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PROGRAMA DE MONITORAMENTO LIMNOLÓGICO E QUALIDADE DA ÁGUA DA PCH PARACAMBI - RJ RELATÓRIO TÉCNICO Monitoramento Rio Ribeirão das Lajes Rio Guandu Março de 2011 Coordenação: Dra. Christina Castelo Branco AV. PASTEUR 458, CEP: 22290-240 - RIO DE JANEIRO - TEL/FAX: 2244-5663

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PROGRAMA DE MONITORAMENTO LIMNOLÓGICO E QUALIDADE DA ÁGUA DA PCH PARACAMBI - RJ

RELATÓRIO TÉCNICO

Monitoramento Rio Ribeirão das Lajes — Rio Guandu

Março de 2011

Coordenação: Dra. Christina Castelo Branco

AV. PASTEUR 458, CEP: 22290-240 - RIO DE JANEIRO - TEL/FAX: 2244-5663

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Sumário

1. Resumo ..................................................................................................................... 1

2. Introdução ................................................................................................................ 2

3. Área de Estudo .......................................................................................................... 2

4. Métodos ..................................................................................................................... 9

4.1. Análises Químicas e Físicas ............................................................................... 9

4.2. Bacteriológico – Coliformes .............................................................................. 9

5. Resultados das Variáveis Físicas, Químicas e Biológicas .................................... 12

5.1. Alcalinidade ..................................................................................................... 14

5.2. Cálcio e Magnésio ........................................................................................... 14

5.3. Cloreto Total .................................................................................................... 16

5.4. Demanda Química de Oxigênio – DQO .......................................................... 16

5.5. Demanda Bioquímica de Oxigênio – DBO ...................................................... 17

5.6. Dureza Total .................................................................................................... 18

5.7. Fenóis Totais .................................................................................................... 19

5.8. Fósforo Total .................................................................................................... 20

5.9. Oxigênio Dissolvido ......................................................................................... 21

5.10. Potencial Hidrogeniônico – pH .................................................................... 22

5.11. Potássio ........................................................................................................ 23

5.12. Série de Nitrogênio – (Amônio, Nitrato, Nitrito) ........................................ 24

5.13. Sílica Solúvel ................................................................................................ 27

5.14. Sódio ............................................................................................................. 27

5.15. Sulfato .......................................................................................................... 28

5.16. Alumínio Dissolvido ..................................................................................... 29

5.17. Ferro Dissolvido ........................................................................................... 30

6. Balanço Iônico ........................................................................................................ 32

7. Resultados das Variáveis Físicas ........................................................................... 35

7.1. Temperatura .................................................................................................... 35

7.2. Transparência – Disco de Secchi ..................................................................... 36

7.3. Turbidez ........................................................................................................... 37

7.4. Condutividade Elétrica .................................................................................... 38

7.5. Série de Sólidos ................................................................................................ 39

8. Resultados das Variáveis Biológicas ..................................................................... 41

8.1. Bacteriológico – Coliformes Totais e Coliformes Termotolerantes ............... 41

9. Referências ............................................................................................................. 42

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ANEXO I ........................................................................................................................... 45

Índices de Figuras

Figura 1 – Precipitação acumulada no período de coleta ................................................. 3

Figura 2 — Localização dos pontos amostrais no rio Ribeirão das Lajes e Guandu......... 5

Figura 3 – a) Pontos de coleta RLG1, b) RLG2, c) RLG3, d) RLG4.. ............................. 6 Figura 4 – Ponto amostral RLG5. .................................................................................... 7 Figura 5 – Pontos amostrais RLG6 e RLG7. . .................................................................. 7 Figura 6 – Diagrama unifilar do sistema Ribeirão das Lajes/Guandu. ............................ 8

Figura 7 — Bactérias do grupo coliformes. .................................................................... 10

Figura 8 — Valores de alcalinidade total. ....................................................................... 14

Figura 9 — Concentrações de (a) magnésio e (b) cálcio. ............................................... 15

Figura 10 — Concentrações de cloreto total. ................................................................. 16

Figura 11 — Concentrações da demanda química de oxigênio – DQO. ........................ 17

Figura 12 – Demanda bioquímica de oxigênio DBO5. ................................................... 18

Figura 13 — Valores de dureza total. ............................................................................. 19

Figura 14 — Concentrações de fenóis totais. ................................................................. 20

Figura 15 — Concentrações de fósforo total. ................................................................ 21

Figura 16 — Concentrações de oxigênio dissolvido. ...................................................... 22

Figura 17 — Valores de pH. ............................................................................................ 23

Figura 18 — Concentrações de potássio. ....................................................................... 24

Figura 19 — Concentrações de (a) amônio, (b) nitrito, (c) nitrato ................................. 26

Figura 20 — Concentração de sílica. .............................................................................. 27

Figura 21 — Concentração de sódio. ............................................................................. 28

Figura 22 — Concentração de sulfato. ........................................................................... 29

Figura 23 — Concentração de alumínio. ........................................................................ 30

Figura 24 — Concentrações de ferro dissolvido............................................................. 32

Figura 25 — Diagrama de Piper dos pontos amostrais. ................................................. 33

Figura 26 — Concentrações dos aníons e cátions nos pontos amostrais. ..................... 34

Figura 27 — Diagrama de Durov para os sete pontos amostrais. ................................. 35

Figura 28 — Variação da temperatura nos meses de fevereiro e março de 2011. ....... 36

Figura 29 — Variação da transparência. ........................................................................ 37

Figura 30 — Valores da turbidez. ................................................................................... 38

Figura 31 — Valores de condutividade elétrica. ............................................................ 39

Figura 32 — Concentrações de (a) sólidos totais (ST), (b) sólidos suspensos totais (SST) e (c) sólidos dissolvidos totais (SDT). .............................................................................. 41

Figura 33 — Valores de coliformes termotolerantes. .................................................... 41

Figura 33 — Valores de coliformes totais. ..................................................................... 42

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Índice de tabelas

Tabela 1 — Resolução CONAMA 357/2005 para corpos de água de ambiente lótico. ... 2

Tabela 2 – Coordenadas dos pontos amostrais ................................................................. 2

Tabela 3 — Resultados das Variáveis físicas, químicas e biológicas. Valores em vermelho são violações de acordo com a resolução CONAMA 357/2005. .................... 12

Tabela 4 — Classificação da dureza da água. ................................................................. 18

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1. Resumo

O presente relatório abrange campanhas amostrais realizadas em fevereiro e março de

2011, em sete pontos amostrais na porção do rio Ribeirão das Lajes e do rio Guandu

localizados no munícipio de Paracambi, Japeri e Seropédica – RJ. Levando em consideração sua

relevância para análise da qualidade da água, foram monitoradas as seguintes variáveis:

alcalinidade, alumínio dissolvido, amônio total, cálcio, cloreto total, coliformes

termotolerantes, coliformes totais, condutividade elétrica, DBO, DQO, Dureza, fenóis totais,

ferro dissolvido total, fósforo total, magnésio, nitrato, nitrito, oxigênio dissolvido, pH, potássio,

sílica, sódio, sólidos dissolvidos totais, sólidos suspensos totais, sólidos totais, sulfato,

temperatura, transparência, turbidez.

Os dados analisados demonstraram uma assinatura hidroquímica e limnética

diferenciadas para os rios Ribeirão das Lajes e Guandu causados possivelmente pelo regime

pluviométrico e por afluentes importantes do rio Guandu. O rio Ribeirão das Lajes apresentou

uma resposta de maior estabilidade ao regime pluviométrico diferentemente do rio Guandu

que alterou consideravelmente o seu perfil físico e químico no mês de março, período de

maior pluviosidade.

As variáveis que apresentam violação da resolução CONAMA 357/2005 para corpos de

água da Classe II foram fenóis totais, fósforo total, alumínio dissolvido, ferro dissolvido, pH,

coliformes termotolerantes e turbidez.

Cabe ressaltar as altas concentrações de fenóis totais em todos os pontos amostrais,

principalmente nos pontos RLG6 e RLG7, localizados no rio Guandu.

A poluição oriunda principalmente dos rios Poços/Queimados e Cabuçu/Ipiranga, fato

constatado nos monitoramentos realizados pela CEDAE e FEEMA (ANA, 2005), afeta as duas

lagoas artificiais situadas a montante da tomada d’água, concentrando e agravando as já

comprometidas condições de qualidade da água. Essas bacias drenam uma área total de

224,10 km2, sendo 177,70 km2 correspondente à dos rios Poços/Queimados e 46,40 km2, à dos

rios Cabuçu/Ipiranga, totalizando um contingente populacional superior a 250.000 habitantes.

Essas bacias são também receptoras dos efluentes industriais provenientes do Polo Industrial

de Queimados.

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2. Introdução A análise de qualidade da água é de extrema importância para sua utilização uma vez que

concentrações anômalas de determinado elemento podem causar prejuízos à saúde pública e ao

meio ambiente (Tabela 1).

