universidade do vale do itajaÍ centro de ciÊncias ...siaibib01.univali.br/pdf/karoliny fantim...

��

�

UNIVERSIDADE DO VALE DO ITAJAÍ

CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS DA TERRA E DO MAR

CURSO: OCEANOGRAFIA

KAROLINY FANTIM FRACALOSSI

AVALIAÇÃO DA QUALIDADE DE ÁGUA DE BALNEÁRIO CAMBORIÚ/SC UTILIZANDO

MODELAGEM AMBIENTAL – SISBAHIA

ITAJAÍ

2011

��

�

KAROLINY FANTIM FRACALOSSI

AVALIAÇÃO DA QUALIDADE DE ÁGUA DE BALNEÁRIO CAMBORIÚ/SC UTILIZANDO

MODELAGEM AMBIENTAL – SISBAHIA

Monografia apresentada ao curso de Oceanografia

da Universidade do Vale do Itajaí, Centro de

Ciências Tecnológicas da Terra e do Mar, como

requisito parcial para obtenção de título de Bacharel

em Oceanografia.

Orientadora: Katia Naomi Kuroshima, Drª

Co-orientadora: Cristina Ono Horita, MSc

ITAJAÍ

2011

��

�

DEDICATÓRIA

��

� � ��

��

� ��

� � ��

��

�

AGRADECIMENTOS

Aos meus pais, José Nildo e Angela, e ao meu irmão Philipe, pelo apoio emocional e

financeiro e, principalmente, por me fazer acreditar ser capaz de alcançar todos os meus

objetivos. Pelas horas ao telefone, mesmo em silêncio, por alguns momentos, pelo simples

ato de fazer companhia uns aos outros.

A toda minha família que mesmo longe sempre se fez presente compartilhando todos os

momentos vencendo a barreira da distância e do tempo longe de casa.

A todos os meus amigos, cada um seguindo seu caminho, que nunca negaram um minuto

de atenção por mais atarefados que estivessem. Pelos encontros nas férias para revigorar

as forças e o apóio nas madrugadas onde tudo parecia sem sentido, não é mesmo Fabrício

Júlio!

Aos amigos e irmãos que encontrei nestes anos de faculdade: Gabriela, Natalia, Lia Raquel,

Samia, Bárbara, Ellen, Marcella, Marcela, Jack, Débora, Agatha, Thiago, Cleber, Pedro,

Ruan, Massara, pelos bons momentos juntos onde, de certa forma, nos tornamos a família

uns dos outros nesta caminhada.

As meninas do pensionato: Vanessa, Andreza, Greice, Sonia, Luana, Fernanda, Thaís,

Juliana, Júlia, Raquel, Ana Paula, Josy ... que tornaram o pensionato um lar e, por alguns

instantes, me fizeram esquecer a distância e suportar a saudade de casa.

A família LOQ pelos momentos de angustia e felicidade compartilhados. Pelo auxilio desde

as coletas e processamentos de campo até semanas tentando formatar meu computador

sem nem mesmo questionar ou reclamar, Peixer e Maycon, muito obrigada!

A minha orientadora Katia e co-orientadora Cristina, não só pela orientação profissional

mas, principalmente, pessoal. Pelas horas de dedicação e atenção sempre dispostas a me

auxiliar. Pelas conversas, conselhos e pela confiança a mim dedicados, obrigada.

A todos os professores presentes nesta caminhada que transmitiram seu conhecimento e

despertaram meu interesse me ensinando o amor à profissão.

Ao Papai do Céu por colocar pessoas tão iluminadas em meu caminho.

Muito obrigada!!!

��

�

!" �� # �� $ � ��

% �� &�� '� � ��

( � �� # ��

� � �� )�� *��

� �� &�� +� �,�

-. �&��*� �/ �� 0�1�

��

�

RESUMO

Balneário Camboriú, localizado na região costeira catarinense, apresenta a sua economia

voltada para o turismo de verão, dependendo diretamente das atividades de veraneio.

