grupo de fósforo subgrupo avaliaÇÃo de impactos ambientais

Grupo de Fósforo

SUBGRUPO AVALIAÇÃO DE

IMPACTOS AMBIENTAIS

2

EUTROFIZAÇÃO

• A eutrofização é, hoje, um fenômeno que ocorre na maioria dos países.

• É o enriquecimento de lagos e reservatórios com nutrientes para plantas, principalmente fósforo e nitrogênio.

3

EUTROFIZAÇÃO Fatores de influência

• Aumento de carga de nutrientes nas águas por meio da alteração nos mananciais (remoção de florestas, desenvolvimento agrícola e industrial, além da urbanização)

• Fatores que modulam os impactos gerados pelo aumento da carga de nutrientes:

• estrutura da rede alimentar• trocas entre os sedimentos e a água• forma e profundidade da bacia• movimentos da água dos reservatórios• condições climáticas e hidrológicas

Fonte: UNEP - IETC, 2001

4

EUTROFIZAÇÃO Conseqüências

• Uma das conseqüências do processo de eutrofização é a floração de algas tóxicas (cianobactérias), prejudicando a qualidade das águas, geração de energia e atividades de lazer.

• As toxinas presentes na água são provenientes das células das cianobactérias após sua decomposição. Em alguns casos, essas toxinas podem estar presentes na água após os tratamentos de água bruta, o que pode agravar seus efeitos crônicos.

5

FLORAÇÃO DE ALGASCaso Caruaru

• Em fevereiro de 1996, houve crise de hepatite aguda em um centro de hemodiálise em Caruaru, no Brasil

– 86% dos pacientes sofreram perturbações visuais e outros sintomas

– muitos apresentaram falhas no funcionamento do fígado

– 50 pacientes morreram.

6


• A evidência biológica e química suporta a hipótese inicial de morte por efeitos da toxina microcistina na água da diálise (Tundisi, 2003).

• Esta ocorrência se deve ao tratamento insuficiente:

– No manancial

– Na água na clínica de diálise.

7


QUAL É A

RELAÇÃO DO

FÓSFORO DO

DETERGENTE COM

ESSE FATO?

QUAL OU QUAIS

FORAM OS

RESPONSÁVEIS PELO

FLORESCIMENTO DE

ALGAS TÓXICAS COM

CONSEQUENTE

INTOXICAÇÃO DE

PESSOAS EM

CARUARU?

8

RELAÇÃO P-detergentes X EUTROFIZAÇÃO E SUAS CONSEQUÊNCIAS

P-dejetos +

P-detergentes

ESGOTO DOMÉSTICO

CORPOS D´ÁGUA

PARA

ABASTECIMENTO

EUTROFIZAÇÃO

CONSEQUÊNCIAS DA EUTROFIZAÇÃO

ESCOAMENTO SUPERFICIAL

LUZ

TEMPERATURA

P-lixoP- fertilizantes

P-excretas animais

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Corpos D’água

EUTROFIZAÇÃOFatores de influência

Corpos D’água

Fontes - Não pontuais

• Escoamento superficial

• Transporte de solo

• Intemperização de rocha

Fontes – Pontuais

• Esgotos domésticos

• Esgotos industriais

Micronutrientes pH da água

Alcalinidade da água

Disponibilidade de luz

Temperatura

Condições hidrológicas

Morfometria do reservatório

EUTROFIZAÇÃO

Nutrientes• Nitrogênio• Fósforo

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EUTROFIZAÇÃOFator limitante

• É o fator que determina o crescimento das algas e plantas aquáticas.

– As disponibilidades de luz e nutrientes podem ser considerados fatores limitantes do desenvolvimento de plantas.

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EUTROFIZAÇÃONíveis de trofia

• Oligotróficos – baixas entradas de nutrientes e

produção primária, alta transparência e uma biota

diversa.

• Mesotrófico – intermediário.

• Eutrófico – grande entrada de nutrientes e produção

primária, baixa transparência e elevada biomassa,

com poucas espécies e uma produção de

cianobactérias superior aos sistemas oligotróficos.

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METODOLOGIA DE AVALIAÇÃOÍndices de estado trófico

EPA(1974)

OECD(1982)

Rast & Holland(1988)

Von Sperling(1994)

ultraoligotrófico < 4 < 4 < 5

oligotrófico < 10 < 10 4 a10 10 a 20

mesotrófico 10 a 20 10 a 35 10 a 35 10 a 50

eutrófico > 20 35 a 100 35 a 100 25 a 100

hipereutrófico > 100 > 100 > 100

Fósforo total (PPB)

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METODOLOGIA DE AVALIAÇÃOÍndice Probabilístico

14

METODOLOGIA DE AVALIAÇÃOÍndice Morfoedáfico

15

METODOLOGIA DE AVALIAÇÃO Índice Morfoedáfico

16

METODOLOGIA DE AVALIAÇÃOLago Washington e Minnetonka

Nei due laghi venne effettuato lo stesso intervento per il controllo dell’eutrofizzazione (diversione fuori bacino di tutti i carichi puntiformi). Nel Lago Washington l’intervento consentì di raggiungere condizioni di oligotrofia.Nel Lago Minnetonka il risultato fu insoddisfacente. Questo sarebbe stato prevedibile utilizzando l’Indice Morfoedafico.