Tabela 1 — Resolução CONAMA 357/2005 para corpos de água de ambiente lótico. CONAMA 357/2005

Classe

Variáveis Unidade 1 2 3

Alumínio Dissolvido mg.L-1

Al 0,1 0,2 0,2 Cloreto total mg.L

-1 Cl 250 250 250

Coliformes Termotolerantes UFC 1000 2500 4000 Fenóis Totais* mg.L

-1 C6H5OH 0,003 0,003 0,01

Ferro Dissolvido mg.L-1

Fe 0,3 0,3 5 Fluoreto Total µg.L

-1 F 1,4 1,4 1,4

Fósforo Total mg.L-1

P 0,1 0,1 0,15 Níquel Total mg.L

-1 Ni 0,025 0,025 0,025

Nitrato mg.L-1

N 10 10 10 Nitrito mg.L

-1 N 1 1 1

Nitrogênio Amoniacal Total** mg.L-1

N 3,7 3,7 13,3 Oxigênio Dissolvido mg.L

-1 > 6,0 > 5,0 > 4,0

pH 6,0 a 9,0 6,0 a 9,0 6,0 a 9,0 Sólidos Dissolvidos Totais mg.L

-1 500 500 500

Sulfato mg.L-1

SO4- 250 250 250

Turbidez NTU 40 100 100

*substâncias que reagem com 4-aminoantipirina, **para pH ≤ 7,5

3. Área de Estudo

As campanhas amostrais foram realizadas nos dias 10 de fevereiro e 1 de março de 2011 na

porção do rio Ribeirão das Lajes e do rio Guandu localizados no munícipio de Paracambi, Japeri e

Seropédica – RJ. Foram escolhidos sete pontos amostrais distintos (Tabela 2), denominados ponto

RLG1, RLG2 a jusante do empreendimento e RLG3, RLG4, RLG5, RLG6 e RLG7 à montante do

empreendimento. Os pontos escolhidos (Tabela 2) se encontram em pontos estratégicos dos rios,

passíveis de serem amostrados de pontes (Vide Anexo I), possibilitando uma agilização do processo

de amostragem e uma minimização do tempo de deslocamento entre os pontos.

Tabela 2 – Coordenadas dos pontos amostrais

UTM

Zona Longitude Latitude

RLG1 23k 624888.63 m L 7490020,36 m S

RLG2 23k 628720.76 m L 7492804.76 m S

RLG3 23k 632259.14 m L 7495631.88 m S

RLG4 23k 637281.26 m L 7493817.56 m S

RLG5 23k 639597.59 m L 7485938.49 m S

RLG6 23k 640595.87 m L 7477540.88 m S

RLG7 23k 640747.38 m L 7476692.12 m S

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3.1. Clima

O clima característico é tropical úmido com temperatura média anual entre 20 °C e 27 °C e

elevados índices pluviométricos, cuja média anual varia de 1000 mm a 2300 mm. O período de

precipitação pluviométrica máxima vai de novembro a março e o de mínima, de junho a agosto,

sendo que julho é o mês mais seco, com precipitação média mensal de 50 mm, e janeiro, o mais

chuvoso, com média mensal de 300 mm (Figura 1a e 1b).

O mês de fevereiro e inicio de março apresentaram baixa precipitação conforme Figura 1.

a) b)

Figura 1 – Precipitação acumulada no período de coleta, a) fevereiro e b) início de março. Fonte: CPTEC

3.2. O Rio Ribeirão das Lajes — Guandu

O rio Guandu, principal curso d’água da bacia da baía de Sepetiba, drena uma bacia com área

de 1.385 Km2. É formado pelo rio Ribeirão das Lajes que passa a se chamar rio Guandu a partir da

confluência com o rio Santana, na altitude 30 m. O rio Guandu tem como principais afluentes, os rios

Santana, São Pedro, Poços/Queimados e Ipiranga. O seu curso final retificado leva o nome de canal

de São Francisco. O percurso rio Ribeirão das Lajes-Guandu-canal de São Francisco até a foz totaliza

48 Km (Figura 2).

O trecho rio Ribeirão das Lajes-rio Guandu desde a usina de Pereira Passos até as barragens

da CEDAE, que totaliza um percurso de 38 km, margeia as áreas urbanas de Japeri e Engenheiro

Pedreira, situadas em sua margem esquerda, e mais abaixo, áreas do município de Seropédica.

Pouco abaixo do distrito de Japeri, recebe pela margem esquerda o rio São Pedro, afluente

em bom estado de conservação, mas cuja foz vem sendo degradada pela exploração de areia. Na

altura de Engenheiro Pedreira há um depósito de lixo em sua margem esquerda (Figura 3).

A jusante da via Dutra, o curso do rio Guandu segue rumo sul margeando áreas de pastagem

até a localidade urbana de Campo Lindo em Seropédica, situada em correspondência com as

barragens da CEDAE (Figura 4).

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A montante da ponte da antiga estrada Rio-São Paulo situa-se a ilha da CEDAE, onde o

Guandu se divide em dois braços. Em ambos há barragens pertencentes à CEDAE, e é parte da

estrutura de captação do sistema Guandu. Unida ao braço leste encontra-se a lagoa do Guandu,

corpo d’água formado por uma das barragens da CEDAE. Nesta lagoa desembocam os rios dos

Poços/Queimados e Ipiranga, ambos poluídos por esgotos domésticos, efluentes industriais e lixo. A

lagoa encontra-se por vezes tomada de macrófitas, e exala mau cheiro (Figura 5).

A captação da CEDAE é feita na comporta leste através de um túnel onde são aduzidos cerca

de 45 m3.s-1. A jusante da ilha da CEDAE, o Guandu atravessa um pequeno trecho com leito

pedregoso, formando uma corredeira. A seguir, toma o rumo sudoeste, e percorre cerca de 9 km até

adentrar no canal de São Francisco, seguindo por 15 km até desaguar na baía de Sepetiba. A zona da

foz é ocupada por manguezais e nela encontra-se um delta em formação.

Na Figura 6 podemos observar um esquema simplificado do sistema dos rios Ribeirão das

Lajes/Guandu.

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Figura 2 — Localização dos pontos amostrais no rio Ribeirão das Lajes e Guandu. Fonte: Google Earth.

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a) b)

c) d) Figura 3 – a) Pontos de coleta estabelecidos como RLG1, b) RLG2, c) RLG3, d) RLG4. Fonte: Google Earth.

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Figura 4 – Ponto amostral RLG5. Fonte: Google Earth.

Figura 5 – Pontos amostrais RLG6 e RLG7. Fonte: Google Earth.

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Figura 6 – Diagrama unifilar do sistema Ribeirão das Lajes/Guandu com os pontos de coleta.

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4. Métodos

Os métodos analíticos para determinação das varáveis físicas, químicas e microbiológicas

atenderam às determinações das normas nacionais que disciplinam a matéria, da edição mais

recente da publicação Standard Methods for the Examination of Waterand Wastewater, de autoria

das instituições American Public Health Association (APHA), American Water Works Association

(AWWA) e Water Environment Federation (WEF), das normas publicadas pela ISO (International

Standardization Organization), das normas da ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas) e das

normas técnicas que disciplinam cada matéria.

As amostras de água foram coletadas na subsuperfície, armazenadas em frascos adequados,

previamente esterilizados, refrigeradas e transportadas até a Universidade Federal do Estado do Rio

de Janeiro – UNIRIO onde ficam armazenadas até o processamento das análises.

4.1. Análises Químicas e Físicas

Para as espécies químicas amônio, brometo, cálcio, cloreto, fluoreto, potássio, sódio, sulfato

foram realizadas por análise de cromatografia iônica. As análises cromatográficas são realizadas num

cromatógrafo modelo ICS-1000 (Dionex Sunnyvale, CA) equipado com bomba isocrática. O volume de

injeção da amostra é de 500 µL, as colunas analíticas incluíam uma pré-coluna Dionex AG14, AS14A

(50x4 mm), e coluna analítica Dionex CS12A, CG12A (250x4 mm). Detecção obtida por um detector

de condutividade – célula D56 Dionex com volume interno de 1,0 µL. A condutividade do eluente foi

suprimida através das supressoras Dionex ASRS300 e CSRS-Ultra II (4 mm) no modo de regeneração

por auto supressão, aplicando-se uma corrente ao supressor de 45 mA. A aquisição e tratamento de

dados foram obtidos através do software Chromelleon 6.7 (Dionex).

A temperatura da água, condutividade elétrica, concentração de oxigênio dissolvido e

salinidade foram mensuradas com uma sonda multiparamétrica YSI 85. A turbidez foi medida com

um turbidímetro INSTRUTHERM TD300 e o pH com um pHmetro WTW i30.

As variáveis alumínio dissolvido, ferro total, DQO, fenóis totais, fósforo total e sílica solúvel

foram determinados em um espectrofotômetro UV/VIS MICRONAL B572 conforme metodologia

específica para cada parâmetro.

4.2. Bacteriológico – Coliformes

Desde o início da bacteriologia sanitária, marcada pela observação de Escherich em 1885, de

que o Bacillus coli (Escherichia coli) poderia ser usado como indicador de na avaliação da

contaminação fecal da água. As bactérias do grupo coliforme têm sido extensivamente utilizadas na

avaliação da qualidade das águas, sendo até hoje o parâmetro microbiológico básico incluído nas

legislações relativas a águas para consumo humano.

