 Hidrografia ................................................................................................... 18
3.1.2 Clima ............................................................................................................ 19
3.1.3 Precipitação .................................................................................................. 19
3.1.4 Temperatura ................................................................................................. 20
3.1.5 Umidade relativa .......................................................................................... 21
3.1.6 Vegetação ..................................................................................................... 22
4. MATERIAIS E MÉTODOS...................................................................... 24
4.1 Definição dos pontos de coleta .................................................................... 24
4.2 Período de amostragem ................................................................................ 25
4.3 Limpeza e estocagem dos recipientes de coleta ........................................... 26
4.4 Coletor .......................................................................................................... 26
4.5 Análises químicas ........................................................................................ 27
4.6 Análises estatísticas ...................................................................................... 28
5. RESULTADOS E DISCUSSÃO................................................................ 29
5.1 Análise descritiva ......................................................................................... 29
5.1.1 Análise do pH ............................................................................................... 30
5.1.2 Condutividade elétrica ................................................................................. 31
5.1.3 Resultado dos cátions ................................................................................... 32
5.1.4 Resultado dos ânions .................................................................................... 33
5.2 Análise das componentes principais ............................................................ 37
6. CONSIDERAÇÕES FINAIS .................................................................... 40
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ..................................................... 42
ANEXO........................................................................................................ 47
1
1. INTRODUÇÃO
Conhecer a atmosfera do planeta Terra é uma das aspirações que vêm sendo
perseguidas pela humanidade desde os tempos mais remotos. A partir do momento em que o
homem tomou consciência da interdependência das condições climáticas e daquelas
resultantes de sua deliberada intervenção no meio natural como necessidade para o
desenvolvimento social, ele passou a produzir e registrar o conhecimento sobre os
componentes da natureza.
Desvendar a dinâmica dos fenômenos naturais, dentre eles, o comportamento da
atmosfera, foi necessário para que os grupos sociais superassem a condição de meros sujeitos
às intempéries naturais e atingissem não somente a compreensão do funcionamento de alguns
fenômenos, mas também a condição de utilitários e de manipuladores dos mesmos em
diferentes escalas (MENDONÇA; DANNI-OLIVEIRA, 2007).
Para se entender o funcionamento de ecossistemas tropicais é essencial se
compreender os principais aspectos da deposição química atmosférica. A deposição
atmosférica, úmida e seca, participa nos processos de controle de concentração de gases e
aerossóis na troposfera e no aporte de nutrientes para ecossistemas aquáticos e terrestres
(CHADWICH et al., 1999, ARTAXO et al., 2001 apud ARTAXO et al., 2005), além de
integrar vários mecanismos físicos e químicos como processos de emissão e remoção
dinâmica de transferência na atmosfera e reações químicas. Estudos de deposição atmosférica
fornecem, portanto, informações sobre a variabilidade espacial e temporal da composição
química atmosférica, além de ser um forte indicador de influências antrópicas ou de origem
natural.
Frequentemente, a variabilidade espacial e temporal da deposição de um determinado
composto depende do tempo de residência de gases e aerossóis na atmosfera, os quais são
determinados pela sua reatividade química. Em ambientes tropicais, principalmente durante a
época chuvosa, eventos convectivos produzem grandes quantidades de precipitação que são a
principal fonte de remoção de gases e partículas da atmosfera.
2
Ainda, em regiões onde os ciclos biogeoquímicos estão sendo perturbados por ações
antrópicas (GASH et al., 1996; NEILL et al., 2001 apud ARTAXO et al., 2005), a deposição
atmosférica pode ser uma importante fonte de remoção de poluentes assim como um
significante aporte de nutrientes para o ecossistema. Além do que, a deposição atmosférica
nos trópicos é particularmente peculiar devido às suas características únicas, como por
exemplo, o grande fluxo de radiação ultravioleta, altas temperaturas e vapor d’água, que
promovem intensa atividade fotoquímica durante todo o ano.
Estudos sobre a composição química da precipitação na costa marinha e bacias
interligadas são essenciais, não só devido à necessidade de obtenção das informações de
caráter físico-químico, como também porque é na região costeira que se encontram as maiores
concentrações urbanas e industriais do país. As bacias hidrográficas próximas às correntes
marinhas, aos centros industriais ou sob outras condições sofrem influência podendo estas
características interferir nas condições naturais locais.
A qualidade e quantidade de água têm sido comprometidas pela modernidade dos
tempos. Por isso, mesmo, na atualidade, organismos nacionais e internacionais apontam a
poluição e a escassez das águas como o maior problema ambiental que a humanidade tem
enfrentado desde meados do século passado.
A dinâmica da atmosfera é bastante complexa e engloba processos de emissão,
transporte, transformação química e deposição de poluentes, de modo que a composição
química de um evento de precipitação é resultado do conjunto de processos de
emissão/deposição. Assim, a composição química da água de chuva, segundo Seinfeld e
Pandis (1998) pode retratar as características das massas de ar, no que diz respeito ao
conteúdo de partículas e gases solúveis em água, através da qual atravessam as gotas de chuva
durante a precipitação.
As deposições atmosféricas constituem um dos principais mecanismos da ciclagem e
redistribuição dos vários elementos químicos sobre a superfície do planeta, exercendo,
portanto, um papel fundamental nos processos biogeoquímicos continentais e costeiros. O
conhecimento quantitativo e qualitativo das deposições atmosféricas é relevante para o
entendimento dos ciclos biogeoquímicos de elementos e da influência das atividades
antrópicas nestes processos (SOUZA et al., 2006).
Imaginar que as precipitações pluviométricas sejam uniformes quanto às
características de qualidade pode levar a conclusões errôneas quanto ao seu comportamento
hidroquímico no ambiente (JÚNIOR, 2004).
3
1.1. Objetivo Geral
� Avaliar as características físico-químicas das precipitações pluviométricas na bacia
hidrográfica do rio Cachoeira, sul da Bahia, tomando como base o pH, condutividade
elétrica, os cátions Na+, K+, Ca2+ e Mg2+; os ânions Cl-, SO4-2, NO3
- e HCO-3 e a
análise das componentes principais.
1.2. Justificativa
A realização deste estudo se deve a alguns fatores inerentes à área de estudo, mas
principalmente ao fato de não existir estudos científicos referentes à presença dos cátions e
ânions nas precipitações da bacia hidrográfica do rio Cachoeira. Esta área de estudo está
submetida ao aporte de sais marinhos em virtude da proximidade do mar ao município de
Ilhéus além da influência da emissão de poluentes expelidos pelas fábricas nos pólos
industriais dos municípios de Ilhéus e Itabuna, bem como a mineração de calcário em Itororó,
às emissões de gases veiculares dos 13 municípios que compõem a bacia. Por outro lado, as
características da vegetação, com a presença da Mata Atlântica, a cultura do cacau, dentre
outras atividades agrícolas e a pastagem podem interferir na qualidade química das
precipitações nesta região.
Conforme Júnior (2004), as substâncias emitidas para a atmosfera podem retornar
quimicamente transformadas à superfície, via processos de deposição seca ou úmida.
Portanto, os impactos da composição química da precipitação pluviométrica, incluindo
os processos de formação e a determinação de suas fontes, são temas científicos fundamentais
para a compreensão dos ciclos biogeoquímicos do planeta.
Consequentemente, o interesse científico na deposição úmida (chuva, orvalho, neve,
neblina) tem aumentado como conseqüência dos prejuízos ecológicos e econômicos, tais
como danos às florestas, à flora e fauna aquáticas, e aos materiais de construção (MARTINS,
2002).
Além disso, este estudo, que tem como objetivo principal a análise físico-químico da
pluviosidade da bacia hidrográfica do rio Cachoeira, vem a complementar o banco de dados
do Núcleo da Bacia Hidrográfica – NBH/UESC que há anos desenvolve juntamente com o
4
PRODEMA estudos sobre a região em outros aspectos ambientais, como geológico,
pedológico, hídrico, biológico, etc.
Este estudo poderá, também, proporcionar ao NBH um estudo sobre a contribuição da
chuva em vários aspectos da bacia, bem como, averiguar a contribuição dessa chuva nas
características hidroquímicas do rio Salgado (rio que faz confluência com o rio Colônia para
formar o rio Cachoeira), que segundo estudos de Santos (2005) são classificadas como
cloretadas mistas, tendo teor de salinidade elevado.
5
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 O Ciclo Hidrológico
Os ciclos biogeoquímicos são importantes na auto-regulação da biosfera, com uma
constante permuta de matéria/energia entre os três grandes reservatórios (hidrosfera,
atmosfera e litosfera), mantendo um intercâmbio equilibrado entre o meio físico e a biota.
O ciclo hidrológico (Figura 1) está intimamente ligado ao ciclo energético terrestre,
isto é, à distribuição da energia solar.
Figura 1 - Ciclo hidrológico Fonte: http://www.igc.usp.br/geologia/aguas_subterraneas.php
Pelo processo de evaporação, essa energia é responsável pelo transporte da água dos
compartimentos hidrosfera e litosfera ao compartimento atmosfera. Após a precipitação da
6
água na forma de chuva ou neve, por infiltração no solo, ocorre a renovação das águas
subterrâneas ou lençol freático e essa água pode afluir em determinados pontos, formando as
nascentes. A água acumulada pela infiltração é devolvida à atmosfera por efeito de
evaporação direta dos sistemas aquáticos, solos e pela transpiração das folhas dos vegetais
(ROCHA et al, 2004).
2.2 Fatores que influenciam a precipitação
A precipitação, na forma de chuva, neve ou granizo, é o principal mecanismo natural
de restabelecimento dos recursos hídricos da superfície terrestre. Em virtude de a água ser o
componente principal na constituição dos organismos vivos, a distribuição temporal e espacial
das precipitações é um dos fatores que condicionam o clima e que estabelecem o tipo de vida
de uma região.
As precipitações variam tanto do ponto de vista geográfico como também no aspecto
sazonal. Dentre os fatores que influenciam a distribuição da precipitação, Calasans et
al.(2005) citam-se:
- Latitude: influi na distribuição desigual das pressões e temperaturas no globo e na
circulação geral da atmosfera;
- Distância do mar ou de outras fontes de água: à medida que as nuvens se afastam do
mar, em direção ao interior do continente, elas vão se consumindo de forma que se pode
esperar uma redução total da precipitação com o aumento da distância da costa ou de alguma
outra fonte de umidade;
- Altitude: a pluviosidade aumenta com a altitude até uma certa altitude, passando
então a decrescer.