17

FLORAÇÃO DE ALGAS

• Em lagos oligotróficos e mesotróficos, a concentração de fósforo geralmente é o fator limitante.

• Em casos de lagos eutróficos e hipereutróficos, outros fatores podem ser os controladores.

• No Brasil, o nitrogênio é o fator limitante em regiões marinhas.

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A QUESTÃO DA BIODISPONIBILIDADE

• A fração da concentração total de um composto químico em um ambiente aquático que está potencialmente disponível para a ação biológica, como por exemplo, incorporação por um organismo aquático, é chamada de fração biodisponível (Spacie et al., 1995).

• Plantas aquáticas e algas assimilam o fósforo principalmente na forma de ortofosfato, ou seja, esta é a forma biodisponível do fósforo (Klapper, 1991).

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• A concentração do ortofosfato tem sido determinada e relacionada com o crescimento do fitoplâncton porque esta fração do fósforo total está diretamente disponível para ser absorvida.

• Como a cinética de conversão entre as formas de disposição de fósforo são muito rápidas, a biodisponibilidade independe da forma de aporte da carga.

20


• A biodisponibilidade do ortofosfato (produto da hidrólise do fósforo) é reduzida por alguns fatores: (Klapper, 1991).

– Formação de complexos insolúveis com alguns cátions como: ferro, cálcio, magnésio etc.

– Adsorção em argilas (trocadores iônicos naturais)

– Colóides

– Outros materiais particulados, como carbonatos e hidróxidos

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Fontes Pontuais

SEDIMENTOS

Parte é metabolizada pela biota

Parte se agrega ao material particulado

Fontes não pontuais

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FONTES DE FÓSFOROSituação A: apenas o esgoto como fonte

1 - Dejetos humanos

- variando de 1,2 g a 2,8 g de fósforo/hab/dia

-resultando entre 216 t e 504 t de fósforo/dia - (população brasileira: 180 milhões)

2 - Sabões e detergentes comerciais

–64 t de fósforo/dia

Esgoto: de 280 t a 568 t de fósforo/dia no Brasil

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FONTES DE FÓSFOROSituação B: considerando todas as fontes

• Adubos, fertilizantes e background – Malavolta (2002)

• Excreção animal / estercos – IBGE (2000b) e Costa (1986)

• Lixo urbano – Costa (1986) e USDA (1985)

• Detergente em pó – ABIQUIM (2003)

• Esgotos domésticos / dejetos humanos (IBGE 2000)

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CONTRIBUIÇÃO DE FÓSFOROMédia Brasil - considerando todas as fontes

Dieta Humana

25%

Indústria0%

Detergentes8%

Fertilizantes10%

Erosão17%

Excreção Animal

22%

Lixo Domiciliar

19%

*

Fonte: Abipla, IBGE, IPT, Anda e CENA/USP

Utilizando valor mais conservativo de 1,2 g P/dia/habÁ contribuição do efluente industrial está referida como 0 % porque não foram obtidos dados precisos para se estimar sua participação.

25

2%11%

87%

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

95%95%Para sabão Para sabão

em póem pó

CONSUMO DE FÓSFORO

Ração animalRação animal

Indústria alimentíciaIndústria alimentícia

Indústria farmacêuticaIndústria farmacêuticaSTPPSTPP FertilizantesFertilizantes

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5 %• Indústria de Papel• Indústria Cerâmica• Indústria Têxtil• Tratamento de Metais• Tratamento de Água• Outras Aplicações

95 % Detergentes

em Pó

MERCADO DE STPP

Fonte: Copebrás / 2001

27

Produção Detergentes em Pó (Nielsen, 2001): 610 mil ton

População Brasileira (IBGE/2001): 174.449.430 hab

Consumo “per capita” Detergente em Pó: 3,5 kg / hab.ano

MERCADO DE DETERGENTES EM PÓ

ESTIMATIVA PARA O BRASIL

28

CONSUMO DE DETERGENTESComparativo Brasil

PAÍS Consumo (Kg/ano)Brasil * 3,5Finlândia 3,8Suécia 4,5Noruega 4,9Dinamarca 6,5Holanda 7,5Grécia 10,2França 11,8Portugal 12,2Espanha 12,4Itália 12,9

Fonte: CSTEE 2003; * Nielsen 2001

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FONTES DE FÓSFORO NOS RIOS E MANANCIAIS

• Com exceção de circunstâncias específicas, a fonte pontual majoritária de descarga de fósforo é proveniente de esgotos domésticos (Vanloon e Duffy, 2001).