Para a avaliação das condições sanitárias de uma água, utilizam-se bactérias do grupo

coliforme, que atuam como indicadores de poluição fecal, pois estão sempre presentes no trato

intestinal humano de outros animais de sangue quente, sendo eliminadas em grandes números pelas

fezes. A presença de coliformes na água indica poluição, com o risco potencial da presença de

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organismos patogênicos, e uma vez que são mais resistentes na água do que as bactérias patogênicas

de origem intestinal.

Os microrganismos patogênicos (Figura 2) são representados pelo grupo de coliforme total e

fecal que quando presentes indicam que a água distribuída é um risco para a saúde humana. O grupo

de coliformes totais é definido segundo a Portaria n° 518 no Art. 4° das definições, no item VI como:

Coliformes Totais: grupo de bactérias constituído por bacilos gram-negativos, aeróbios ou

anaeróbios facultativos, não formadores de esporos, oxidase-negativos, capazes de crescer na

presença de sais biliares ou outros compostos ativos de superfície (surfactantes). Possuem

propriedades similares de inibição de crescimento, e que fermentam a lactose com produção de

aldeído, ácido e gás a 35 °C em 24-48 horas. O grupo inclui os seguintes gêneros: Escherichia,

Citrobacter, Enterobacter e Klebisiela.

Coliformes Fecais ou Termotolerantes: são coliformes capazes de se desenvolver e fermentar

a lactose com produção de ácido e gás à temperatura de 44,5 ± 0,2°C em 24 horas. O principal

componente deste grupo é Escherichia coli, sendo que alguns coliformes do gênero Klebisiela

também apresentam essa capacidade.

Figura 7 — Bactérias do grupo coliformes.

São coletados 500 ml de amostra de água em recipiente estéril, conservadas a 4 °C sendo o

exame realizado em menos de 24 horas utilizando a técnica da membrana filtrante, o permite a

contagem de todas as bactérias presentes em volumes de 100 ml de água.

A prova de Coliformes pelo método da Membrana Filtrante consiste em passar um volume

conhecido de água através de uma membrana de 0,45 m de porosidade e 47 mm de diâmetro, e,

então, colocar o filtro em um meio de cultura em uma placa de Petri. Cada bactéria retida pelo filtro

se desenvolve e forma uma pequena colônia.

O resultado de crescimento bacteriano após o período de incubação específico é expresso

em unidade formadora de colônia (UFC) em 100 ml, considerando-se os possíveis fatores de diluições

utilizados.

A equação para calcular a densidade de coliformes em um filtro de membrana única:

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Nota: "mL de amostra" refere-se ao volume real da amostra, e não ao volume de diluição.

Se o crescimento abrange toda a área da membrana ou de uma parcela da mesma, e as

colônias não são discretas, resultados do relatório como “crescimento confluente

com ou sem coliformes”. Crescimento confluente é definido como crescimento bacteriano contínuo

cobrindo toda a superfície da membrana.

Se o número total de colônias (coliformes + não coliformes) for superior a 200 por membrana

ou as colônias são muito indistintas para a contagem exata, o relatório do resultado como

"demasiado numeroso para contar (DNPC)”. Em ambos os casos, devem-se executar uma nova

amostragem utilizando uma diluição que proporcione cerca de 50 colônias de coliformes e não mais

de 200 colônias de todos os tipos.

A contagem de coliformes termotolerantes é empregada como indicador de contaminação

fecal, ou seja, de condições higiênico-sanitárias, pois se presume que a população desse grupo é

constituída por alta proporção de E. coli que tem seu habitat exclusivo no trato intestinal do ser

humano e de outros animais homeotérmicos. Assim, sua presença indica possibilidade de ocorrerem

patógenos entéricos na amostra.

A prova de coliformes total é realizada utilizando o Caldo m-Endo Total Coliform Broth

incubando a cultura em uma temperatura de 35 ± 0,5 °C por 24 ± 2 h. A prova de coliformes

termotolerantes é realizada utilizando o Caldo m-FC Broth com ácido rosólico incubando a cultura

em uma temperatura de 44,5 ± 0,2 °C por 24 ± 2 h.

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5. Resultados das Variáveis Físicas, Químicas e Biológicas Na Tabela 3 podemos visualizar o resultado de toda a análise química, física e bacteriológica. Os dados em vermelho são violações de acordo

com o estabelecido pela CONAMA 357/2005, para corpos de água da Classe 2.

Tabela 3 — Resultados das Variáveis físicas, químicas e biológicas. Valores em vermelho são violações de acordo com a resolução CONAMA 357/2005.

Parâmetros Unidades

Fev Mar

RLG1 RLG2 RLG3 RLG4 RLG5 RLG6 RLG7 RLG1 RLG2 RLG3 RLG4 RLG5 RLG6 RLG7

Alcalinidade mg.L-1

CaCO3 20 20 20 20 19 17 17 20 20 20 18 18 18 10

Alumínio dissolvido mg.L-1

Al 0,007 0,034 0,048 0,03 0,032 0,04 0,36 0,006 0,045 0,04 0,069 0,139 0,194 0,164

Cálcio mg.L-1

Ca 3,3 3,0 3,5 3,3 3,0 3,0 3,2 3,7 3,7 3,5 3,6 3,8 4,6 4,8

Cloreto Total mg.L-1

Cl 3,4 3,7 3,5 3,2 3,8 3,8 4,8 3,3 4,8 5,1 4,7 5,4 5,2 5,6

Col. Termot. UFC 635 752 850 1125 1695 2600 2954 756 798 832 2635 2963 3632 3854

Col. Totais UFC 1650 1790 1895 2896 2968 3156 3754 1860 1759 2100 3256 3130 3895 4236

Cond. Elétrica µS.cm-1

67 66 69 76 67 67 76 64 76 76 75 70 81 83

DBO mg.L-1

1,6 1,5 1,3 1,7 1,8 2,1 2,3 1,8 1,9 1,8 2,1 1,9 3,3 3,5

DQO mg.L-1

41 38 40 42 65 132 168 39 36 41 58 89 186 212

Dureza mg.L-1

CaCO3 12,8 12,8 13,7 15,7 14,9 14,5 15,4 15,8 15,8 16,2 16,4 17,3 20,5 22,7

Fenóis Totais mg.L-1

C6H5OH

0,026 0,032 0,036 0,053 0,062 0,632 0,985 0,360 0,290 0,390 0,250 0,660 1,410 1,190

Ferro dissolvido mg.L-1

Fe 0,220 0,490 0,140 0,160 0,160 0,090 0,080 0,140 0,160 0,190 0,140 0,280 0,260 0,300

Fósforo Total µg.L-1

P 34 94 44 64 44 44 99 87 124 104 339 377 704 774

Magnésio mg.L-1

Mg 1,1 1,3 1,2 1,8 1,8 1,7 1,8 1,6 1,6 1,8 1,8 1,9 2,2 2,6

Nitrato mg.L-1

N 0,753 0,689 0,654 0,752 0,653 1,2 1,1 0,900 0,963 0,750 0,965 1,8 2,1 2,1

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13

Continuação da Tabela 3

Nitrito mg.L-1

N 0,006 0,009 0,010 0,011 0,010 0,005 0,006 0,090 0,007 0,004 0,007 0,005 0,006 0,005

N-Amoniacal Total mg.L-1

N 0,012 0,018 0,019 0,018 0,018 0,036 0,042 0,021 0,020 0,019 0,026 0,026 0,135 0,214

Oxigênio Dissolvido mg.L-1

5,50 5,62 6,09 6,02 5,30 4,87 4,01 4,32 4,67 5,51 4,18 3,27 4,62 5,59

pH 5,98 6,00 6,01 6,12 6,65 6,05 6,48 5,60 5,60 5,30 5,90 5,90 6,70 5,90

Potássio mg.L-1

K 2,5 2,1 2,6 2,5 2,4 2,4 2,8 2,7 2,8 2,8 2,8 2,9 3,5 3

Sílica mg.L-1

8,6 8,5 8,9 9,2 9,5 10,0 10,6 9,2 9,5 9,6 10,5 10,3 12,1 12,3

Sódio mg.L-1

Na 2,9 3,8 4,6 4,7 4,2 4,4 4,8 3 3 3,1 3,1 3,6 3,4 3,6

SDT mg.L-1

20 46 44 54 50 52 60 68 73 71 71 73 96 103

SST mg.L-1

11 15 10 17 15 14 14 11 21 17 62 95 160 155

ST mg.L-1

30 61 54 71 65 66 73 79 94 88 133 168 256 257

Sulfato mg.L-1

SO4- 4,3 3,9 4,0 4,1 5,4 4,5 6,8 4,5 7,1 7,0 6,9 6,8 6,9 7,1

Temperatura °C 28,2 28,6 28,8 29,7 27,8 28,4 28,8 27,6 27,8 27,9 27,9 27,3 27,1 27,4

Transparência m 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,20 0,20 0,20 0,20

Turbidez NTU 32,1 32,4 30,6 33,9 34,4 29,9 31,1 33,4 39,2 34,2 73 100 251 269

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14

5.1. Alcalinidade

Alcalinidade representa a capacidade que um sistema aquoso tem para neutralizar

ácidos sem perturbar de forma extrema as atividades biológicas que nele decorrem (efeito

tampão natural da água), ou seja, é a soma total das substâncias presentes numa água,

capazes de neutralizarem ácidos. Este parâmetro, normalmente usado para descrever a

qualidade da água, é um fator de capacidade e não de intensidade (como o pH), daí que uma

solução com pH neutro possa ter alcalinidade considerável.