Assim, a qualidade da água de suas praias se torna de importância vital, para atrair os

turistas e os esportes náuticos de verão e para manter e sustentar a economia local. Da

mesma forma que o desenvolvimento econômico depende da sua qualidade de água, este

crescimento, se desordenado pode provocar efeitos deletérios para os ambientes mal

tratados nos ambientes aquáticos. Este estudo avaliou a qualidade das águas da praia

central de Balneário Camboriú durante a baixa e a alta temporada de verão e a baixa

temporada de inverno em períodos de chuva e estiagem, através de parâmetros físico-

químicos, nutrientes inorgânicos e orgânicos. Também utilizou-se de modelagem

computacional afim de se prever e avaliar a poluição por efluente domestico através dos

dados de OD e DBO obtidos in situ no período de realização das coletas. Foi observado,

que os rios Marambaia e Camboriú, que deságuam nesta praia, contribuem

significativamente com nutrientes, favorecendo a produção primária na praia nos meses de

verão. Períodos chuvosos podem aumentar significativamente as concentrações dos

parâmetros analisados tanto na praia quanto nos rios, devido a drenagem continental.

Modelagem ambiental pode ser aplicada num período curto de tempo conhecendo-se o

padrão de circulação do ambiente e as fontes de matéria orgânica do local.

Palavras-chave: nutrientes inorgânicos, controle de poluição, saneamento básico, turismo de

veraneio

��

�

LISTA DE FIGURAS

Figura 1: Mapa com a localização dos pontos amostrais. Os pontos 1 e 8 estão localizados

nos rios Camboriú e Marambaia, respectivamente. Os pontos 2 a 7 na enseada, localizados

próximo a saídas pluviais. ...................................................................................................... 8

Figura 2: Esquema do procedimento de coleta e processamento das amostras aplicados

para todos os campos amostrais ........................................................................................... 9

Figura 3: Domínio da modelagem para a enseada de Balneário Camboriú/SC ................... 12

Figura 4: Malha de elementos finitos quadrangulares utilizada na modelagem. .................. 13

Figura 5: Elevação de maré utilizada na modelagem. ......................................................... 14

Figura 6: Distribuição espacial dos os compostos nitrogenados para cada campanha

amostral e (a) média de todas as campanhas apresentada percentualmente. ..................... 23

Figura 7: Distribuição espacial dos os compostos fosfatados para cada campanha amostral

e (a) média de todas as campanhas apresentada percentualmente. ................................... 26

Figura 8: Distribuição espacial dos valores de COP e Cla-a para as três campanhas

amostrais. ............................................................................................................................ 28

Figura 9: Distribuição espacial dos valores de DBO5 para as três campanhas amostrais. .. 29

Figura 10: Representação da ACP no plano fatorial 1x2 para BT-Verão e BT-Inverno.

Vetores em azul indicam as variáveis ativas e em vermelho a suplementar. O eixo x é

representado pelo Fator 1 que explica 35,78% da variâncias total e o eixo y o Fator 2 que

explica 21,13 % da variância total do dados. ....................................................................... 32

Figura 11: Representação da ACP no plano fatorial 1x2 para AT-Verão. Vetores em azul

indicam as variáveis ativas e em vermelho a suplementar. O eixo x é representado pelo

Fator 1 que explica 41,03% da variâncias total e o eixo y o Fator 2 que explica 17,05% da

variância total do dados. ...................................................................................................... 32

Figura 12: Observação da maré de quadratura para meia maré enchente (a) e meia maré

vazante (b) do modelo hidrodinâmico de fevereiro. Velocidade expressa em m.s-1. ............ 35

Figura 13: Observação da maré de sizígia para meia maré enchente (a) e meia maré

vazante (b) do modelo hidrodinâmico de fevereiro. Velocidade expressa em m.s-1. ............ 36

Figura 14: Distribuição espacial da DBO5 para nos primeiros três dias de simulação para o

cenário da semana entre os dias 15/fev/11 e 22/fev/11. ...................................................... 38

Figura 15: Distribuição espacial da DBO5 para o cenário da semana entre os dias 15/fev/11

e 22/fev/11. .......................................................................................................................... 40

��

�

LISTA DE TABELAS

Tabela 1: Campanhas amostrais e respectivas datas de coleta com seus períodos

característicos (seco ou chuvoso). ....................................................................................... 10