• Se os esgotos domésticos permanecerem sem tratamento, o fósforo continuará sendo descartado nos corpos d´água receptivos, sendo a maior contribuição para a eutrofização.

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SANEAMENTO NO BRASILÍndices de Coleta e Tratamento

• Dos 52,2% dos municípios que têm esgotamento sanitário:– 32% têm serviço de coleta– 20,2% coletam e tratam o esgoto.

14,5 milhões m3 de esgoto são coletados diariamente, sendo que 5,1 milhões m3

são tratados. (IBGE, 2000a)

31

SANEAMENTO NO BRASILÍndices por Região

Fonte: IBGE, 2000a

Grandes Regiões

Proporção de municípios, por condição de esgotamento sanitário (%)

Sem coleta Só coletam Coletam e tratam

Brasil 47,8 32,0 20,2

Norte 92,9 3,5 3,6

Nordeste 57,1 29,6 13,3

Sudeste 7,1 59,8 33,1

Sul 61,1 17,2 21,7

Centro-Oeste 82,1 5,6 12,3

32

SANEAMENTO NO BRASIL Exemplo no Município de São Paulo

• 92% da população (9,1 milhões de pessoas) é servida com coleta de esgotos;

• 67% dos esgotos coletados são tratados, gerando benefícios para 6,1 milhões de habitantes.

Fonte: SABESP 2004

33

SANEAMENTO NO BRASIL Exemplo na Região Metropolitana de São Paulo

• Hoje– 80% da população é servida com coleta de

esgotos;

– 62% dos esgotos coletados são tratados.

• Em 2005 – 84% da população com coleta de esgotos;

– 65% dos esgotos coletados serão tratados.

Fonte: SABESP 2004

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SANEAMENTO NO BRASIL

Exemplo Lago Paranoá - Brasília

• Fato:– Lago Paranoá (Brasília) em estado hipereutrófico, na

década de 80; • Medidas:

– Implementação de sistema de coleta e tratamento terciário de esgoto, que possibilita a retirada de fósforo;

• Resultados:– Melhora significativa na qualidade das águas– Utilização do Lago Paranoá para o lazer– Redução de 75% de fósforo através do tratamento

terciário

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RECICLAGEM DE FÓSFOROAlternativas

• O tratamento do esgoto produz um resíduo sólido denominado lodo. A disposição final deste lodo é uma etapa fundamental para a operação eficiente de uma estação de tratamento de esgoto. As alternativas para disposição do lodo são:• Digestão anaeróbia• Destinação final em aterros sanitários exclusivos• Disposição de superfície• Disposição oceânica• Lagoas de armazenagem• Incineração • Reciclagem agrícola.

36

RECICLAGEM DE FÓSFOROEstudos & Tendências

• “A reciclagem agrícola tem se destacado

mundialmente – do ponto de vista técnico,

econômico e ambiental – por viabilizar a

reciclagem de nutrientes, promover melhorias

físicas, especialmente na estruturação do solo e

por apresentar uma solução definitiva para a

disposição do lodo” (Andreoli, et al. 1994).

37

RECICLAGEM DE FÓSFOROEstudos & Tendências

• “A reciclagem agrícola é a mais indicada sob os aspectos sanitário, ambiental, agronômico, social e econômico. O uso agrícola do lodo de esgoto como adubo orgânico é considerado hoje como a alternativa mais promissora de disposição final deste resíduo, devido a sua sustentabilidade” (Rocha, 1998)

38

RECICLAGEM DE FÓSFORO

• O efeito da reciclagem agrícola pode ser potencializado, aliando-se utilização agrícola e recuperação de áreas degradadas. Devido às suas propriedades físico-químicas, o lodo de esgoto pode ser utilizado em áreas degradadas a fim de recuperar as características necessárias para o desenvolvimento da vegetação.

• Nos EUA, a aplicação do lodo de esgoto em áreas degradadas chega a atingir dosagens de até 495 t/ha (EPA, 1995).

39

RECICLAGEM DE FÓSFORORegião Metropolitana de Curitiba

• Pegorini et al. (2003) avaliaram os potenciais

impactos ambientais da implementação da

reciclagem agrícola do lodo de esgoto em

escala real na Região Metropolitana de Curitiba.