- Orientação das encostas: sendo a precipitação influenciada por correntes eólicas, o
fato de uma encosta ou vertente estar mais ou menos exposta aos ventos tem reflexos nas
quantidades precipitadas.
2.3 Os processos de precipitação
A formação de nuvens não é suficiente para que ocorra a precipitação. A condensação
e a sublimação que geram as nuvens marcam apenas o início do processo de precipitação.
Gotas d’água, cristais de gelo e gotas de chuva devem ainda ser produzidas.
7
Na formação da nuvem, pequenas gotas rapidamente condensam-se e sublimam-se ao
redor dos núcleos de condensação e sublimação, crescendo molécula por molécula, sem
atingirem o tamanho adequado para se precipitarem. Contudo, algumas das gotas crescem o
suficiente para começarem uma queda apreciável. E suas quedas, vão agregando as moléculas
que encontram no caminho, o que permite que elas rapidamente cresçam para gotas maiores,
conseguindo atingir a superfície na forma de chuva (MENDONÇA; DANNI-OLIVEIRA,
2007).
As chuvas são classificadas de acordo com sua gênese, que é resultante do tipo de
processo que controla os movimentos ascensionais gerados das nuvens das quais se
precipitam, sendo assim diferenciadas, segundo Calasans (2005), em três tipos principais de
chuva:
- Chuva de origem térmica ou convectiva: o aquecimento desigual das camadas de ar
resulta em uma estratificação em camadas de ar que se mantêm em equilíbrio instável.
Qualquer perturbação que ocorra, provoca uma ascensão violenta das camadas de ar mais
quentes, capaz de atingir grandes altitudes. Ao elevar-se, sofre uma rápida expansão
adiabática, resfriando-se, condensando e, com os intensos movimentos turbulentos no interior
da nuvem formada, devido à alta energia da parcela, a coalescência forma gotas de grande
tamanho, podendo originar chuvas de grandes intensidades, com curta duração e pequena
abrangência.
- Chuva de origem orográfica ou de relevo: ocorrem por ação física do relevo, que atua
como uma barreira à advecção livre do ar, forçando-o a ascender. O ar úmido e quente, ao
ascender próximo às encostas, resfria-se adiabaticamente devido à descompressão promovida
pela menor densidade do ar nos níveis mais elevados. O resfriamento conduz à saturação do
vapor, possibilitando a formação de nuvens que, com a continuidade do processo de ascensão,
tendem a produzir chuvas. Dessa forma, as vertentes a barlavento são comumente mais
chuvosas do que aquelas a sotavento, onde o ar, além de estar menos úmido, é forçado a
descer, o que dificulta a formação de nuvens.
- Chuva de origem frontal (ciclônica): está associada à movimentação de massas de ar
de regiões de alta pressão para regiões de baixa pressão, causada normalmente pelo
aquecimento desigual, em grande escala, da superfície terrestre. Estas precipitações podem ser
frontais e não-frontais. As precipitações não-frontais são originadas da convergência
horizontal de duas massas de ar quente para regiões de baixa pressão, culminando na ascensão
vertical do ar no ponto de convergência. E as frontais se originam da ascensão de uma massa
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de ar quente sobre uma de ar frio, de características diferentes, na zona de contato entre elas.
Normalmente são precipitações de longa duração e intensidade.
2.4 Composição atmosférica
Quando o meio ambiente sofre alterações que podem causar prejuízo aos seres vivos,
considera-se que ele está poluído. A poluição associa-se, portanto, à idéia de uma modificação
– estrutural ou de composição – que conduz a uma ação nociva à biota terrestre. A atmosfera
não escapa ao perigo de sofrer alterações capazes de originar situações prejudiciais aos
animais e plantas do planeta, inclusive ao próprio homem.
Muitas vezes não é percebida a presença de componentes estranhos na atmosfera,
principalmente se eles estiverem em dosagens pequenas ou restritos a áreas reduzidas. Mas o
aumento de suas concentrações tende a modificar profundamente as funções da atmosfera,
gerando conseqüências inesperadas e despertando a humanidade para alguns sérios problemas
de poluição atmosférica (TOLENTINO et al, 2004)
A atmosfera é uma mistura de gases na qual estão presentes partículas sólidas e
líquidas em suspensão. A proporção dos constituintes gasosos principais (N2, O2, Ar, Ne, He,
Kr, H, Xe, Rn) são praticamente constantes no tempo e espaço. Os componentes variáveis
assumem, assim, importante papel no balanço de energia da atmosfera e na formação de
nuvens e das precipitações (DINGMAN, 1993).
Os materiais particulados em suspensão na atmosfera, tanto naturais como
antropogênicos, têm um papel fundamental na composição final da precipitação. Em especial
os aerossóis facilitam a condensação do vapor d’água e a coalescência das gotículas de chuva.
Quando a chuva ocorre, há o movimento tanto de solutos como de partículas em suspensão
para a superfície terrestre (WILBY, 1997).
Muitas pesquisas referentes à qualidade da atmosfera já se realizaram em diversas
partes do mundo, com diferentes objetivos, tanto para avaliar a acidez das chuvas como para
determinar poluentes diversos. As medidas tomadas para controle da poluição atmosférica
são extremamente importantes para mitigar situações de risco (SÁ, 2005).
2.5 Os poluentes na atmosfera
O problema da poluição do ar vem comprometendo a qualidade ambiental do planeta
desde os primórdios do desenvolvimento industrial e tecnológico. A degradação da qualidade
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do ar deixou de ser preocupação apenas dos grandes centros urbanos, passando também a
atingir localidades de menores expressões industriais. Além do aumento da industrialização, a
crescente circulação de veículos automotores, as queimadas florestais dentre outros episódios
têm provocado sérios problemas ambientais bem como de saúde humana, a exemplo de
problemas respiratórios.
Os processos industriais geram uma variedade de contaminantes que, junto à operação
de queima de combustíveis, dão origem a uma elevada quantidade de poluentes como
compostos de flúor, dióxido de enxofre, hidrocarbonetos voláteis e material particulado.
Poluentes como o NO2 é o principal responsável pelo problema da acidificação. Em
contato com a água transformam-se em ácidos sulfúrico e nítrico, os quais dissolvidos na
chuva atingem o solo sob a forma de sulfatos (SO4-2), nitratos (NO3-) e íons de Hidrogênio
(H+) – deposição úmida. No entanto o SO2 e o NO2 podem ser depositados diretamente no
solo ou nas folhas das plantas como gases ou associados a poeiras - deposição seca. A acidez
é dada pela concentração de (H+) liberados pelos ácidos e é normalmente indicada pelos
valores de pH.
As substâncias poluentes podem ter origem na emissão direta pelas fontes, ou podem
ser formadas na atmosfera, através de reações fotoquímicas e químicas dos poluentes
originais, principalmente por oxidação do NO2 ou SO2 emitidos (SÁ, 2005).
O comportamento dos poluentes na atmosfera é complexo e envolve aspectos que
dependem de fatores de natureza física, química, meteorológica e geográfica. Os poluentes
emitidos podem se transformar em substâncias mais tóxicas do que seus precursores,
resultando em danos consideráveis à vegetação, solos, organismos, além das construções
civis.
A Tabela 1 mostra os principais poluentes do ar e os seus efeitos; o seu nível de
concentração no ar é dado pelo número de microgramas de poluente por m3 de ar, ou, no caso
dos gases, em termos de partes por milhão (ppm), o que expressa o número de moléculas do
poluente por um milhão de moléculas constituintes do ar.
10
Tabela 1- Principais poluentes, suas fontes emissoras e as concentrações permitidas.
Poluente Principal fonte Concentração permitida
Monóxido de Carbono (CO)
Escape dos veículos motorizados; alguns processos industriais.
Limite máximo suportado: 10 mg/m3 em 8 h (9 ppm); 40 mg/m3 numa 1 h (35 ppm)
Dióxido de Enxofre
(SO2)
Centrais termoelétricas a petróleo ou carvão; fábricas de ácido sulfúrico
Limite máximo suportado: 80 mg/m3/ano (0,03 ppm); 365 mg/m3 em 24 h (0,14 ppm)
Partículas em suspensão
Escape dos veículos motorizados; processos industriais; centrais termoelétricas; reação dos gases poluentes na atmosfera
Limite máximo suportado: 75 mg/m3 num ano; 260 mg/m3 em 24 h; compostas de carbono, nitratos, sulfatos, e vários metais como o chumbo, cobre, ferro
Chumbo (Pb)
Escape dos veículos motorizados; centrais termoelétricas; fábricas de baterias
Limite máximo suportado: 1,5 mg/m3 em 3 meses; sendo a maioria do chumbo contida em partículas suspensão.
Óxidos de Azoto (NO,
NO2)
Escape dos veículos motorizados; centrais termoelétricas; fábricas de fertilizantes, de explosivos ou de ácido nítrico
Limite máximo suportado: 100 mg/m3 num ano (0,05 ppm)- para o NO2; reage com Hidrocarbonos e luz solar para formar oxidantes fotoquímicos
Oxidantes
fotoquímicos- Ozônio
(O3)
Formados na atmosfera devido a reação de Óxidos de Azoto, Hidrocarbonos e luz solar
Limite máximo suportado: 235 mg/m3 numa hora (0,12 ppm)
Etano, Etileno,
Propano, Butano,
Acetileno, Pentano
Escape dos veículos motorizados; evaporação de solventes; processos industriais; lixos sólidos; utilização de combustíveis
Reagem com Óxidos de Azoto e com a luz solar para formar oxidantes fotoquímicos
Dióxido de Carbono
(CO2) Todas as combustões
São perigosos para a saúde quando em concentrações superiores a 5000 ppm em 2-8 h; os níveis atmosféricos aumentaram de cerca de 280 ppm, há um século, para 350 ppm atualmente, algo que pode estar a contribuir para o efeito de estufa
Fonte: http://educar.sc.usp.br/licenciatura/2003/ee/PoluentesAtmosfericos.htm
11
No Brasil existem padrões de qualidade do ar estabelecidos pela Resolução CONAMA
03/90, para os indicadores: Partículas Totais em Suspensão (PTS), Fumaça, Partículas
Inaláveis (PI ou PM10), Dióxido de Enxofre (SO2), Monóxido de Carbono (CO), Ozônio (O3)
e Dióxido de Nitrogênio (NO2) (INSTITUTO AMBIENTAL DO PARANÁ, 2008).