Alcalinidade total é a soma da alcalinidade produzida por todos os íons presentes

numa água, expressa em mg.L-1 de CaCO3 (miligramas por litro de carbonato de cálcio).

A importância do conhecimento das concentrações destes íons fornece informações

sobre as características corrosivas ou incrustantes da água analisada e sua resistência a

variações de pH (efeito tampão). Valores de alcalinidade abaixo de 10 mg.L-1 tem baixa

capacidade tampão, valores entre 10 e 20 mg.L-1 capacidade tampão intermediária e valores

de 20 a 200 mg.L-1 possuem boa capacidade tampão.

Os pontos RLG1, RLG2 e RLG3 apresentaram boa capacidade tampão nos dois meses de

observação, os demais pontos apresentaram de intermediária a baixa capacidade

tampão, com o ponto RLG7 com o valor mais baixo no mês de março (Figura 8).

Figura 8 — Valores de alcalinidade total.

5.2. Cálcio e Magnésio

O íon cálcio é um dos cátions comumente encontrado em maiores concentrações em

sistemas de água doce.

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15

É oriundo predominantemente de minerais tais como CaSO4.2H2O (gesso), CaMg(CO3)2

(dolomita) e CaCO3 em diferentes formas minerais (calcita e aragonita). O íon cálcio

juntamente com o magnésio contribui para o parâmetro agregado "dureza da água".

O efeito mais conhecido da presença de cálcio e/ou magnésio na água de consumo é a

formação de sais insolúveis com os ânions dos sabões, formando uma espécie de "nata" na

água de lavagem ou incrustações em tubulações.

O rio Ribeirão das Lajes e Guandu apresentaram baixas concentrações de cálcio e

magnésio com as maiores concentrações nos pontos amostrais no rio Guandu (Figura 9).

a)

b)

Figura 9 — Concentrações de (a) magnésio e (b) cálcio.

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16

5.3. Cloreto Total

O cloreto é o ânion Cl- que se apresenta nas águas subterrâneas, oriundo da

percolação da água através de solos e rochas. Nas águas superficiais são fontes importantes as

descargas de esgotos sanitários, sendo que cada pessoa expele através da urina cerca 6 g de

cloreto por dia, o que faz com que os esgotos apresentem concentrações de cloreto que

ultrapassam a 15 mg.L-1.

Para as águas de abastecimento público, a concentração de cloreto constitui-se em

padrão de qualidade de água, segundo a resolução CONAMA 357/2005. O cloreto provoca

sabor “salgado” na água, sendo o cloreto de sódio o mais restritivo por provocar sabor em

concentrações da ordem de 250 mg.L-1, valor este que é tomado como padrão de potabilidade.

No caso do cloreto de cálcio, o sabor só é perceptível em concentrações de cloreto superior a

1000 mg.L-1.

O cloreto provoca corrosão em estruturas hidráulicas, Interferem na determinação da

DQO e na determinação de nitratos, apresenta também influência nas características dos

ecossistemas aquáticos naturais, por provocarem alterações na pressão osmótica em células

de microrganismos.

O rio Ribeirão das Lajes e Guandu apresentaram baixas concentrações de cloreto total

com as maiores concentrações nos pontos amostrais no rio Guandu (Figura 10).

Figura 10 — Concentrações de cloreto total.

5.4. Demanda Química de Oxigênio – DQO

É a quantidade de oxigênio necessária para oxidação da matéria orgânica através de

um agente químico. Os valores da DQO normalmente são maiores que os da DBO, sendo o

teste realizado num prazo menor. O aumento da concentração de DQO num corpo d’água se

deve principalmente a despejos de origem industrial. A DQO é um parâmetro indispensável

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17

nos estudos de caracterização de esgotos sanitários e de efluentes industriais. Sabe-se que o

poder de oxidação do dicromato de potássio é maior do que o que resulta mediante a ação de

microrganismos, exceto raríssimos casos como hidrocarbonetos aromáticos e piridina. Desta

forma, os resultados da DQO de uma amostra são superiores aos de DBO. Como na DBO se

mede apenas a fração biodegradável, quanto mais este valor se aproximar da DQO significa

que mais biodegradável será o efluente.

A DQO apresentou um gradiente de concentração do rio Ribeirão das Lajes para o rio

Guandu, com valores elevados nos pontos RLG6 e RLG7 nos meses de fevereiro e março

(Figura 11).

Figura 11 — Concentrações da demanda química de oxigênio – DQO.

5.5. Demanda Bioquímica de Oxigênio – DBO

O principal efeito ecológico da poluição orgânica em um curso d’água é o decréscimo

dos teores de oxigênio dissolvido. Da mesma forma, no tratamento de esgotos por processos

aeróbios, é fundamental o adequado fornecimento de oxigênio para que os microrganismos

possam realizar os processos metabólicos conduzindo à estabilização da matéria orgânica.

Assim, surgiu a ideia de se medir a “força” de poluição de um determinado despejo pelo

consumo de oxigênio que ele traria, ou seja, uma quantificação indireta da potencialidade da

geração de um impacto, e não a medição direta do impacto em si.

A DBO apresentou um gradiente de concentração do rio Ribeirão das Lajes para o rio

Guandu com as maiores concentrações nos pontos RLG6 e RLG7 nos meses de

fevereiro e março (Figura 12).

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18

Figura 12 – Demanda bioquímica de oxigênio DBO5.

5.6. Dureza Total

A dureza da água é causada pela presença de sais minerais dissolvidos, primariamente

cátions bivalentes incluindo cálcio, magnésio, ferro, estrôncio, zinco e magnésio. Os íons de

cálcio e magnésio são normalmente os únicos presentes em quantidades significativas;

portanto, a dureza é geralmente considerada como uma medida do teor em cálcio e magnésio

na água.

A dureza total é definida como a soma das concentrações de cálcio e magnésio, ambas

expressas como carbonato de cálcio, em miligramas por litro.

A dureza total é expressa como CaCO3. Habitualmente a água doce natural apresenta

valores por volta de 35 mg.L-1, podendo apresentar valores muito mais elevados, sem qualquer

risco para a saúde. A portaria 518/2004 estabelece o limite de 500 mg.L-1 para efeito de

potabilidade. Embora não haja uma convenção formal a Tabela 3 apresenta uma classificação

das águas quanto à dureza.

Tabela 4 — Classificação da dureza da água.

Classificação Escala (mg.L-1

CaCO3)

Muito mole 0 a 70

Mole (branda) 70-135 Média dureza 135-200 Dura 200-350 Muito dura > 350

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19

O rio Ribeirão das Lajes e o rio Guandu apresentaram baixos valores de

dureza (Figura 6), no mês de março há um aumento nos valores de dureza,

mas ainda mantém a classificação como água muito mole (Figura 13).

Figura 13 — Valores de dureza total.

5.7. Fenóis Totais

Os fenóis e seus derivados aparecem nas águas naturais através das descargas de

efluentes de indústrias de processamento da borracha, colas e adesivos, resinas impregnantes,

componentes elétricos (plásticos) e as siderúrgicas, entre outras, são responsáveis pela

presença de fenóis nas águas naturais. Os fenóis são tóxicos ao homem, aos organismos

aquáticos e microrganismos que tomam parte dos sistemas de tratamento de esgotos

sanitários e de efluentes industriais.

O índice de fenóis constitui padrão de emissão de esgotos diretamente no corpo

receptor, sendo estipulado o limite de 0,5 mg.L-1 pela Legislação Federal (Artigo 34 da

Resolução n.º 357/2005 do CONAMA). Nas águas naturais, os padrões para os compostos

fenólicos são bastante restritivos. Nas águas tratadas, os fenóis reagem com o cloro livre

formando os clorofenóis que produzem sabor e odor na água. Por este motivo, os fenóis se

constituem como padrão de qualidade pela Resolução CONAMA 357/2005, sendo imposto o

limite máximo bastante restritivo de 0,003 mg/L.

Salienta-se que os fenóis são apontados tanto pelo Comitê Guandu

(www.comiteguandu.org.br) como em relatório do Plano Estratégico de Recursos Hídricos da

Bacia Hidrográfica dos rios Guandu, da Guarda e Guandu Mirim publicado pela Agência

Nacional de Águas (ANA) em 2005, como um dos parâmetros com maiores violações da Classe

2 em pontos amostrados no rio Ribeirão das Lajes (ponto INEA LG351) e no rio Guandu

(GN0201).

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20

Os rios ribeirão das Lajes e Guandu apresentaram altas concentrações de fenóis

totais com concentrações mais elevadas no mês de março, ficando bem acima do

estabelecido pela Resolução CONAMA 357/2005. Os pontos RLG6 e RLG7

apresentaram altíssimas concentrações de fenóis totais (Figura 14).