As conclusões desse trabalho foram:

1) O processo de higienização, através da

caleação, aumenta sua capacidade de

correção do solo e adiciona ao resíduo

grande quantidade de Ca e Mg, melhorando

seu valor agronômico;

40

RECICLAGEM DE FÓSFORO Região Metropolitana de Curitiba

2) O nível de controle sanitário do lodo disponibilizado aos agricultores é compatível com o uso agrícola, segundo as principais legislações mundiais sobre o tema com critérios rigorosos de segurança adotados pela IN IAP;

3) Os teores de metais pesados de todos os lotes de lodo reciclados na RMC foram significativamente inferiores aos limites normativos.

41

250 anos de demanda para

uso


• Ponto sensível

– Segundo esse dado, temos a

impressão de que esta é uma

reserva abundante, mas

muitos desses materiais

não são acessíveis e/ou são

de baixa qualidade.

40 bilhões de toneladasreserva de

rocha fosfática

250 anos de demanda

para uso

42


• Além disso, a utilização desse mineral tem sido em uma taxa crescente.

• Mais de 80% do mineral explorado é utilizado para fabricação de fertilizantes.

• Como existe a crescente necessidade de intensificação de campos de agricultura, e uma grande demanda para aumento da produtividade, há necessidade de maior aplicação de fertilizantes para repor os nutrientes removidos do solo pelas plantas.

43


• A maioria das estações de tratamento de esgoto na Europa e América do Norte trata o efluente para remover o fósforo antes do descarte. Isso tem sido feito tipicamente por precipitação com sais de ferro ou alumínio.

• Estações de tratamento de esgoto são fontes potenciais de fósforo para reúso.

44

RECICLAGEM DE FÓSFOROExemplos

• Holanda

• Tem estações de tratamento que recuperam fósforo na forma de sal de cálcio

• Uma empresa química mostrou que o fósforo na forma de sal de cálcio pode ser reciclado em STPP.

Recuperar fosfato de esgoto traz benefícios, inclusive pelo fato de também extrair impurezas

como metais pesados, deixando um lodo que pode ser utilizado como fertilizante na agricultura.

45

DIRETRIZES PARA O GERENCIAMENTO DA EUTROFIZAÇÃO

• Uma forma eficaz de enfrentar o problema da

eutrofização é a implementação de programas

de gerenciamento integrado, atacar uma única

fonte não resolveria o problema da eutrofização.

46


• Tundisi (2003) relaciona alguns tópicos que devem ser

seguidos para monitorar e gerenciar o problema da

eutrofização. O monitoramento deve enfocar os seguintes

aspectos:

– Identificar a procedência da eutrofização e das fontes

difusas e pontuais (Chapman, 1992);

– Realizar balanços de massa (entradas e saídas) de

nutrientes para lagos, represas ou rios (Vollenweider &

Kerekes, 1981);

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– Identificar o estado trófico do ecossistema

aquático em função de N, P e clorofila a

(oligotrófico a eutrófico);

– Criar cenários que possibilitem a avaliação e a

progressão do estado trófico em função de

futuros impactos (Vollenweider, 1987);

48


– Detalhar ações de gerenciamento e tratamento,

incluindo custos (Thanh & Biswas, 1990);

– Identificar possíveis organismos indicadores de

eutrofização, além das cianobactérias;

– Ampliar a informação sobre eutrofização para o

grande público e autoridades (UNEP/IETC, 2001).

49


• O monitoramento das condições químicas, físicas e biológicas da água deve ser em paralelo ao monitoramento hidrológico.

• O monitoramento biológico deve contemplar:–classificação das algas – flutuações das espécies no espaço e no tempo– identificação das épocas favoráveis aos

florescimentos de algas–concentração de toxinas na água.

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• As quatro seguintes estratégias, com diferentes prazos e propósitos, podem ser utilizadas para gerenciar a eutrofização:

1. das águas servidas, de modo a atingir um padrão aceitável para um uso específico;

2. manipulação das condições dentro do lago, ou reservatório, no sentido de melhorar os sintomas do problema;

3. controle das cargas nas fontes, como a remoção de fosfato e detergentes;

4. ações dentro dos mananciais e/ou dos corpos hídricos nas fontes que geram as causas dos problemas

51


• No Cap. 6 são discutidas as abordagens para as

duas primeiras estratégias. A implementação do

terceiro tipo (controle nos detergentes)

envolve aspectos econômicos e culturais

considerados nos Capítulos 5 e 2

respectivamente.

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ANÁLISE / AVALIAÇÃO

Segundo Lee & Lee (1995), existe um erro na tentativa de relacionar diretamente uma redução de concentração de fósforo com melhoria na qualidade de água (em relação a eutrofização).

É muito importante não confundir mudanças na concentração de compostos químicos com mudanças na qualidade da água.

Em muitas situações, pode haver grandes mudanças na concentração de composto químico, sem que haja nenhuma melhoria na qualidade da água.

grupo de fósforo subgrupo avaliaÇÃo de impactos ambientais

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