Ainda segundo o Instituto Ambiental do Paraná (2008), a determinação sistemática da
qualidade do ar se dá pela medição dos indicadores da qualidade do ar, a saber:
- Partículas totais em suspensão, fumaça e partículas inaláveis: estes indicadores
representam materiais sólidos e líquidos em suspensão na atmosfera, como poeira, pó e
fuligem. O tamanho das partículas é o critério utilizado para a classificação destes materiais.
Partículas mais grossas ficam retidas no nariz e na garganta, provocando incômodo e irritação,
além de facilitar que doenças como gripe se instale no organismo. Poeiras mais finas podem
causar danos ao aparelho respiratório e carregar junto outros poluentes para os alvéolos
pulmonares, provocando efeitos crônicos como doenças respiratórias, cardíacas e câncer.
- Dióxido de Enxofre - SO2: a emissão de dióxido de enxofre está principalmente
relacionada com o uso de combustíveis de origem fóssil, contendo enxofre, tanto em veículos
quanto em instalações industriais. Por ser um gás altamente solúvel nas mucosas do trato
aéreo superior, pode provocar irritação e aumento na produção de muco, desconforto na
respiração e o agravamento de problemas respiratórios e cardiovasculares. Outro efeito
relacionado ao SO2 refere-se ao fato de ser um dos poluentes precursores da chuva ácida,
efeito global de poluição atmosférica, responsável pela deterioração de diversos materiais,
acidificação de corpos d'água e destruição de florestas.
- Monóxido de Carbono – CO: a emissão de monóxido de carbono está relacionada
diretamente com o processo de combustão tanto em fontes móveis, motores à gasolina, diesel
ou álcool, quanto de fontes fixas industriais. Esse gás é classificado como um asfixiante
sistêmico, pois é uma substância que prejudica a oxigenação dos tecidos. Os efeitos da
exposição dos seres humanos ao CO estão associados à diminuição da capacidade de
transporte de oxigênio na combinação com hemoglobina do sangue. Uma vez que a afinidade
da hemoglobina com CO é 210 vezes maior que com o oxigênio, a carboxihemoglobina
formada no sangue pode trazer graves conseqüências como confusão mental, prejuízo dos
reflexos, inconsciência, parada das funções cerebrais e em casos extremos, morte aos seres
humanos.
- Ozônio - O3: o ozônio é um gás composto por três átomos de oxigênio, invisível,
com cheiro marcante e altamente reativo. Quando presente nas altas camadas da atmosfera
(estratosfera) nos protege dos raios ultravioletas do sol. Quando formado próximo ao solo
12
(troposfera) comporta-se como poluente tóxico. É o principal representante do grupo de
poluentes designados genericamente por oxidantes fotoquímicos, sendo formado pela reação
dos hidrocarbonetos e óxidos de nitrogênio presentes no ar, sob ação da radiação solar. Pode
causar irritação dos olhos e redução da capacidade pulmonar. Agravar doenças respiratórias,
diminuir a resistência contra infecções e ser responsável por disfunções pulmonares, como a
asma. O ozônio interfere na fotossíntese e causa danos às obras de arte e estruturas metálicas.
- Dióxido de Nitrogênio - NO2: é formado pela reação do óxido de nitrogênio e do
oxigênio reativo presentes na atmosfera. Pode provocar irritação da mucosa do nariz,
manifestada através de coriza, e danos severos aos pulmões, semelhantes aos provocados pelo
enfisema pulmonar. Além dos efeitos diretos à saúde, o NO2 também está relacionado à
formação do ozônio e da chuva ácida.
2.5.1 Classificação do poluente quanto à estabilidade química
Considera-se poluente do ar qualquer substância presente na atmosfera em
concentrações tais que possam torná-la imprópria, nociva ou ofensiva à saúde, inconveniente
ao bem estar público, danoso aos materiais, à fauna e à flora, ou prejudicial à segurança, ao
uso e gozo da propriedade e às atividades normais da comunidade.
A classificação dos poluentes atmosféricos, segundo Maioli e Nascimento (2005) é
feita a partir de dois critérios: quanto à estabilidade química do poluente e quanto ao grupo de
compostos químicos a que o contaminante pertence.
• Quimicamente instáveis: compostos que, depois de lançados na atmosfera, podem
sofrer mudanças na sua composição química decorrentes de interações com outros
compostos. Como exemplo, o dióxido de enxofre (SO2) que interage com vapor
d’água (H2O), formando o ácido sulfúrico (H2SO4).
• Quimicamente estáveis: compostos que, depois de lançados na atmosfera não sofrem
alterações em sua composição química. Como exemplo, o dióxido de carbono (CO2).
2.5.2 Dispersão atmosférica de contaminantes
O termo dispersão atmosférica é usado para referir-se ao espalhamento de poluentes
gasosos devido aos efeitos convectivos e turbulentos do escoamento atmosférico. A dispersão
é resultado de mecanismos de transporte rápidos e irregulares, com proporções macroscópicas
de um escoamento em regime turbulento, preferencialmente às proporções microscópicas da
13
difusão molecular. Os contaminantes quando introduzidos no ar, são transportados pelo vento
e simultaneamente se misturam na atmosfera turbulenta. Durante a dispersão, os
contaminantes podem sofrer reações químicas que os transformam de contaminantes
primários (procedentes diretamente das fontes de emissão) em contaminantes secundários
(originados por reações químicas entre os contaminantes primários e os componentes normais
presentes na atmosfera) ou podem ser depositados no solo por via seca ou úmida.
Os contaminantes do ar podem ser removidos da atmosfera por três mecanismos:
• Deposição úmida: para as partículas o processo de deposição úmida se resume na
colisão e posterior adesão das partículas com as gotas da precipitação pluviométrica.
No caso dos gases, a taxa de transferência de moléculas do gás à superfície de uma
gota deve ser estimada conhecendo-se a pressão de vapor do gás e a composição
química do gás e da gota.
• Deposição seca: para partículas a deposição do contaminante ocorre devido a
aceleração da gravidade. Assim como para gases com massa específica superior a do
ar.
• Reação química de partículas ou gases: é o mecanismo por meio do qual ocorre a
transformação das substâncias inicialmente presentes (reagentes da reação), em novas
substâncias (produtos da reação).
A atmosfera é um sistema extremamente complexo onde vários processos físicos e
químicos ocorrem simultaneamente. Estes processos estão diretamente relacionados à
dispersão dos contaminantes e, conseqüentemente, à qualidade do ar que se respira.
Figura 2: Modelo de dispersão de gases na atmosfera Fonte: Maioli e Nascimento (2005)
14
2.6 Estudos correlatos
Segundo Júnior (2004), o maior projeto de deposição atmosférica encontra-se nos
Estados Unidos da América é o NADP/NTN (National Atmospheric Deposition Program /
National Trends Network). Essa rede é um esforço cooperativo entre várias agências
governamentais e várias outras instituições que tem como objetivo coletar dados sobre a
química da precipitação para monitoramento espacial e temporal de tendências a longo prazo.
Nesse programa foram avaliadas as composições iônicas das precipitações em
aproximadamente 200 estações espalhadas por todos os EUA. Nas amostras são analisadas
para Hidrogênio (acidez e pH), sulfato, nitrato, amônia, cloreto e cátions básicos, cálcio,
magnésio, potássio e sódio. Nos resultados pode ser constatado a tendência de acidez da
precipitação no nordeste dos EUA, uma das regiões de maior índice de industrialização do
mundo. Além disso, constatou-se também o aumento do íon sulfato e de cloretos devido a
influência das áreas costeiras.
A distribuição espacial da química da precipitação reflete marcadamente a
proximidade de uma dada área com as várias fontes. Assim, solutos de origem marinha como
Cl- e Na+ dominam a composição da chuva em climas marítimos como Llyn Brianne (País de
Gales). Da mesma forma, outros íons tais como SO4-2 e NO3
-, tornam-se cada vez mais
importantes nas proximidades das emissões industriais na parte central da Inglaterra e em
Lang Branke, no interior da Alemanha. Nessas regiões SO4-2 pode contribuir com até 70% da
acidez das chuvas (JÚNIOR, 2004).
Na América do Sul, Morales et al. (1998) determinou a composição das precipitações
em Maracaibo na Venezuela. Foram encontradas altas concentrações dos poluentes típicos de
centro urbanos (SO42-, NO3
-, Cl- e H+), evidenciando alto grau de poluição atmosférica.
Apesar disso, o valor médio de pH esteve próximo dos valores considerados normais para as
águas da chuva no local (5,35) variando de 3,7 a 6,8.
Panettiere et al. (2000), estudaram a precipitação em Bolônia na Itália. Neste centro
urbano, a principal influência foi das emissões veiculares, confirmada pela predominância de
sulfato na precipitação.
Outro trabalho, realizado por Staelens et al. (2005) apresentaram um levantamento
sobre a precipitação em Melle na Bélgica, no qual verificaram que os íons mais abundantes
foram o amônio, sulfato e sódio. As estações de pesquisa se localizavam nas imediações de
floresta e fazendas de criação de gado.
15
O Brasil possui o maior parque industrial da América Latina, consequentemente a
emissão de poluentes na atmosfera tem causando grande impacto nas populações,
principalmente na região sudeste do país. Ainda que as localidades afetadas estejam a longas
distâncias das fontes emissoras, devido ao transporte dos poluentes, a contaminação não se
restringe aos limites geográficos.
Esta afirmação pode ser confirmada no estudo feito por Mello e Almeida (2004), no
Parque Nacional de Itatiaia (entre RJ e MG) no qual estudaram a composição iônica e
constataram que os íons sulfato, nitrato e amônio representam 60% do total de íons na
precipitação, apresentando um pH médio de 4,9 apesar da localização do Parque está a
aproximadamente 100 km de distâncias dos grandes centros.
Em Ilha Grande, no estado do Rio de Janeiro, Souza et al. (2006) observaram que as
concentrações de carbono elementar foram, em média, de 4 a 5 vezes maiores quando os
ventos sopravam do continente do que do oceano. Além disso, observou também incrementos
anômalos nas concentrações de carbono elementar durante os meses de queimada.