Figura 14 — Concentrações de fenóis totais.

5.8. Fósforo Total

Os esgotos sanitários são os principais contaminantes das águas naturais. As águas

drenadas em áreas agrícolas e urbanas também podem provocar a presença excessiva de

fósforo em águas naturais.

O fósforo pode se apresentar nas águas sob três formas diferentes. Os fosfatos

orgânicos são as formas em que o fósforo compõe moléculas orgânicas, como a de um

detergente, por exemplo. Os ortofosfatos são representados pelos radicais, que se combina

com cátions formando sais inorgânicos nas águas e os polifosfatos, ou fosfatos condensados,

polímeros de ortofosfatos. Esta terceira forma não é muito importante nos estudos de

controle de qualidade das águas, porque sofre hidrólise, convertendo-se rapidamente em

ortofosfatos nas águas naturais.

Assim como o nitrogênio, o fósforo constitui-se em um dos principais nutrientes para

os processos biológicos, ou seja, é um dos chamados macronutrientes, por ser exigido também

em grandes quantidades pelas células. Ainda por ser nutriente para processos biológicos,

conduz a processos de eutrofização das águas naturais.

Os ortofosfatos são biodisponíveis e uma vez assimilados, são convertidos em fosfato

orgânico e em fosfatos condensados. Após a morte de um organismo, os fosfatos condensados

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21

são liberados na água; entretanto, não estão disponíveis para absorção biológica até que

sejam hidrolisados por bactérias para ortofosfatos.

A variável fósforo total também é apontada tanto pelo Comitê Guandu

(www.comiteguandu.org.br) como em relatório do Plano Estratégico de Recursos Hídricos da

Bacia Hidrográfica dos rios Guandu, da Guarda e Guandu Mirim publicado pela Agência

Nacional de Águas (ANA) em 2005, como um dos parâmetros com maiores violações da Classe

em pontos amostrados no rio Guandu (GN0200 e GN0201).

No mês de fevereiro os pontos amostrais apresentaram concentrações de fósforo

total dentro dos limites estabelecidos pela legislação. No mês de março as

concentrações de fósforo total aumentam consideravelmente a partir do ponto

RLG4 ficando acima do estabelecido pela Resolução CONAMA 357/2005 (Figura

15).

Figura 15 — Concentrações de fósforo total.

5.9. Oxigênio Dissolvido

O oxigênio proveniente da atmosfera dissolve-se nas águas naturais, devido à

diferença de pressão parcial. A taxa de reintrodução de oxigênio dissolvido em águas naturais

através da superfície depende das características hidráulicas e é proporcional à velocidade,

sendo que a taxa de reaeração superficial em uma cascata é maior do que a de um rio de

velocidade normal, que por sua vez apresenta taxa superior à de uma represa, com a

velocidade normalmente bastante baixa. Outra fonte importante de oxigênio nas águas é a

fotossíntese de algas. Este fenômeno ocorre em maior proporção em águas eutrofizadas, ou

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22

seja, aquelas em que a decomposição dos compostos orgânicos lançados levou à liberação de

sais minerais no meio, especialmente os de nitrogênio e fósforo, que são utilizados como

nutrientes pelas algas. Esta fonte não é muito significativa nos trechos de rios à jusante de

fortes lançamentos de esgotos.

No mês de fevereiro o rio Ribeirão das Lajes apresentou concentrações de oxigênio

dissolvido dentro estabelecido pela Resolução CONAMA 357/2005 para corpos de

água classe 2, no rio Guando os pontos RLG6 e RLG7 apresentaram concentrações

abaixo do limite estabelecido. No mês de março apenas os pontos RLG3 e RLG7

ficam dentro do estabelecido pela legislação (Figura 16).

Figura 16 — Concentrações de oxigênio dissolvido.

5.10. Potencial Hidrogeniônico – pH

Por influir em diversos equilíbrios químicos que ocorrem naturalmente ou em

processos unitários de tratamento de águas, o pH é um parâmetro importante em muitos

estudos. A influência do pH sobre os ecossistemas aquáticos naturais dá-se diretamente

devido a seus efeitos sobre a fisiologia das diversas espécies. Também o efeito indireto é

muito importante podendo, em determinadas condições de pH, contribuírem para a

precipitação de elementos químicos tóxicos como metais pesados; outras condições podem

exercer efeitos sobre as solubilidades de nutrientes. Desta forma, as restrições de faixas de pH

são estabelecidas para as diversas classes de águas naturais de acordo com a legislação

federal.

Normalmente, a condição de pH que corresponde à formação de um ecossistema

mais diversificado e a um tratamento mais estável é a de neutralidade, tanto em meios

aeróbios como nos anaeróbios.

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23

O decréscimo no valor do pH que a princípio funciona como indicador do desequilíbrio,

passa a ser causa se não for corrigido a tempo. Sabe-se que as águas ácidas são corrosivas, ao

passo que as alcalinas são incrustantes. Por isso, o pH da água final deve ser controlado, para

que os carbonatos presentes sejam equilibrados e não ocorra nenhum dos dois efeitos

indesejados mencionados. O pH é padrão de potabilidade, devendo as águas para

abastecimento público apresentar valores entre 6,0 e 9,5; de acordo com a Portaria 518/2004

do Ministério da Saúde e padrão de qualidade de água conforme a Resolução CONAMA

357/2005 devendo apresentar valores entre 6,0 e 9,0.

Muitos são os exemplos de reações dependentes do pH: a precipitação química de

metais pesados ocorre em pH elevado, a oxidação química de cianeto ocorre em pH elevado, a

redução do cromo hexavalente à forma trivalente ocorre em pH baixo; a oxidação química de

fenóis em pH baixo; a quebra de emulsões oleosas mediante acidificação; o arraste de amônia

convertida à forma gasosa dá-se mediante elevação de pH, etc. Desta forma, o pH é um

parâmetro importante no controle dos processos físico-químicos.

No mês de fevereiro o rio Ribeirão das Lajes apresentou águas com valores de pH

dentro do estabelecido pela resolução CONAMA 357/2005. No mês de março os dois

rios apresentaram águas levemente ácidas ficando abaixo do estabelecido pela

legislação (Figura 17).

Figura 17 — Valores de pH.

5.11. Potássio

Potássio é encontrado em baixas concentrações nas águas naturais, já que rochas que

contenham potássio são relativamente resistentes às ações do tempo. Entretanto, sais de

potássio são largamente usados na indústria e em fertilizantes para agricultura, entrando nas

águas doces através das descargas industriais e lixiviação das terras agrícolas.

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24

O potássio é usualmente encontrado na forma iônica e os sais são altamente solúveis.

Ele é pronto para ser incorporado em estruturas minerais e acumulado pela biota aquática,

pois é um elemento nutricional essencial. As concentrações em águas naturais são usualmente

menores que 10 mg.L-1. Valores da ordem de grandeza de 100 e 25.000 mg.L-1, podem indicar a

ocorrência de fontes quentes e salmouras, respectivamente.

O rio Ribeirão das Lajes e o rio Guandu apresentaram baixas concentrações de

potássio (Figura 18).

Figura 18 — Concentrações de potássio.

5.12. Série de Nitrogênio – (Amônio, Nitrato, Nitrito)

As fontes de nitrogênio nas águas naturais são diversas. Os esgotos sanitários

constituem em geral a principal fonte, lançando nas águas nitrogênio orgânico devido à

presença de proteínas e nitrogênio amoniacal, pela hidrólise da uréia na água, etc. Alguns

efluentes industriais também concorrem para as descargas de nitrogênio orgânico e amoniacal

nas águas, como algumas indústrias químicas, petroquímicas, siderúrgicas, farmacêuticas,

conservas alimentícias, matadouros, frigoríficos e curtumes.

A atmosfera é outra fonte importante devido a diversos mecanismos como a

biofixação desempenhada por bactérias e algas, que incorporam o nitrogênio atmosférico em

seus tecidos, contribuindo para a presença de nitrogênio orgânico nas águas; a fixação

química, reação que depende da presença de luz, concorre para as presenças de amônia e

nitratos nas águas e as lavagens da atmosfera poluída pelas águas pluviais concorrem para as

presenças de partículas contendo nitrogênio orgânico bem como para a dissolução de amônia

e nitrato.

Nas áreas agrícolas, o escoamento das águas pluviais pelos solos fertilizados também

contribui para a presença de diversas formas de nitrogênio. Também nas áreas urbanas, a

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25

drenagem das águas pluviais, associadas às deficiências do sistema de limpeza pública,

constitui fonte difusa de difícil caracterização. Como visto, o nitrogênio pode ser encontrado

nas águas nas formas de nitrogênio orgânico, amoniacal, nitrito e nitrato. As duas primeiras

chamam-se formas reduzidas e as duas últimas, oxidadas. Pode-se associar a idade da poluição

com relação entre as formas de nitrogênio. Ou seja, se for coletada uma amostra de água de

um rio poluído e as análises demonstrarem predominância das formas reduzidas significa que

o foco de poluição se encontra próximo; se prevalecer nitrato denota que as descargas de

esgotos se encontram distantes.