Tabela 2: Metodologias empregadas para determinação dos parâmetros químicos segundo

descrição APHA/AWWA/WEF (2005). ................................................................................. 11

Tabela 3: Constantes harmônicas utilizadas na caracterização da hidrodinâmica da enseada

de Balneário Camboriú/SC (Fonte: FEMAR). A amplitude foi transformada de centímetros

para metros e a fase de graus para radianos para se adequar as unidades do modelo. ...... 14

Tabela 4: Dados da concentração de DBO5 em mg.L-1. Valores iniciais considerados para

cada fonte e utilizados para o calculo de suas respectivas curvas de decaimento. ............. 16

Tabela 5: Valores médios, desvio padrão, mínimo e máximo dos parâmetros físico-químicos

para cada campanha amostral com respectiva comparação com CONAMA n° 357 e número

de vezes que tal parâmetro apresentou-se fora do limite estabelecido. Valores em negrito e

com * encontram-se abaixo do limite. .................................................................................. 19

Tabela 6: Matriz de correlação para as campanhas BT-Verão e BT-Inverno. Valores

correspondem ao r2. Dados em negrito representam significância relevante entre os

parâmetros. ......................................................................................................................... 33

Tabela 7: Matriz de correlação para campanha AT-Verão. Valores correspondem ao r2.

Dados em negrito representam significância relevante entre os parâmetros. ...................... 33

Tabela 8: Concentração medida ([ ] medida) e modelada ([ ] mod) para as três constantes

de decaimento testadas, com seus respectivos erros absoluto (E abs) e relativo (E rel)

utilizando os três dias iniciais de simulação para calibração dos resultados. ....................... 39�

��

�

SUMÁRIO

�

1.� INTRODUÇÃO��

2.� FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA��

3.� OBJETIVOS��

3.1� Geral��

3.2� Específicos��

4.� MATERIAIS E MÉTODOS��

4.1� Área de estudo��

4.2 Metodologia de coleta e processamento dos parâmetros químicos, físico-químicos e biológicos��

4.2.1� Parâmetros físico-químicos��

4.2.2� Nutrientes inorgânicos, clorofila-a e COP��

4.3� Metodologia para implementação do modelo de qualidade de água��

��4.3.1 Pré-processamento��

4.3.2� Processamento��

4.3.3� Calibração��

5.� RESULTADOS E DISCUSSÃO��

5.1� Parâmetros físico-químicos��

5.2� Parâmetros químicos e biológicos��

5.2.1� Material particulado em suspensão (MPS)��

5.2.2� Compostos nitrogenados��

5.2.3� Compostos fosfatados��

5.2.4� Carbono Orgânicos Particulado (COP) e Clorofila-a (Cla-a)��

5.2.5� Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO5)��

5.3� Análise estatística��

5.4� Modelagem��

5.4.1� Modelo hidrodinâmico��

5.4.2� Modelo de qualidade de água (Euleriano)��

5.4.3� Modelo de qualidade de água (Lagrangeano)��

6.� CONSIDERAÇÕES FINAIS��

7.� REFERENCIAS��

��

�

1. INTRODUÇÃO

A zona costeira é definida por Mann (2000), como sendo a região na qual as águas

estão próximas a linha de costa apresentando profundidades inferiores à isóbata de 200m.

Nas últimas décadas o desenvolvimento urbano tem se intensificado e concentrado nesta

área (GONÇALVES & SOUZA, 1997). Para os próximos 20-30 anos estima-se que a

população nesta região duplique e com ela ocorra um aumento significativo na produção de

efluentes domésticos que, em sua grande parte, são lançados nas bacias de drenagem in

natura ou com tratamento prévio ineficiente (ATLAS, 1994). A gestão de recursos hídricos a

fim de proporcionar disponibilidade suficiente e de qualidade é de fundamental importância.

Impactos negativos nestes ambientes, geralmente estão relacionados a ações que, em

tese, promovem saneamento. Porém, tais atitudes somente afastam os dejetos.

Segundo PNAD 2009-IBGE, 59,1% da população no Brasil é servida com rede de

esgoto, porém apenas 10% apresentam seus dejetos dispostos de forma segura e

adequada. Tais situações reforçam a idéia de afastamento dos dejetos e maior deterioração

dos recursos hídricos já que estes, na maioria dos casos, são os corpos receptores.