Preocupados com a acidificação das chuvas, que atualmente é um problema ambiental
bem conhecido em muitas partes do mundo, principalmente nas regiões de maior
concentração industrial, os pesquisadores Mirlean et al. (2000) desenvolveram uma pesquisa
científica na cidade do Rio Grande, no estado do Rio Grande do Sul, na qual foi possível
determinar o nível de acidificação, localizar as fontes poluidoras e esclarecer os processos que
causam a variação de pH ao longo do tempo. Constataram, portanto, que a maior influência
para a ocorrência de chuva ácida nesta região é das emissões atmosféricas de seu parque
industrial.
Em outra pesquisa realizada também em Rio Grande, Mirlean et al. (2002)
constataram a propagação da poluição atmosférica por flúor nas águas subterrâneas e solos
nas regiões próximas às industriais de fertilizantes. As emissões das fábricas de fertilizantes
enriquecem a atmosfera com fluoreto dissolvido na água da chuva. Essa água da chuva junto
com a direção e velocidade dos ventos fazem com que mesmo locais afastados do pólo
industrial, as concentrações de flúor atinjam valores que superam muitas vezes o teor de
background.
Em Paulínia, São Paulo, foi realizado estudo sobre o monitoramento do pH da água da
chuva, verificando a característica da precipitação sobre a influência do parque industrial e do
recebimento das emissões veiculares da cidade de Campinas, sendo diagnosticada a
ocorrência de chuva ácida. Segundo Tresmondi et al. (2005), os resultados de especiação
apontaram uma elevada concentração de nitrogênio presente na forma de nitrato e amônio.
16
Foram encontrados óxido de nitrogênio e menor proporção de ácido sulfúrico, o que indica
que o ácido nítrico, provavelmente seja responsável pela acidez da água da chuva na região.
Na região de Candiota, no sudoeste do Rio Grande do Sul, situa-se a maior reserva
carbonífera brasileira. Pesquisa realizada por Migliavacca et al (2005), revela emissões
atmosféricas de Óxido de Enxofre (SO2) e óxido de Nitrogênio (NOX), devido ao processo de
energia termoelétrica com utilização de carvão pulverizado e queimado em caldeiras de
geração de vapor. Essas emissões provenientes da queima de combustível fósseis tem sido
responsáveis pela ocorrência de precipitação levemente ácida na região. Segundo os autores,
os resultados definiram influências na qualidade da água da chuva oriundas de elementos
físico-químico antropogênicos, decorrentes de outras atividades econômicas da região, como
indústrias cimenteiras que exploram as jazidas de mármore calcítico; e de elementos naturais,
originados dos sais marinhos.
No município de Salvador (BA), à 500m da costa, Campos et al (1998) desenvolveram
uma pesquisa comparando dois tipos de amostragem de chuva, uma através de deposição total
e outra através de deposição apenas úmida, na qual verificaram diferenças químicas entre os
dois processos. Foi constatado que o aerossol atmosférico rico em “spray” marinho contribuiu
para os altos valores de pH obtidos para a chuva ao longo da costa atlântica de Salvador
devido ao efeito tamponante do “spray”.
Outro estudo de deposição úmida no recôncavo baiano realizado a partir de amostras
de chuva coletadas em quatro estações, no período de 1986-1987, indica uma faixa de valores
de pH de 4,1 a 7,1, com valor mediano de 5,0, segundo Martins e Andrade (2002). Este estudo
concluiu que 16,5% das amostras de chuva coletadas em Salvador e 23% das coletas em
Pedra do Cavalo apresentaram valores de pH abaixo de 5,0, porém nas estações da CIBEB em
Camaçari à 2 km do pólo petroquímico e da CEPLAC em São Sebastião do Passé, 60% tem
pH abaixo de 5,0, indicando que as mesmas recebem chuva ligeiramente ácida.
Não foram encontrados estudos sobre o assunto no interior do estado ou em qualquer
outra localização, observando-se consequentemente, a carência na Bahia em pesquisas sobre a
análise química das condições atmosféricas, sendo, portanto, de extrema importância um
estudo sobre a qualidade das precipitações ocorridas na bacia hidrográfica do rio Cachoeira
dada a sua importância ecológica e econômica.
17
3. DESCRIÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO
3.1 Localização geográfica e características gerais
A bacia hidrográfica do rio Cachoeira (BHRC) situa-se no sul da Bahia, entre as
coordenadas 14º 42’ / 15º 20’ S e 39º 01’ / 40º 09’ WGr. A sua área de drenagem é de cerca
de 4.830 km2, abrangendo 13 municípios: Firmino Alves, Floresta Azul, Santa Cruz da
Vitória, Itaju do Colônia, Ibicaraí, Lomanto Júnior, Itapé, Buerarema, Jussari, Itabuna, Ilhéus,
Itororó e Itapetinga.
Figura 3 - Localização geográfica da bacia hidrográfica do rio Cachoeira. Fonte: Nacif et al (2003)
18
3.1.1 Hidrografia
A bacia está limitada, ao norte, pelas bacias dos rios de Contas e Almada; ao sul, pelas
bacias dos rios Pardo e Una; a oeste, pela bacia do rio Pardo; e a leste, pelo oceano Atlântico
(OLIVEIRA, 1997 apud SCHIAVETTI et al, 2005).
Figura 4 - Representação da bacia hidrográfica do rio Cachoeira.
Fonte: Banco de Dados – NBH/UESC
A BHRC origina-se nas nascentes do rio Colônia, numa altitude de 800m, na Serra da
Ouricana (município de Itororó) e atinge o seu patamar mais baixo na superfície litorânea do
município de Ilhéus.
O rio Colônia, após estender-se por 100 km, banhando os municípios de Itororó,
Itapetinga e Itaju do Colônia, tem sua confluência com o rio Salgado, no município de Itapé,
passando então a receber o nome de rio Cachoeira. O rio Salgado tem suas nascentes no
município de Firmino Alves e possui um curso de 64 km pelos municípios de Itapé, Itabuna e
Ilhéus, tem a sua foz no local conhecido como Coroa Grande (Ilhéus), onde confunde suas
águas com a dos rios Santana e Fundão (BAHIA, 2001).
19
3.1.2 Clima
A variação pluviométrica da bacia hidrográfica do rio Cachoeira diferencia de acordo
a localização e pelo perfil geofísico.
Estudos apontam uma dinâmica de circulação atmosférica, dominada pelo Anticiclone
Semifixo do Atlântico Sul, que penetra no continente com predomínio de ventos alísios de
leste e sudeste. Esses sistemas semipermanentes de altas pressões subtropicais dão origem à
massa de ar Equatorial Atlântica e à Tropical Atlântica. Essas massas caracterizam-se por
apresentarem temperaturas elevadas e forte umidade específica, formada pela intensa
evaporação marítima (BRASIL, 1981 apud NACIF et al., 2003).
Desta forma, há também diferenciação climática na Bacia. Segundo Araújo e Costa
(1992) apud Schiavetti et al (2005), é possível distinguir três feições climáticas: uma faixa de
clima quente e úmido, próximo ao litoral, do tipo Af, típico de florestas tropicais, com
precipitação superior a 1000 mm anuais, bem distribuída durante todo o ano e temperatura
média de 24ºC; uma zona de clima de transição do tipo Am, caracterizada pela ocorrência de
um período seco nos meses de agosto a setembro, compensado pelos totais pluviométricos
elevados e temperaturas médias mensais elevadas; e uma zona típica de clima tropical semi-
úmido a oeste da zona de clima do tipo Am, com vegetação xerófita e caducifólia e
precipitação anual de 800 mm.
3.1.3 Precipitação
A precipitação se caracteriza por ser a principal “entrada” do balanço hidrológico,
sendo uma das responsáveis diretas pelo escorrimento superficial dos cursos d’água e é um
dos fatores intervenientes no balanço climático de qualquer região.
Segundo a Figura 5, a distribuição da precipitação durante o ano é maior na estação de
Ilhéus, diminuindo gradativamente à medida que as estações se localizam mais a oeste da
bacia, no caso, a cidade de Itapetinga, que se localiza próxima à cidade de Itororó,
apresentando menores índices pluviométricos.
20
0
50
100
150
200
250
Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez
Pre
cipi
taçã
o (m
m)
Jussari
Itapetinga
Itajú do Colônia
Ilhéus
Fonte: Bahia – Vol. I; Tomo III; Dezembro/2000
Observa-se também a menor variação anual nas quantidades precipitadas quanto mais
perto as localidades estiverem do oceano.
Os elevados índices pluviométricos registrados na porção litorânea da bacia devem-se
principalmente à atuação da Frente Polar Atlântica, que provoca chuvas constantes e regulares
durante todo o ano, quando os padrões de circulação nas latitudes tropicais e subtropicais
estão a favor. As brisas marítimas e terrestres tendem também a aumentar os índices
pluviométricos e amenizar as altas temperaturas da região.
3.1.4 Temperatura
Na Figura 6 pode ser visualizada a caracterização térmica da Bacia, na qual se observa
que a estação meteorológica localizada mais a oeste da Bacia (Itapetinga) apresenta os
maiores valores médios mensais (exceto em junho) e média anual, seguida das estações de
Itaju do Colônia, Ilhéus e Jussari.
Figura 5 – Distribuição anual da precipitação na BHRC, 2000 Fonte: Bahia – Vol. I; Tomo III; Dezembro/2000
21
20,00
21,00
22,00
23,00
24,00
25,00
26,00
27,00
Ja n Fev Ma r A br M ai Jun Jul Ago S et O ut N ov D ez
Tem
pera
tura
(°C
)
Jussari
Itape tinga
Itajú do Colônia
Ilhéus
Fonte: Bahia – Vol. I; Tomo III; Dezembro/2000 Figura 6 – Distribuição anual da temperatura na BHRC, ano X
Assim, à medida que se penetra para o interior da bacia, se afastando do oceano
Atlântico, percebe-se o efeito do fator continentalidade que, aliado ao fator altitude,
proporciona amplitudes térmicas maiores.