Nas zonas de autodepuração natural em rios, distinguem-se as presenças de nitrogênio

orgânico na zona de degradação, amoniacal na zona de decomposição ativa, nitrito na zona de

recuperação e nitrato na zona de águas limpas. Os compostos de nitrogênio são nutrientes

para processos biológicos são caracterizados como macronutrientes, pois, depois do carbono,

o nitrogênio é o elemento exigido em maior quantidade pelas células vivas. Quando

descarregados nas águas naturais, conjuntamente com o fósforo e outros nutrientes presentes

nos despejos, provocam o enriquecimento do meio, tornando-o mais fértil e possibilita o

crescimento em maior extensão dos seres vivos que os utilizam, especialmente as algas, o que

é chamado de eutrofização.

Quando as descargas de nutrientes são muito fortes, dá-se o florescimento muito

intenso de gêneros que predominam em cada situação em particular. Estas grandes

concentrações de algas podem trazer prejuízos aos múltiplos usos dessas águas, prejudicando

seriamente o abastecimento público ou causando poluição por morte e decomposição.

Pela legislação federal em vigor, o nitrogênio amoniacal é padrão de classificação das

águas naturais e padrão de emissão de esgotos. A amônia é um tóxico bastante restritivo à

vida dos peixes, sendo que muitas espécies não suportam concentrações acima de 5 mg/L.

Além disso, como visto anteriormente, a amônia provoca consumo de oxigênio dissolvido das

águas naturais ao ser oxidada biologicamente, a chamada DBO de segundo estágio. Por estes

motivos, a concentração de nitrogênio amoniacal é importante parâmetro de classificação das

águas naturais e normalmente utilizado na constituição de índices de qualidade das águas.

O nitrato em alta concentração é tóxico, causando uma doença chamada

metahemoglobinemia infantil, que é letal para crianças (o nitrato reduz-se a nitrito na corrente

sanguínea, competindo com o oxigênio livre, tornando o sangue azul).

O valor máximo permitido pela Portaria 518/2004 do Ministério da Saúde e pela

Resolução CONAMA 357/2005 para o nitrato é de 10 mg.L-1 ,para o nitrito é de 1,0 mg.L-1 e

para o nitrogênio amoniacal é de 3,7 mg.L-1.

O rio Ribeirão das Lajes e o rio Guandu apresentaram concentrações de amônio,

nitrato e nitrito, dentro do estabelecido pela Resolução CONAMA 357/2005 para

corpos de água classe 2 (Figura 19). Há um incremento nas concentrações de

nitrato nos mês de março com as maiores concentrações nos pontos amostrais

RLG6 e RLG7.

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26

a)

b)

c)

Figura 19 — Concentrações de (a) amônio, (b) nitrito, (c) nitrato

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27

5.13. Sílica Solúvel

Sílica é um constituinte de todas as águas naturais. Independente da fonte de água os

valores de sílica, normalmente encontrados, estão na faixa de 3 a 50 mg/l como SiO2. Águas

altamente alcalina podem em certas ocasiões apresentar valores, talvez maiores dos que

acima.

A sílica presente no ambiente aquático é proveniente, principalmente, da

decomposição de minerais de silicato de alumínio (p.ex., feldspato), frequentes nas rochas

sedimentares (Esteves, 1998). Na água, a sílica pode estar sob as seguintes formas de íon

SiO4(forma solúvel), sílica coloidal e sílica particulada (no fitoplâncton).

A sílica pode causar turbidez na água e servir de indicador para avaliar a quantidade de

descarga sólida. Sob a forma solúvel, é um composto de fundamental importância, pois é

utilizada pelas algas Diatomáceas na elaboração da sua carapaça. Estas são produtores

primários importantes na maioria dos lagos. Dada a abundância da sílica nos solos tropicais

(presença de aluminossilicatos), seus valores, quase sempre são elevados. Isso evidencia que a

sílica não atua como fator limitante aos produtores primários.

No mês de fevereiro e março o rio Ribeirão das Lajes apresentou um gradiente de

concentração do ponto RLG1 aumentado até RLG7 no rio Guandu. As maiores

concentrações ocorrem no mês de março nos pontos amostrais RLG6 e RLG7 (Figura

20).

Figura 20 — Concentração de sílica.

5.14. Sódio

Todas as águas naturais contêm algum sódio já que é um dos elementos mais

abundantes na Terra e seus sais são altamente solúveis em água, encontrando-o na forma

iônica (Na+), e nas plantas e animais, já que é um elemento ativo para os organismos vivos.

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28

O aumento dos níveis na superfície da água pode provir de esgotos, efluentes

industriais e uso de sais em rodovias para controlar neve e gelo. A última fonte citada também

contribui para aumentar os níveis de sódio nas águas subterrâneas. Nas áreas litorâneas, a

intrusão de águas marinhas pode também resultar em níveis mais elevados.

Concentrações de sódio na superfície natural das águas variam consideravelmente,

dependendo das condições geológicas do local, descargas de efluentes e uso sazonal de sais

em rodovias. Valores podem estender-se de 1 mg.L-1 ou menos até 10 mg.L-1 ou mais em

salmoura natural. Muitas águas superficiais, incluindo aquelas que recebem efluentes, tem

níveis bem abaixo de 50 mg.L-1. As concentrações nas águas subterrâneas frequentemente

excedem 50 mg.L-1. Embora a concentração de sódio na água potável geralmente seja menor

que 20 mg.L-1, esse valor pode ser excedido em alguns países, porém concentração acima de

200 mg.L-1 pode dar à água um gosto não aceitável.

O sódio é comumente medido onde a água é utilizada para dessedentação de animais

ou para agricultura, particularmente na irrigação. Quando o teor de sódio em certos tipos de

solo é elevado, sua estrutura pode degradar-se pelo restrito movimento da água, afetando o

crescimento das plantas.

O rio Ribeirão das Lajes apresentou uma baixa concentração de sódio (Figura 19) nos

pontos amostrados (Figura 21).

Figura 21 — Concentração de sódio.

5.15. Sulfato

O sulfato é um dos íons mais abundantes na natureza. Em águas naturais, a fonte de

sulfato ocorre através da dissolução de solos e rochas e pela oxidação de sulfeto.

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29

As principais fontes antrópicas de sulfato nas águas superficiais são as descargas de

esgotos domésticos e efluentes industriais. Nas águas tratadas é proveniente do uso de

coagulantes.

É importante o controle do sulfato na água tratada, pois a sua ingestão provoca efeito

laxativo. Já no abastecimento industrial, o sulfato pode provocar incrustações nas caldeiras e

trocadores de calor. E na rede de esgoto, em trechos de baixa declividade onde ocorre o

depósito da matéria orgânica, o sulfato pode ser transformado em sulfeto, ocorrendo a

exalação do gás sulfídrico, que resulta em problemas de corrosão em coletores de esgoto de

concreto e odor, além de ser tóxico.

O rio Ribeirão das Lajes apresentou baixas concentrações de sulfato nos pontos

amostrados. No mês de março os pontos amostrais RLG2 a RLG7 apresentaram

concentrações mais elevadas (Figura 22).

Figura 22 — Concentração de sulfato.

5.16. Alumínio Dissolvido

O alumínio e seus sais são usados no tratamento da água, como aditivo alimentar, na

fabricação de latas, telhas, papel alumínio, na indústria farmacêutica, etc. O alumínio atinge a

atmosfera como particulado, derivado de poeiras dos solos e por erosão originada da

combustão do carvão. Na água, o metal pode ocorrer em diferentes formas e é influenciado

pelo pH, temperatura e presença de fluoretos, sulfatos, matéria orgânica e outros ligantes. A

solubilidade é baixa em pH entre 5,5 e 6,0.

As concentrações de alumínio dissolvido em águas com pH neutro variam de 0,001 a

0,05 mg/L, mas aumentam para 0,5-1 mg.L-1 em águas mais ácidas ou ricas em matéria

orgânica. Em águas com extrema acidez, afetadas por descargas de mineração, as

concentrações de alumínio dissolvido podem ser maiores que 90 mg.L-1. Na água potável, os

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30

níveis do metal variam de acordo com a fonte de água e com os coagulantes à base de

alumínio que são usados no tratamento da água.

O aumento da concentração de alumínio está associado com o período de chuvas e,

portanto, com a alta turbidez. Outro aspecto da química do alumínio é sua dissolução no solo

para neutralizar a entrada de ácidos com as chuvas ácidas. Nesta forma, ele é extremamente

tóxico à vegetação e pode ser escoado para os corpos d’água. A principal via de exposição

humana não ocupacional é pela ingestão de alimentos e água. Não há indicações de que o

alumínio apresente toxicidade aguda por via oral, apesar de ampla ocorrência em alimentos,

água potável e medicamentos. Não há indicação de carcinogenicidade para o alumínio.

Apesar de a concentração de alumínio na água ser controlada por aspectos

organolépticos, existe um considerável debate no círculo médico relatando o papel deste

metal na incidência do mal de Alzheimer. O mal Alzheimer é uma doença cerebral

degenerativa de etiologia desconhecida caracterizada pela presença de um grande número de

estruturas neurofibrilares e placas senis em certas regiões do cérebro (Freitas, 2001).