As temperaturas médias mínimas ocorrem em julho para as estações meteorológicas
analisadas, sendo que os valores mínimos absolutos ocorrem em Itaju do Colônia (junho e
julho) e Itapetinga (junho e agosto), ambos com 10°C. A estação meteorológica de Ilhéus
apresenta a menor variação entre as médias máximas e mínimas (em torno de 8.5°C) devido
principalmente ao efeito regulador do oceano, amenizando as variações da temperatura.
3.1.5 Umidade Relativa
O vapor d’água não pode ser considerado um componente normal da atmosfera, pois,
por definição, a composição atmosférica refere-se a ar seco e limpo. Entretanto, é uma
constatação que o ar sempre contém certa quantidade de vapor d’água.
Do ponto de vista meteorológico ou climatológico, esse vapor comunica ao ar uma
propriedade bastante importante: a sua umidade. O teor de umidade do ar é medido,
geralmente, como umidade relativa ou umidade absoluta.
A umidade relativa indica a razão percentual entre a quantidade efetiva de vapor no ar
e a quantidade máxima de vapor d’água que a mesma quantidade de ar poderia conter se
estivesse saturada dessa substância (TOLENTINO et al., 2004).
Figura 6 – Distribuição anual da temperatura na BHRC, 2000 Fonte: Bahia – Vol. I; Tomo III; Dezembro/2000
22
A variação anual da umidade relativa segue a tendência de decréscimo de leste para
oeste, alcançando valores mais elevados durante os meses mais frios, devido à menor
capacidade do ar frio em reter umidade. A maior variação anual da umidade relativa ocorre na
estação de Itapetinga, principalmente pela maior amplitude térmica apresentada durante o ano.
70
75
80
85
90
Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez
Um
idad
e R
elat
iva
(%)
Jussari
Itapetinga
Itajú do Colônia
Ilhéus
Fonte: Bahia – Vol. I; Tomo III; Dezembro/2000 Figura 7 – Distribuição anula da umidade relativa na BHRC, ano X. As estações que apresentam maiores índices de precipitação, também são aquelas com
mais alta percentagem de umidade relativa.
A umidade relativa apresenta média anual de 85% em Ilhéus, decrescendo para 84%
em Jussari, 82% em Itajú do Colônia e alcançando 76% em Itapetinga.
3.1.6 Vegetação
Originalmente, a bacia hidrográfica do rio Cachoeira esteve coberta por uma
vegetação florestal com variações em termos de caducidade: Floresta Ombrófila Densa ou
Higrófila na zona litorânea e Floresta Estacionária Semidecidual ou Mesófila na área a oeste
do município de Itapé. Hoje, devido ao intenso uso, a cobertura original encontra-se bastante
reduzida.
Na metade superior da BHRC ocorre a predominância de gramíneas com a presença de
algumas manchas de matas de pequena extensão. Na parte inferior da bacia encontra-se uma
Figura 7 – Distribuição anual da umidade relativa na BHRC, 2000 Fonte: Bahia – Vol. I; Tomo III; Dezembro/2000
23
concentração do cultivo do cacau, ao lado de formações de “capoeira” e pequenas pastagens.
Próximo à desembocadura são encontradas formações de mangues em estágios arbustivos e
semi-arbustivos. Ao sul de Ilhéus, nota-se a presença de restinga, com suas vegetações
arbóreas e rasteiras (CEPLAC, 1976 e OLIVEIRA, 1997 apud NACIF et al., 2003).
24
4. MATERIAIS E MÉTODOS
4.1 Definição dos pontos de coleta
Na bacia hidrográfica do rio Cachoeira existem cinco postos pluviométricos e três
estações meteorológicas operacionalizados pela CEPLAC (Comissão Executiva do Plano da
Lavoura Cacaueira – órgão do Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento que atua
em seis estados do Brasil).
Para a realização desta pesquisa, foram escolhidos um posto pluviométrico (Itororó) e
três estações meteorológicas (Ilhéus, Itaju do Colônia e Jussari), mostrados na Figura 8. A
escolha dos locais de coleta levou em consideração a distribuição transversal do posto e
estações de forma a representar a variabilidade da composição química da precipitação e
deposição atmosférica à medida que os locais se afastam do litoral sendo que as diferenças de
temperatura, de umidade relativa do ar e de precipitação no sentido leste – oeste da bacia
foram os fatores determinantes para a escolha dos pontos de coleta.
Figura 8 - Localização do posto pluviométrico e estações meteorológicas utilizados no trabalho Fonte: Banco de dados – NBH/UESC
25
Entende-se por estação meteorológica uma área a céu aberto que deve atender às
normas de instalação e operação reservado para aferição de vários aparelhos (pluviômetro,
pluviógrafo, heliógrafo, termômetros, psicrômetro, barômetros, tanques de evaporação, dentre
outros) que têm como finalidade retratar as condições físico-químicas atmosféricas.
Diferente da estação, o posto pluviométrico é um local menor que têm o objetivo de
verificar apenas a quantidade de chuva e para isso dispõe somente do pluviômetro.
Tabela 2 – Locais de Amostragem - bacia hidrográfica do rio Cachoeira, sul da Bahia
Coordenadas Pontos Estação
Meteorológica
Localização Altitude
(m) Latitude Longitude
P1 Ilhéus CEPEC*/CEPLAC Rodovia Ilhéus-
Itabuna (BA-415) Km 22
38 14°45’ S 39°13’ W
P2 Jussari CEPLAC Rodovia Jussari-
Itatigui, Km 1
225 15°11’ S 39°29’ W
P3 Itajú do Colônia CEPLAC Rodovia Itaju do Colônia – Itapé,
km 15
- 15°08’ S 39°43’ W
P4 Itororó CEPLAC Itororó - Centro
233 15°07’ S 40°07’ W
Fonte: PDRH – Bacias da Região Leste –Vol. I; Tomo I; Julho/96 apud Bahia –Vol. I; Tomo III; Dezembro/2000 *Centro de Pesquisas do Cacau
4.2 Período de amostragem
As amostras foram coletadas após cada evento chuvoso e acondicionadas em
recipiente plástico, guardados em sistema refrigerado e levados ao laboratório para análise,
durante o período de amostragem de junho a dezembro de 2008.
Os dados meteorológicos necessários para este trabalho foram obtidos através do
banco de dados do Laboratório de Climatologia do CEPEC/CEPLAC (Comissão Executiva do
Plano da Lavoura Cacaueira).
26
4.3 Limpeza e estocagem dos recipientes de coleta
A realização das coletas e os cuidados com a preservação das amostras para as análises
químicas até sua chegada ao laboratório seguiram as indicações descritas no Guia de Coleta e
Preservação de Amostras de Água (CETESB, 1987).
Os recipientes plásticos com capacidade para 1 litro foram lavados primeiramente com
água corrente, depois com uma solução de água destilada e ácido nítrico (HNO3) a 10% e
enxaguados em seguida com água destilada pura e os pluviômetros são limpos periodicamente
pelos funcionários de cada estação meteorológica com água corrente.
Em cada ponto de coleta foram deixados vasilhames plásticos para a coleta de água de
chuva. As amostragens são recolhidas no primeiro vasilhame até alcançar o mínimo de 400
mL, quantidade solicitada pelo Laboratório de Água e Solos do Centro de Pesquisas do Cacau
– CEPEC, e, guardados na geladeira a uma temperatura de 4ºC para não alterar suas
propriedades físico-químicas, que segundo Karllson et al. (2000) apud Santos et al. (2006) se
mantêm inalteradas por 7 semanas, para posteriormente serem levadas para análise.
Após recolher a quantidade necessária no primeiro recipiente, passa-se para o
segundo, depois para o terceiro e assim sucessivamente.
4.4 Coletor
O pluviômetro é um equipamento com uma superfície de captação horizontal e um
reservatório para acumular a água recolhida. Há vários modelos de pluviômetros em uso no
mundo, no Brasil o mais difundido é o Ville de Paris. (BARTH et al., 1987).
Figura 9 - Visão de cima (sem tampa) do pluviômetro (a), pluviômetro da CEPLAC-CEPEC (b) e visão de cima (com tampa) do pluviômetro (c). Fonte: própria autora
27
Os pluviômetros tipo Ville de Paris, utilizados pela CEPLAC são feitos em aço
inoxidável com proveta graduada em mm de chuva e área de captação de 400 cm2, possui
proveta e suporte para fixação e a capacidade do reservatório é de 200 mm de chuva,
conforme demonstram as Figura 9a, 9b e 9c.
4.5 Análises químicas
Os métodos de análises utilizados para determinação dos elementos químicos, são os
recomendados pelo Standard Methods for Examination of Water and Wastewater (A.P.H.A,
A.W.W.A. e W.P.C.F, 1980) e Vogel (1992).
Para análise de pH utilizou-se o pHmetro devidamente calibrado com soluções de pH
4,0 e 6,86, conservando sempre o eletrodo na solução KCl 3µ. A condutividade elétrica foi
medida pelo aparelho chamado Condutivímetro calibrado com KCl 0,01N. Nos intervalos das
análises supracitadas, o equipamento de leitura é devidamente lavado com água destilada.
Para a determinação do Na+ e K+ utilizou-se o Espectrofotômetro de Chama que
apresenta um limite de detecção de 0,002 e 0,005 µg/mL respectivamente e, para a
determinação de Ca++, Mg++ utilizou-se o Espectrofotômetro de Absorção Atômica, que
tem um limite de detecção para esses elementos de 0,001; 0,0001µg/mL respectivamente
(PERKINELMER, 1971).
Os teores de sulfato (SO42-), nitrato (NO3-) e cloreto (Cl-) são determinados através
da Cromatografia Iônica, tendo um limite de detecção de 0,12; 0,020 e 0,070 µg/mL
respectivamente. As análises de sulfato e nitrato foram realizadas pelo laboratório da Empresa
Municipal de Águas e Saneamento S/A – EMASA, e a análise do cloreto está sendo feita pelo
Laboratório do CEPEC – CEPLAC.
Para a análise do HCO-3 foi utilizado o método da titulometria/titulação.
28
4.6 Análises estatísticas
Para a aplicação dos testes estatísticos, foram analisados os pressupostos de
normalidade e homocedasticidade. Para verificar a normalidade das variáveis utilizou-se o
teste de Kolmogorov-Smirnov (NORUSIS, 1993). Quando a variável apresentava uma
distribuição normal, foi utilizado o teste F (ANOVA) para comparar as médias entre as
amostras por pontos de coleta. Nos casos em que o teste F detectou diferenças significativas,
foi utilizado o teste de comparações múltiplas de Duncan, para apontar quais foram os grupos
significativamente diferentes. Em casos que a variável não apresentou normalidade foi
utilizado o teste não paramétrico Kruskal-Wallis, para apontar a significância das diferenças.
Devido à natureza da presente pesquisa, cujas medidas dos dados estão sujeitas a erros
de coleta, de instrumentação, de medição no caso dos parâmetros da água, condições de
levantamento de dados, dentre outros fatores, o nível de significância estabelecido foi de 5%.
O processamento dos dados foi realizado utilizando o pacote estatístico SPSS – Statistical
Package for Social Science (NORUSIS, 1993).
29
5. RESULTADOS E DISCUSSÃO
5.1 Análise descritiva
Os resultados obtidos nos quatro pontos de coleta serão apresentados e discutidos
através das análises estatísticas e descritivas de cada ambiente de amostra.
Foram coletadas e analisadas, de junho a dezembro de 2008, amostras de águas de
chuvas, nas estações meteorológicas do CEPEC (Ilhéus), de Jussari e Itajú do Colônia, e no
posto pluviométrico de Itororó, com N = 15, 18, 8 e 11, respectivamente. Nesse período
analisaram-se, além de pH, e condutividade, as concentrações dos principais cátions e ânions
correspondentes a essas mesmas amostras. Para cada amostra foram calculadas as médias
simples do pH, da CE e dos íons analisados.
Na Tabela 3 estão descritos os resultados das concentrações dos íons nos pontos
amostrados.
Tabela 3- Resultados físico-químicos nos pontos amostrais.
Pontos pH Ca2+ Mg2+ K+ Na+ CE Alcal. Dureza Cl- HCO-3 SO-24 NO3
-
CEPEC DP 0,95 2,7 1,4 0,6 4,6 44,3 17,0 12,1 1,8 20,7 1,5 0,6
MÉDIA 7,0 2,4 2,4 0,5 3,7 39,5 14,4 15,7 1,7 17,6 1,6 0,5
MÁX 9,0 9,0 5,4 2,0 15,4 139,0 55,6 45,0 5,6 67,8 6,0 2,4
MIN 4,7 0,5 0,6 ND ND 4,0 2,2 4,0 0,1 2,7 ND ND
JUSSARI DP 1,0 0,5 0,7 0,4 2,6 20,7 4,8 3,7 3,1 6,0 2,0 4,1
MÉDIA 5,5 1,0 1,9 0,3 1,5 31,1 5,6 10,2 2,5 6,5 2,5 1,9
MÁX 6,8 1,9 3,5 1,3 11,1 68,0 23,0 17,0 13,8 28,1 21,0 17,7
MIN 4,0 0,5 1,1 ND ND 3,0 1,8 6,0 0,1 ND ND 0,1
ITAJÚ DO DP 0,75 1,3 2,5 0,6 13,3 69,6 7,8 8,5 11,4 9,5 7,0 0,9
COLÔNIA MÉDIA 5,7 1,4 2,6 0,5 6,2 51,8 8,4 14,9 5,2 10,3 4,0 0,7
MÁX 6,9 4,3 8,4 1,7 38,9 207,0 21,6 45,0 33,2 26,4 21,0 2,7
MIN 4,9 0,5 0,7 ND ND 5,0 1,8 5,0 0,6 2,2 ND ND
ITORORÓ DP 0,99 2,3 1,0 0,4 1,3 47,3 4,6 1,8 6,4 5,6 1,2 0,8
MÉDIA 5,3 2,8 1,9 0,4 1,1 51,2 6,4 1,7 5,0 7,8 2,0 1,1
MÁX 6,5 8,3 3,8 1,1 3,6 175,0 17,0 33,0 23,2 20,7 5,0 2,6
MIN 3,5 0,6 0,5 ND ND 9,0 1,2 4,0 0,1 1,5 1,0 ND ND: Não Detectável
30
Nota-se, que os dados dos locais de Itajú do Colônia e Itororó apresentam uma maior
média nos valores de condutividade elétrica, demonstrando uma maior concentração de sais
dissolvidos. Os cátions que apresentaram maiores concentrações foram o Na+, Mg2+, Ca2+,
dentre os ânions, o bicarbonato e sulfato.
5.1.1 Análise do pH
A grandeza físico-química 'potencial hidrogeniônico' – pH natural das águas das
chuvas em função do equilíbrio com a concentração de CO2 na atmosfera, segundo Seinfeld e
Pandis (1998) e Galloway (1982), não pode ser inferior a 5,0, ou seja, a faixa de detecção de
chuva ácida tem valor limite de 5,0.
Há alguns anos, vários estudos estão sendo feitos em todo o mundo quanto à
caracterização físico-química das deposições atmosféricas, seca ou úmida, devido,
principalmente à preocupação quanto as chuvas ácidas, as emissões de gases-estufa e,
conseqüentemente, ao aquecimento global.
Sá (2005), em seu estudo quantitativo na planície costeira do Rio Grande do Sul, na
cidade de Rio Grande constatou variação de pH nos pontos de coleta, apresentando períodos
de pH ácido e períodos de pH básico, devido às emissões do parque industrial em área
adjacente e ao efeito natural marinho.
Outro estudo, feito por Santos et al. (2006), na região costeira de Ilha Grande, Rio de
Janeiro ficou constatado que dentre as 21 amostras analisadas, 30% delas tiveram os valores
de pH inferiores a 5,0. Neste caso, há uma grande interferência da poluição dos grandes
centros, pois a ilha está a 100 km da cidade do Rio de Janeiro e a 250 km da cidade de São
Paulo.
Ainda no Rio de Janeiro, Mello (2001) estudou a precipitação química na região
metropolitana nos anos de 1988 e 1989 e encontrou um pH médio igual a 4,77.
A 500 m da costa de Salvador, Bahia, foi constatado uma faixa de pH entre 4,85-6,74.
Uma possível explicação para os valores de pH mais altos seria o aerossol atmosférico da
região, muito rico em “spray” marinho, o qual tem efeito tamponante (CAMPOS et al.,1998).
Lisboa (2005), divulgou um diagnóstico da origem e extensão da poluição atmosférica
de chuvas ácidas realizado por pesquisadores em alguns municípios do litoral sul de Santa
Catarina. Foram constatados nas cidades índices abaixo de 5,0. Em Tubarão, o pH chegou a
4,69, em Criciúma 5,04, Florianópolis 4,56 e em São Martinho 5,68.
31
Em Passo Fundo, também na região sul do Brasil, foi feito a análise do pH e não foi
encontrado indícios de acidez, pois o valor encontrado foi 5,65 (CUNHA; DALGAMO,
2000).
A Figura 10 demonstra que a média do pH das amostras de chuva na bacia
hidrográfica do rio Cachoeira variou entre 5,3 e 7,0 indicando, portanto, que as chuvas não
têm características ácidas.
Figura 10: Resultados de pH por ponto de coleta
Observa-se que Itororó e Jussari foram os pontos que apresentaram os menores valores
médios de pH, sugerindo, portanto, regiões com baixos níveis de poluentes atmosféricos,
incapazes de contribuir para a formação de chuvas ácidas.
5.1.2 Condutividade elétrica
A condutividade elétrica é a capacidade que a água possui de conduzir corrente
elétrica. Este parâmetro está relacionado com a presença de íons dissolvidos na água,
portanto, quanto maior for a quantidade de íons dissolvidos, maior será a condutividade
elétrica da água. Os resultados de condutividade elétrica foram mais elevados nas amostras
coletadas em Itajú do Colônia e Itororó (Figura 11), este fato está associado às maiores
concentrações de Cl- e Na+ e SO-24 nos referidos pontos amostrais (Figuras 12 e 13).
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
8,0
CEPEC JUSSARi ITAJÚ DO COLÔNIA ITORORÓ
pH
32
Figura 11: Condutividade elétrica por ponto de coleta
5.1.3 Resultados dos cátions
Os resultados das análises dos cátions, ilustrados na Figura 12, demonstram que o
sódio é o íon predominante nas amostras do CEPEC, possivelmente pela sua proximidade do
litoral. Todavia, observa-se que a concentração maior de Na+ foi obtida na estação
meteorológica de Itajú do Colônia alcançando 6,2 mg/L. Mesmo estando distante do litoral,
cerca de 50 km, verifica-se a presença da contribuição do “spray” marinho, em virtude da
ação dos ventos enquanto os postos de Itororó, Jussari e CEPEC apresentaram concentrações
1,1 mg/L, 1,5 mg/L e 3,7 mg/L respectivamente, resultados que contribuíram para os valores
da condutividade elétrica observados.
Um aspecto a ser observado no resultado das mostras em Itororó é a elevada
concentração de Ca2+ em relação aos demais pontos amostrados, cuja concentração é de 2,8
mg/L, sendo que nas amostras de precipitação do CEPEC a concentração obtida foi de 2,4
mg/L. Este resultado pode sugerir que os teores de Ca2+ dissolvidos para este ponto sejam de
origem antropogênica, devido a ocorrência de mineração e extração de calcário na região.
Os resultados obtidos nas concentrações de Mg2+ (Figura 12) demonstram uma relativa
semelhança entre os pontos amostrados, sendo 2,6 mg/L no ponto amostral de Itajú do
Colônia, 2,4 mg/L no CEPEC e 1,9 mg/L nos pontos de Jussari e Itororó, não apresentando,
portando, diferenças expressivas.
0
10
20
30
40
50
60
CEPEC JUSSARI ITAJÚ DO COLÔNIA ITORORÓ
CE (µS/cm)
33
Figura 12: Concentração de cátions por ponto de coleta.
Quanto à concentração do íon K+, em nenhum dos quatro pontos de coleta os
resultados encontrados foram superiores a 1 mg/L.
5.1.4 Resultados dos ânions
A atmosfera é mais suscetível a emissões antropogênicas do que os ambientes
terrestres ou aquáticos; sob o ponto de vista quantitativo, a atmosfera é muito menor como
reservatório do que os outros ambientes. Além disso, (sendo o volume menor, a concentração
é maior) segundo Deus e Luca (1997) as taxas de reação em condições de alteração
atmosféricas são muito mais lentas em comparação com as taxas de ambientes marítimos e
litosféricos.