No mês de fevereiro apenas o ponto RLG7 no rio Guandu apresenta

concentrações acima do estabelecido pela resolução CONAMA 357/2005 (Figura

23).

Figura 23 — Concentração de alumínio.

5.17. Ferro Dissolvido

O ferro aparece principalmente em águas subterrâneas devido à dissolução do minério

pelo gás carbônico da água, conforme a reação:

Fe + CO2 + ½ O2 → FeCO3O

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31

O carbonato ferroso é solúvel e frequentemente encontrado em águas de poços

contendo elevados níveis de concentração de ferro. Nas águas superficiais, o nível de ferro

aumenta no período chuvoso devido ao carreamento de solos e a ocorrência de processos de

erosão das margens. Também poderá ser importante a contribuição devida a efluentes

industriais, pois muitas indústrias metalúrgicas desenvolvem atividades de remoção da

camada oxidada (ferrugem) das peças antes de seu uso, processo conhecido por decapagem,

que normalmente é procedida através da passagem da peça em banho ácido.

Nas águas tratadas para abastecimento público, o emprego de coagulantes a base de

ferro provoca elevação em seu teor. O ferro, apesar de não se constituir em um tóxico, traz

diversos problemas para o abastecimento público de água. Confere cor e sabor à água,

provocando manchas em roupas e utensílios sanitários. Também traz o problema do

desenvolvimento de depósitos em canalizações e de ferro-bactérias, provocando a

contaminação biológica da água na própria rede de distribuição. Por estes motivos, o ferro

constitui-se em padrão de potabilidade, tendo sido estabelecida a concentração limite de 0,3

mg.L-1 na Portaria 518 do Ministério da Saúde. É também padrão de emissão de esgotos e de

classificação das águas naturais.

As águas que contêm ferro caracterizam-se por apresentar cor elevada e turbidez

baixa. Os flocos formados geralmente são pequenos, ditos “pontuais”, com velocidades de

sedimentação muito baixa. Em muitos pontos de tratamento de água, este problema só é

resolvido mediante a aplicação de cloro, denominada de pré-cloração. Através da oxidação do

ferro pelo cloro, os flocos tornam-se maiores e a ponto passa a apresentar um funcionamento

aceitável. No entanto, é conceito clássico que, por outro lado, a pré-cloração de águas deve ser

evitada, pois em caso da existência de certos compostos orgânicos chamados precursores, o

cloro reage com eles formando trihalometanos, associados ao desenvolvimento do câncer.

Salienta-se que a variável ferro solúvel é apontada em relatório do Plano Estratégico

de Recursos Hídricos da Bacia Hidrográfica dos rios Guandu, da Guarda e Guandu Mirim

publicado pela Agência Nacional de Águas (ANA) em 2005, como um dos parâmetros com

maiores violações da Classe 2 em pontos amostrados no rio Ribeirão das Lajes (ponto INEA

LG351) e no rio Guandu (GN0201).

O rio Ribeirão das Lajes e o rio Guandu apresentaram concentrações de ferro

dissolvido dentro do estabelecido pela resolução CONAMA 357/2005 para classes 1

e 2. No mês de fevereiro no ponto RLG2 e no mês de março no ponto RLG7 (Figura

26) ficam acima do estabelecido pela legislação (Figura 24).

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32

Figura 24 — Concentrações de ferro dissolvido.

6. Balanço Iônico O balanço de íons significa a soma dos aníons igual à soma dos cátions, quando

expressos em meq.L-1. Estes íons estão geralmente presentes nas concentrações de miligramas

por litro. Os sais, como sabemos, são produtos químicos formados pela reação de um ânion

com um cátion; assim, quando o ânion cloreto (Cl-) reage com o cátion cálcio (Ca+2), forma-se o

Cloreto de Cálcio ou CaCl2.

A figura 25 mostra a composição química quanto aos maiores íons das amostras para

os pontos amostrais estudados. Cálcio e sódio é o principal cátion destas águas, com uma

contribuição de em torno de 40%. Os ânions maiores, como sulfato e cloreto, apresentaram

contribuições em torno de 25 e 30% respectivamente. A razão molar entre HCO3- e Ca2+ foi

próxima a 3:1.

Os pontos amostrais RLG1 a RLG6 apresentaram um balanço iônico equilibrado com

uma assinatura hidroquímica semelhante com água do tipo bicabornatada sódica no mês de

fevereiro e mudando para bicabornatada cálcica no mês de março evidenciando que sofre

influencia direta da precipitação de chuvas. A análise química das águas locadas no Diagrama

de Piper revelou uma distribuição espacial constante nas espécies químicas estudadas,

formando um só grupo com todos os pontos (Figura 25) com variação quantitativa nos meses

amostrados, exceto no ponto RLG7 que possui uma assinatura hidroquímica característica.

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33

a)

20%

20%

20%

40%

40%

40%

60%

60%

60%

80%

80%

80%

Mg

Ca

20%

20%

20%

40%

40%

40%

60%

60%

60%

80%

80%

80%

SO

4

Cl

SO

4 +

Cl C

a + M

g

Na +

K

HC

O3 +

CO

3

80%

80%

60%

60%

40%

40%

20%

20%

AA

A

PP

P

I I

I

J

J

J

KK

K

EE

E

A A

A

b)

20%

20%

20%

40%

40%

40%

60%

60%

60%

80%

80%

80%

Mg

Ca

20%

20%

20%

40%

40%

40%

60%

60%

60%

80%

80%

80%

SO

4

Cl

SO

4 +

Cl C

a + M

g

Na +

K

HC

O3 +

CO

3

80%

80%

60%

60%

40%

40%

20%

20%

HH

H

C C

C

AA

A

A A

A

CC

C

BB

B

O O

O

RLG7 Mar

RLG7 Mar

Figura 25 — Diagrama de Piper dos pontos amostrais no rio Ribeirão das Lajes/Guandu. a)

fevereiro, b) março.

As águas analisadas apresentaram como característica principal a fraca mineralização

nos pontos amostrais do rio Ribeirão das Lajes, com valor médio de sólidos dissolvidos totais

(SDT) de 46 (± 13) mg.L-1 no mês de fevereiro e 79 (± 13) mg.L-1 no mês de março inserindo-se

nos padrões aceitos pela legislação. Nos meses de baixa pluviosidade os sólidos dissolvidos

totais tendem a aumentar enquanto os sólidos totais diminuem suas concentrações. Embora

sejam fracamente mineralizadas as águas, segundo os íons dominantes, são em sua maioria

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34

bicabornatadas cálcicas. O balanço iônico se encontra equilibrado com uma variação abaixo de

20%, mostrando a consistência dos dados analisados.

O Diagrama de Schoeller (Figura 26) mostra que os diversos íons analisados

encontram-se distribuídos heterogeneamente pelos pontos amostrais, havendo, portanto

diferenças quanto à composição iônica da água entre os pontos do rio Ribeirão das Lajes e

do rio Guandu. O Diagrama de Durov (Figura 27) indica uma variação de pH e sólidos

dissolvidos totais influenciados pelo regime climático local mas mantendo uma composição

iônica constante e a diferenciação dos pontos RLG6 e RLG7 dos demais pontos amostrais.

SO4 HCO3 + CO3 Cl Mg Ca Na + K

mg

/L

2

5

10

20

A

A

A

A

A

A

P

P

P

P

P

P

I

I

I

I

I

I

J

J

J

J

J

J

K

K

K

K

K

K

E

E

E

E

E

EA

A

A

A

A

A

H

H

H

H

H

H

C

C

C

C

C

CA

A

A

A

A

A

A

A

A

A

A

AC

C

C

C

C

CB

B

B

B

B

BO

O

O

O

O

O

Legend

A RLG1 Fev

P RLG2 Fev

I RLG3 Fev

J RLG4 Fev

K RLG5 Fev

E RLG6 Fev

A RLG7 Fev

H RLG1 Mar

C RLG2 Mar

A RLG3 Mar

A RLG4 Mar

C RLG5 Mar

B RLG6 Mar

O RLG7 Mar

Figura 26 — Concentrações dos aníons e cátions nos pontos amostrais.

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35

10

0%

Mg

Na + K80%

50%

20%

Ca80%

50%

20%

100% SO4

Cl

80%

50%

20%

HC

O3 +

CO

3

80%

50%

20%

20

30

40

50

60

70

80

90

10

0

11

0

5.6

6.0

6.4

6.8

TDS (mg/L)

pH

A

A A A

A

P

P P P

P

I

I I I

I

J

J J J

J

K

K K K

K

E

E E E

E

A

A A A

A

H

H H H

H

C

C C C

C

A

A A A

A

A

A A A

A

C

C C C

C

B

B B B

B

O

O O O

O

RLG1 Fev

RLG3 Mar

Legend

A RLG1 Fev

P RLG2 Fev

I RLG3 Fev

J RLG4 Fev

K RLG5 Fev

E RLG6 Fev

A RLG7 Fev

H RLG1 Mar

C RLG2 Mar

A RLG3 Mar

A RLG4 Mar

C RLG5 Mar

B RLG6 Mar

O RLG7 Mar

Figura 27 — Diagrama de Durov para os sete pontos amostrais nos meses de fevereiro e março de 2011.