A atmosfera tem sido sempre utilizada como um sumidouro de poluição. O aumento
da utilização de combustíveis fósseis, principalmente, os derivados de petróleo e de carvão,
vem ocasionando alterações na qualidade do ar atmosférico, devido a liberação de elevadas
cargas de compostos de nitrogênio e enxofre, causando desequilíbrios ambientais em áreas
densamente populosas e industriais. Através de uma série de reações químicas complexas,
estes contaminantes podem ser transformados em ácidos, retornando ao solo como compostos
da chuva.
A Figura 13 ilustra os resultados dos ânions HCO-3, Cl- e SO-2
4 podendo-se observar
que o bicarbonato foi o ânion predominante, possivelmente esses resultados estejam
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
Ca Mg K Na
mg/l
CEPEC JUSSARI ITAJÚ DO COLÔNIA ITORORÓ
34
contribuindo para os valores de pH mais elevados, como pode ser observado quando
comparadas as Figuras 10 e 13.
Figura 13: Concentração de ânions por ponto de coleta Em relação à concentração de Cl-, Itajú do Colônia também apresentou maior valores
(5,2 mg/L), seguida por Itororó (5,0 mg/L), Jussari (2,5 mg/L) e CEPEC (2,0 mg/L).
Os sulfatos ocorrem como partículas microscópicas resultantes da combustão de
combustíveis fósseis e biomassas, proporcionando a acidez da atmosfera.
Assim como os sulfatos, os compostos de nitrogênio estão entre os mais importantes
gases que contribuem para a poluição do ar urbano. A queima de combustíveis emite grandes
quantidades de óxidos de nitrogênio (NO e NO2), formadores do smog-fotoquímico,
produzindo nitrito (NO2-) e nitrato (NO3
-), componentes da chuva ácida (SANTOS et al.
2006).
A Figura 14 ilustra os resultados obtidos das análises de SO-24 onde se observa que em
Itajú do Colônia as concentrações desses íons foram superiores aos demais pontos. No
entanto, não é possível distinguir entre sulfato originário do processo de foto-oxidação dos
gases de enxofre de origem biológica e aquele produzido diretamente pela queima de
combustíveis fósseis, visto que esse ponto localiza-se distante de centros urbanos.
0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
12,00
14,00
16,00
18,00
20,00
CEPEC JUSSARI ITAJÚ DO COLÔNIA ITORORÓ
mg/l
HCO3 SO4 Cl
35
Figura 14: Concentração de SO-2
4 e NO-3 por ponto de coleta
A dureza da água é propriedade decorrente da presença de metais alcalinos terrosos e
resulta da dissolução de minerais do solo e das rochas ou do aporte de resíduos industriais. É
definida como uma característica da água, a qual representa a concentração total de sais de
cálcio e de magnésio, expressa como carbonato de cálcio. Quando a concentração desses sais
é alta, diz-se que a água é dura e, quando baixa, que é mole (ROCHA et al., 2004). Portanto,
conforme a Figura 15, o posto de coleta do CEPEC apresenta maior dureza da água 15,7
mg/L), fato este, resultante de uma maior concentração de HCO-3 (17,6 mg/L) encontrada
(Figura 13).
Figura 15: Resultados de alcalinidade e dureza das águas em mg/L CaCO3
0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
12,00
14,00
16,00
18,00
CEPEC JUSSARI ITAJU DO COLÔNIA ITORORÓ Alcal. Dureza
mg/l (CaCO3)
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
3,00
3,50
4,00
4,50
CEPEC JUSSARI ITAJÚ DO COLÔNIA ITORORÓ
mg/l
NO3+ SO4
36
A alcalinidade representa a capacidade que um sistema aquoso tem para neutralizar
ácidos, conhecido como efeito tampão. Este parâmetro, normalmente usado para descrever a
qualidade da água, é um fator de capacidade e não de intensidade como o pH. A alcalinidade é
devida principalmente aos carbonatos e bicarbonatos e, secundariamente, aos íons hidróxidos,
silicatos, boratos, fosfatos e amônia. Constata-se, portanto, que há inteira relação entre as
Figuras 13 e 15, cujos valores apresentam a concentração de bicarbonato e alcalinidade
respectivamente.
Na Figura 15, pode-se verificar, que o posto do CEPEC apresenta maior alcalinidade,
em virtude da concentração também maior de bicarbonato (Figura 13), seguido dos postos,
Itajú do Colônia, Itororó e Jussari.
Para classificar a água da chuva em poluída ou não poluída alguns autores como
Panettiere et al. (2000), consideram as concentrações de forma decrescente, hierarquizando os
íons. Em uma atmosfera não poluída, encontra-se a seguinte ordem de íons: Cl-=Na+>Mg2+>
K+>Ca2+>SO-24>NO-
3=NH+4 (STALLARD; EDMOND, 1981). Em locais considerados
poluídos, como a Região Metropolitana de São Paulo ou outros grandes centros urbanos a
hierarquia dos íons é diferente: NH+4>NO-
3>Na+>SO-24>Cl->Ca2+>K+>Mg2+ (Leal et al.,
2004), tendo maior concentração o amônio, nitrato e sulfato, indicadores de combustão e
acidez de chuva.
Tabela 4 - Hierarquia dos íons encontrados em estudos correlatos
Locais Ordem de concentração Mar (Berner & Berner, 1996)
Cl-=Na+>Mg2+>SO-24>Ca2+>K+>NO-
3 ou NH+4
Precipitação da Amazônia (Stallard e Edmond, 1981)
Cl-=Na+>Mg2+>K+>Ca2+>SO-24>NO-
3 = NH+4
Precipitação na Região Metropolitana de São Paulo (Leal et al., 2004)
NH+4>NO-
3>Na+>SO-24>Cl- >Ca2+>K+>Mg2+
Precipitação em Rio Grande - RS (Sá, 2005)
Cl->Na+>NH+4>Ca2+>Mg2+>SO-2
4>K+>NO-3
Precipitação em Ilha Grande – RJ (Souza et. al, 2006)
Cl->Na+>Mg2+>SO-24>NO-
3 = NH+4>K+=H+>Ca2+
Precipitação BHRC* HCO-3 >Cl- >Na+ >SO-2
4>Mg2+>Ca2+>NO-3 >K+
* Bacia hidrográfica do rio Cachoeira
37
Constata-se que a hierarquia da média dos íons nos quatro pontos de coleta da bacia
hidrográfica do rio Cachoeira não apresenta característica ácida ou com forte influência de
poluição.
5.2 Análises dos componentes principais
A análise de componentes principais, conforme Neto e Moita (1998) consiste
essencialmente em reescrever as coordenadas das amostras em outro sistema de eixo mais
conveniente para a análise dos dados, ou seja, as variáveis originais geram, através de suas
combinações lineares, componentes principais, cuja principal característica, além da
ortogonalidade, é que são obtidos em ordem decrescente de máxima variância. A análise de
componentes principais também pode ser usada para julgar a importância das próprias
variáveis originais escolhidas, ou seja, as variáveis originais com maior peso (loadings) na
combinação linear dos primeiros componentes principais são as mais importantes do ponto de
vista estatístico.
A análise dos componentes principais foi realizada com a preocupação de reunir todas
as informações por vezes dispersas em uma avaliação descritiva e ao mesmo tempo para
melhor analisar as inter-relações da totalidade das variáveis.
Para melhor analisar as relações entre variáveis é apresentado na Figura 16 a projeção
plana gerada para as componentes principais 1 e 2. Esta figura permite identificar detalhes
adicionais ainda não observados. Na Figura 17 foi gerada a projeção dos objetos, ou seja, dos
pontos onde foram coletadas as amostras das águas da chuva, onde se pode observar
claramente, através das componentes 1 e 2, que responde por mais de 80% da variação total,
que as amostras analisadas de Itajú do Colônia e Itororó apresentam maior salinidade (Item
5.1.2). Estes resultados estão associados a uma maior concentração de íons nas precipitações
pluviométricas ocorridas no período estudado, destacando-se o cloreto, sódio e sulfato.
38
pH
Ca
Mg K
Na
CE
Alcal.
Dureza
Cl
HCO3
SO4
NO3+
-1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0
Factor 1 : 52,43%
-1,0
-0,5
0,0
0,5
1,0
Fac
tor
2 : 2
8,47
%
Figura 16: Projeção plana das variáveis para componentes principais 1 e 2
A primeira componente principal, ilustrado na Figura 16, reúne as variáveis que mais
contribuíram para a diferenciação das amostras analisadas no que diz respeito aos teores de
sais dissolvidos representados através dos valores de condutividade elétrica, podendo-se
destacar os íons Cl- e Na+ e SO-24 (Tabela 3, Figuras 12 e 13). Observa-se ainda que o íon
NO-3 pouco contribuiu para esta característica, entretanto, uma maior concentração obtida nas
amostras analisadas em Jussari permitiu uma clara diferença nas características hidroquímicas
dessas águas em relação aos demais pontos.
CEPEC
JUCARI
ITAJU
ITORORÓ
-5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6
Factor 1: 52,43%
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
5
Fac
tor
2: 2
8,47
%
Figura 17: Projeção plana dos objetos (pontos) para componentes principais 1 e 2
DO COLÔNIA
39
A componente principal 2 da Figura 16 apresenta comportamento diferenciado dos
íons Cl-, K+, Na+ e Mg2+ em relação aos demais elementos, este fato está associado a
expressão da salinidade nas águas analisadas, muito embora a explicação da variância do
conjunto de dados está relacionada a componente 2, que explica apenas 28,5% da variância
total. O aporte natural de origem marinha dos íons Cl- e Na+ e Mg2+ não justifica tal
comportamento, visto que as concentrações encontradas foram em locais relativamente
distantes do litoral, quando comparados com os demais pontos amostrais.
Observando-se o posicionamento dos íons Ca2+, K+ e HCO3-, onde os mesmos são
relacionados com a origem marinha, a concentração desses elementos nas águas estudadas,
possivelmente esteja associada ao conjunto de variáveis que são controladas pelo efeito
marinho e efeito continental com intensidades semelhantes na região em estudo.
O distanciamento dos íons SO-24 e NO-
3 em relação aos íons Na+, Mg2+, Ca2+, K+ e
HCO3- indica um comportamento adverso. O sulfato e o nitrato são íons produzidos pelas
emanações industriais atmosféricas, diferentemente dos demais que geralmente estão mais
associados às influências da água marinha. Essa característica traz indicativos da influência
marinha sobre a qualidade das chuvas no município de Itororó e na estação meteorológica do
CEPEC, e uma maior influência de fontes antropogênicas na qualidade das chuvas ocorridas
principalmente nos municípios de Itajú do Colônia e Jussari, possivelmente associados às
correntes de ventos oriundas de regiões industrializadas e urbanizadas.
40
6. CONSIDERAÇÕES FINAIS
Nesse estudo, os resultados encontrados no estudo físico-químico das precipitações na
bacia hidrográfica do rio Cachoeira permitem concluir que a composição iônica das amostras
apresenta-se variável quanto à distribuição na área geográfica. Os valores de pH obtidos estão
acima do limite de acidificação (pH 5,0), não configurando, por esse índice, preocupação de
degradação de ambiente causada pelas características químicas de águas de chuva. Uma
possível explicação para o valor de pH do ponto amostral do CEPEC ser mais alto seria o
aerossol atmosférico da região, muito rico em “spray” marinho. Esta quantidade adicional de
“spray” marinho poderia tamponar a “solução”, uma vez que, sendo estas partículas emitidas
da superfície do mar pela ação dos ventos e conseqüente quebra de bolhas no ar poderia
manter até certo ponto sua capacidade tamponante.
A condutividade elétrica dos pontos amostrais de Itajú do Colônia e Itororó se explica
pelo fato de possuírem maior concentração de sais. Conforme esperado foi confirmada a
maior concentração de Na+ dentre as amostras analisadas do CEPEC devido sua proximidade
com o oceano. É importante ressaltar que a maresia, tecnicamente chamada de “spray
marinho” funciona como um purificador de ar e pode reduzir em até 20% a poluição
atmosférica nas cidades costeiras.
Foi constatada a contribuição antrópica de Ca2+, na cidade de Itororó devido à
presença da mineração de calcário naquela região e quanto aos outros íons, o destaque maior
foi para o bicarbonato e o nitrato, os quais estão em extremidades distintas de importância. O
bicarbonato foi o composto com maior concentração, colaborando para a característica do pH
e o nitrato com menos destaque, demonstrando o baixo nível de poluição na região de estudo.
O estudo das condições físico-químicas da água de chuva na bacia hidrográfica do rio
Cachoeira proporcionou o entendimento e a avaliação do nível de emissões de poluentes na
atmosfera, que, segundo os dados analisados, ainda se encontra em condições adequadas ou
pelo menos sem risco de chuva ácida.
41
O conhecimento da constituição atmosférica é necessário para avaliar as reais
condições em que se encontra o ar desta localidade, além de possibilitar a localização das
fontes emissoras dos poluentes, a fim de averiguar a gravidade das emissões, bem como,
planejar estratégias para minimizar os impactos ambientais causados, se necessário fosse.
A poluição atmosférica, verificada também com base na composição físico-química da
água de chuva, é um dos maiores desafios para a gestão das cidades, devido justamente aos
diversos fatores de ordem natural, social e econômica envolvidos, principalmente no que
tange ao sistema capitalista como um todo.
Contudo, esse estudo contribui significativamente para a melhoria das condições de
vida na região estudada e no planeta, no que diz respeito à composição físico-química das
precipitações e consequentemente das reais condições do ar que respiramos.
42
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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BAHIA, GOVERNO DO ESTADO DA. Superintendência de Recursos Hídricos – Universidade Estadual de Santa Cruz. Caracterização Hidrológica: Programa de Recuperação das Bacias dos Rios Cachoeira e Almada. Volume I, Tomo IV. 2001
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BARTH, F.T. et al. Modelos para Gerenciamento de Recursos Hídricos. São Paulo, 1987.
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47
ANEXO
Ponto pH Ca2+ Mg2+ K+ Na+ CE Alcalinidade Dureza Cl- HCO-
3 SO-24 NO3
- 7,10 3,21 2,68 0,80 5,29 54,00 19,22 19,00 0,80 23,43 1,00 0,30 7,30 3,93 3,70 0,60 5,94 63,00 20,82 25,00 2,10 25,38 1,00 0,10 7,30 0,72 1,61 0,30 1,48 15,00 4,00 8,40 1,50 4,88 0,00 0,00 6,60 0,96 1,99 0,10 1,39 16,00 9,81 10,60 11,96 2,00 0,10 4,70 1,12 3,16 0,30 1,58 34,00 5,00 15,80 5,60 6,10 6,50 8,98 5,40 1,80 12,06 139,00 55,64 44,60 4,60 67,84 1,00 0,30 6,60 3,69 2,97 0,60 5,94 58,00 51,24 21,40 0,80 62,47 1,00 0,80 6,40 0,56 1,41 0,20 1,11 15,00 6,41 7,20 0,50 7,81 2,00 0,60 7,80 1,36 1,65 1,00 3,62 27,00 14,01 10,20 0,80 17,08 1,00 0,30 9,00 7,94 4,52 2,00 15,40 136,00 14,01 38,40 0,61 17,08 1,00 0,80 8,20 0,48 0,63 0,20 0,74 7,00 5,80 3,80 0,30 7,08 3,00 0,20 6,70 1,04 1,85 0,20 0,28 9,00 3,00 10,20 0,10 3,66 6,00 0,10
6,90 0,64 1,65 0,00 0,00 10,00 2,40 8,40 4,60 2,93 1,00 2,40 6,80 0,72 1,22 0,00 0,00 6,00 2,20 6,80 1,60 2,68 1,00 0,30
CEPEC
6,90 0,56 1,07 0,00 0,00 4,00 2,80 5,80 0,50 3,42 2,00 0,20 6,60 1,36 1,75 0,20 1,21 16,00 8,81 10,60 2,70 10,74 0,00 0,30 5,50 1,60 1,95 0,40 1,67 20,00 6,61 12,00 2,70 8,05 1,00 0,10 5,50 1,92 2,19 0,10 1,30 15,00 5,40 13,80 3,10 6,59 1,00 0,10
6,30 1,36 3,31 0,40 2,32 27,00 5,00 17,00 2,40 6,10 1,00 1,10 6,00 1,44 2,33 1,30 2,69 42,00 6,00 13,20 1,70 7,32 1,00 1,90 6,40 1,12 3,50 0,70 11,13 68,00 23,02 17,20 1,30 28,06 4,00 1,60 6,60 1,60 2,43 0,40 2,32 32,00 4,80 14,00 2,80 5,86 3,00 0,90 6,30 1,04 1,85 0,30 2,04 24,00 5,20 10,20 0,30 6,35 2,00 0,20 6,80 0,56 1,56 0,10 0,19 7,00 4,00 7,80 0,10 4,88 4,00 0,10 5,70 0,80 1,56 0,10 0,00 16,00 5,00 8,40 1,30 6,10 2,00 1,20 6,00 0,56 1,17 0,10 0,28 9,00 3,60 6,20 0,80 4,39 7,00 1,40 4,20 0,96 2,14 0,10 0,46 55,00 4,40 11,20 1,40 5,37 6,00 1,50 4,00 0,96 1,46 0,40 0,19 63,00 3,60 8,40 4,50 4,39 5,00 0,20
JUSSARI
4,00 0,56 1,31 0,00 0,00 55,00 2,80 6,80 2,60 3,42 2,00 17,70
48
pH Ca2+ Mg2+ K+ Na+ CE Alcalinidade Dureza Cl- HCO-3 SO-2
4 NO3-
4,00 0,56 1,46 0,00 0,00 55,00 3,20 7,40 2,60 3,90 1,00 0,10 4,10 0,48 1,22 0,00 0,00 38,00 2,00 6,20 13,80 2,44 1,00 2,00 5,30 0,56 1,46 1,20 0,46 15,00 7,40 0,70 0,00 5,30 0,48 1,12 0,00 0,00 3,00 1,80 5,80 0,10 2,20 2,00 2,50 5,30 1,12 1,85 0,60 0,56 24,00 10,81 10,40 0,90 13,18 2,00 0,40 5,40 0,96 2,33 0,40 2,23 26,00 7,21 12,00 0,80 8,79 1,00 0,00 6,50 4,33 8,37 1,70 38,95 207,00 18,21 44,80 33,20 22,21 21,00 0,80 6,90 1,12 1,56 0,20 2,04 26,00 3,60 9,20 0,90 4,39 1,00 0,70 6,50 2,00 3,40 0,60 4,54 101,00 21,62 19,00 3,20 26,36 5,00 2,70 4,90 0,56 1,41 0,00 0,46 13,00 2,20 7,20 0,60 2,68 0,00 0,00 5,30 0,48 0,92 0,00 0,00 5,00 1,80 5,00 0,70 2,20 1,00 0,30
ITAJU DO COLÔNIA
5,30 0,72 0,68 0,10 0,74 12,00 1,80 4,60 1,00 2,20 1,00 0,30 5,40 3,13 3,84 0,40 2,04 32,00 11,01 23,60 4,10 13,42 1,00 0,00 6,50 5,29 1,65 0,80 2,23 49,00 17,01 20,00 1,90 20,74 2,00 2,60 6,10 2,24 1,95 0,80 3,62 42,00 6,41 13,60 1,80 7,81 2,00 1,10 6,30 1,28 2,14 0,20 0,09 17,00 4,80 12,00 0,90 5,86 2,00 2,10 5,60 3,05 2,48 0,50 0,74 40,00 5,60 17,80 4,60 6,83 5,00 0,40 5,80 2,65 2,33 0,80 1,11 32,00 7,61 16,20 1,70 9,27 3,00 0,30 6,00 8,26 3,02 1,10 2,50 76,00 8,41 33,00 5,70 10,25 2,00 0,90 3,50 1,60 1,12 0,00 0,00 175,00 2,40 8,60 23,20 2,93 2,00 1,60 5,00 0,64 0,49 0,00 0,00 9,00 1,20 3,60 0,10 1,46 1,00 1,10 3,80 1,44 1,31 0,00 0,00 82,00 3,00 9,00 4,20 3,66 1,00 1,30
ITORORÓ
4,70 0,80 1,02 0,00 0,00 11,00 3,00 6,20 6,80 3,66 1,00 0,20