7. Resultados das Variáveis Físicas

7.1. Temperatura

Variações de temperatura é parte do regime climático normal e, corpos de água

naturais apresentam variações sazonais e diurnas, bem como estratificação vertical. A

temperatura superficial é influenciada por fatores tais como latitude, altitude, ponto do ano,

período do dia, taxa de fluxo e profundidade. A elevação da temperatura em um corpo d’água

geralmente é provocada por despejos industriais (indústrias canavieiras, por exemplo) e usinas

termoelétricas.

O mês de fevereiro apresentou água mais quente do que o mês de março,

caracterizando que a variação térmica no rio Ribeirão das Lajes/Guandu é

influenciada pelas características climáticas sazonais (Figura 28).

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36

Figura 28 — Variação da temperatura nos meses de fevereiro e março de 2011.

7.2. Transparência – Disco de Secchi

Essa variável pode ser medida facilmente no campo utilizando-se o disco de Secchi, um

disco circular branco ou com setores branco e preto e um cabo graduado, que é mergulhado

na água até a profundidade em que não seja mais possível visualizar o disco. Essa

profundidade a qual o disco desaparece, e logo reaparece, é a profundidade de transparência.

A partir da medida do disco de Secchi, é possível estimar a profundidade da zona

fótica, ou seja, mede a profundidade de penetração vertical da luz solar na coluna d’água. Na

zona fótica ocorre a fotossíntese, indicando o nível da atividade biológica.

A baixa transparência nos pontos amostrados no mês de março na porção do rio

Guandu é devido a influencia do regime pluviométrico ocorrido no período de

amostragem (Figura 29).

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Figura 29 — Variação da transparência nos meses de fevereiro e março de 2011.

7.3. Turbidez

A compreensão da dinâmica dos processos erosivos e deposicionais são complexas,

pois envolve vários fatores de ordem física, meteorológica e antrópica/cultural (SILVA, SCHULZ

& CAMARGO, 2003). Uma das principais variáveis de qualidade das águas capaz de demonstrar

alterações na dinâmica hidrossedimentar de uma bacia como consequência da erosão

acelerada é a turbidez.

A turbidez de uma amostra de água é o grau de atenuação de intensidade que um

feixe de luz sofre ao atravessá-la (esta redução dá-se por absorção e espalhamento, uma vez

que as partículas que provocam turbidez nas águas são maiores que o comprimento de onda

da luz branca), devido à presença de sólidos em suspensão, tais como partículas inorgânicas

(areia, silte, argila) e de detritos orgânicos, algas e bactérias, plâncton em geral, etc.

A erosão das margens dos rios nos períodos chuvosos é um exemplo de fenômeno que

resulta em aumento da turbidez das águas. A erosão pode decorrer do mau uso do solo em

que se impede a fixação da vegetação. Este exemplo mostra também o caráter sistêmico da

poluição, ocorrendo inter-relações ou transferência de problemas de um ambiente (água, ar

ou solo) para outro.

Os esgotos sanitários e diversos efluentes industriais também provocam elevações na

turbidez das águas. Um exemplo típico deste fato ocorre em consequência das atividades de

mineração, onde os aumentos excessivos de turbidez provocam formação de grandes bancos

de lodo em rios e alterações no ecossistema aquático. Alta turbidez reduz a fotossíntese de

vegetação enraizada submersa e algas. Esse desenvolvimento reduzido de plantas pode, por

sua vez, suprimir a produtividade de peixes. Logo, a turbidez pode influenciar nas

comunidades biológicas aquáticas. Além disso, afeta adversamente os usos doméstico,

industrial e recreacional de uma água.

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No mês de fevereiro o rio Ribeirão das Lajes e o rio Guandu apresentaram valores de

turbidez, em todos os pontos amostrados, dentro dos limites estabelecidos pela

resolução CONAMA 357/2005 (Figura 30). No mês de março o rio Ribeirão das Lajes

apresenta um leve aumento nos valores de turbidez, no entanto, influenciado pela

chuva e pelos seus principais afluentes, o rio Guandu aumenta consideravelmente

seu valores de turbidez, principalmente nos pontos RLG6 e RLG7, ficando acima do

estabelecido pela legislação.

Figura 30 — Valores da turbidez.

7.4. Condutividade Elétrica

A condutividade elétrica é uma grandeza que traduz numericamente a capacidade de

uma solução conduzir corrente elétrica. Esse valor depende da natureza e mobilidade de

diferentes espécies iônicas presentes em solução para uma mesma temperatura, o que justifica

a necessidade de termostatizar a solução. A condutimetria é uma técnica não seletiva, na

medida em que todas as espécies com carga contribuem para a produção de corrente elétrica.

No caso de termos apenas uma determinada espécie iônica em solução, como por exemplo,

numa titulação condutimétrica, esta técnica pode considerar-se seletiva.

A condutividade elétrica nos corpos d’água naturais depende das concentrações

iônicas e da temperatura e indica a quantidade de sais existentes na coluna d'água, à medida

que mais sólidos dissolvidos são adicionados, a condutividade da água aumenta. Altos valores

podem indicar características corrosivas da água. Em geral, níveis superiores a 100 µS/cm

indicam ambientes impactados.

A condutividade também fornece uma boa indicação das modificações na composição

de uma água, especialmente na sua concentração mineral, mas não fornece nenhuma

indicação das quantidades relativas dos vários componentes.

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39

A condutividade elétrica juntamente com a alcalinidade sugere estabilidade na

massa d’água do rio (Figura 31) nos pontos amostrados. No mês de março a

condutividade aumenta devido a maior concentração de íons.

Figura 31 — Valores de condutividade elétrica.

7.5. Série de Sólidos

Em saneamento, sólidos nas águas correspondem a toda matéria que permanece

como resíduo, após evaporação, secagem ou calcinação da amostra a uma temperatura pré-

estabelecida durante um tempo fixado. Em linhas gerais, as operações de secagem, calcinação

e filtração são as que definem as diversas frações de sólidos presentes na água (sólidos totais,

em suspensão, dissolvidos, fixos e voláteis). Os métodos empregados para a determinação de

sólidos são gravimétricos (utilizando-se balança analítica ou de precisão).

Nos estudos de controle de poluição das águas naturais, principalmente nos estudos

de caracterização de esgotos sanitários e de efluentes industriais, as determinações dos níveis

de concentração das diversas frações de sólidos resultam em um quadro geral da distribuição

das partículas com relação ao tamanho (sólidos em suspensão e dissolvidos) e com relação à

natureza (fixos ou minerais e voláteis ou orgânicos). Este quadro não é definitivo para se

entender o comportamento da água em questão, mas constitui-se em uma informação

preliminar importante.

Para o recurso hídrico, os sólidos podem causar danos aos peixes e à vida aquática.

Eles podem se sedimentar no leito dos rios destruindo organismos que fornecem alimentos,

ou também danificar os leitos de desova de peixes. Os sólidos podem reter bactérias e

resíduos orgânicos no fundo dos rios, promovendo decomposição anaeróbia. Altos teores de

sais minerais, particularmente sulfato e cloreto, estão associados à tendência de corrosão em

sistemas de distribuição, além de conferir sabor às águas.

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40

A composição de sólidos na água é a variável mais influenciada pelo regime

climático. No mês de março por influencia da chuva os pontos amostrais localizados

no rio Ribeirão das Lajes aumentam discretamente seus valores enquanto os pontos

amostrais no rio Guandu aumentam consideravelmente (Figura 32), cabe lembrar

que o rio Guandu sofre influências de afluentes importantes como pode ser visto na

Figura 6.

a)

b)

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c)

Figura 32 — Concentrações de (a) sólidos totais (ST), (b) sólidos suspensos totais (SST) e (c) sólidos dissolvidos totais (SDT).

8. Resultados das Variáveis Biológicas

8.1. Bacteriológico – Coliformes Totais e Coliformes Termotolerantes

No mês de fevereiro os pontos RLG6 e RLG7 ficam acima do estabelecido para a

resolução CONAMA 357/2005 para coliforme termotolerantes (Figura 33) e no mês de março

os pontos RLG4, RLG5, RLG6 e RLG7 ficam acima do estabelecido pela legislação.

Os pontos amostrais no rio Guandu (RLG4, RLG5, RLG6 e RLG7) apresentaram valores

elevados de coliformes totais (Figura 34).

Figura 33 — Valores de coliformes termotolerantes.

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42

Figura 34 — Valores de coliformes totais.

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BRASIL, MINISTÉRIO DO MEIO AMBIENTE – CONAMA, Resolução nº 357. Dispõe sobre a

classificação dos corpos de água e diretrizes ambientais para o seu enquadramento, bem como

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43

estabelece as condições e padrões de lançamento de efluentes, e dá outras providências.

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44

VOGEL, A.I. A text-book of quantitative inorganic analysis.3.ed. London: Longman, 1971,

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WETZEL, R. G. & LIKENS, G. E. Limnological Analiyses 3rd ed. 2000.

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ANEXO I

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Ponte entrada cidade Paracambi (ponto RLG3) e ponte entrada cidade de Japeri (RLG4)

Ponte sob a via Dutra (RLG5) e ponte em Seropédica (RLG7)