O município de Balneário Camboriú é caracterizado por ter a sua economia voltada

para o turismo de veraneio, aumentando em aproximadamente 10 vezes a sua população

fixa. Este aumento desordenado tem acarretado problemas no saneamento, devido ao

aumento de esgoto doméstico e a falta de planejamento na infra-estrutura para suportar tal

descarga, o que acaba sendo despejado nas praias, influenciando negativamente na

qualidade de suas águas (KUROSHIMA et al, 2000; 2006 e 2007; PEREIRA FILHO et al.,

2002).

Com o intuito de simular o comportamento, a longo prazo, da qualidade de água, foi

utilizada como ferramenta a modelagem computacional através do programa SisBaHiA®. É

uma Importante ferramenta para auxiliar o monitoramento da qualidade de água, pois

otimiza o trabalho e diminui os custos de monitoramento, integra informações espacialmente

dispersas, estende a amostragem oferecendo uma visão ampla contemplando toda área

analisada, auxilia no entendimento do processo dinâmico auxiliando na interpretação das

medições pontuais, entre outros (ROSMAN, 2010).

O presente trabalho apresenta a avaliação da qualidade da água da praia central de

Balneário Camboriú e dos rios Camboriú e Marambaia. Para tal caracterização foram

monitorados parâmetros químicos, físico-químicos e biológicos em períodos de baixa e alta

temporada.

��

�

2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

Poluição em corpos hídricos é um dos maiores problemas ambientais em todo o

mundo, causa efeitos negativos para a saúde ambiental e prejudica a manutenção das

condições básicas de qualidade de água para seus diversos usos. Essas águas, retiradas

dos próprios mananciais, retorna aos mesmos, muitas vezes poluídas prejudicando o

abastecimento e a sustentabilidade da população e do ambiente. (CUNHA, 2003). Este tipo

de poluição tem origem principalmente no lançamento de esgotos domésticos e industriais,

assim como pode ser causada por detritos do solo que são incorporados à água durante

escoamento superficial (LEITE, 2004).

Segundo Pereira e Soares-Gomes (2002, p.506):

A poluição orgânica é o tipo mais comum e, provavelmente, o mais antigo de poluição aquática. Incluindo-se todos os rejeitos ricos em substâncias orgânicas, as quais são, via de regra, passíveis de degradação bacteriana.

A produção de efluente urbano cresce juntamente com a elevada concentração

demográfica e o aumento da industrialização. O planejamento de infra-estrutura urbana não

acompanha tal crescimento e, sistemas estruturais preventivos relacionados à problemas

ambientais como tratamento de efluentes, ainda estão defasados não acompanhando o

ritmo de crescimento e desenvolvimento urbano (LEITE, 2004). Se o lançamento desses

dejetos se faz em corpos d’água com elevado poder de depuração, como baías e áreas

costeiras, os riscos à saúde da população são pequenos; por outro lado, se o lançamento

ocorre em ambientes semi-fechados, ou com circulação restrita e elevado tempo de

residência, potencializa-se a problemática, pois a capacidade de diluição e regeneração

destes ambientes diminui (HORITA e CARVALHO, 1999).

Os dejetos orgânicos ao serem lançados nas águas passam por um processo de

estabilização desta matéria orgânica, ocorrendo o consumo de oxigênio dissolvido através

do metabolismo dos microrganismos decompositores, levando muitas vezes à depleção

deste elemento essencial para a vida aquática em geral (LEITE, 2004). Tal processo é

denominado biomineralização. Existe um limite para este processo, se a quantidade de

matéria orgânica do efluente exceder a capacidade de degradação microbiana, ela tende a

acumular-se (PEREIRA e SOARES-GOMES, 2002). Como fontes naturais de oxigênio

podem-se citar a aeração natural e o oxigênio produzido fotossinteticamente (CUNHA,

2002).

��

�

Pode-se citar também como indicativo de poluição orgânica os nutrientes dissolvidos

na água. Sua principal via de entrada para o ambiente costeiro consiste na drenagem

continental, originados do intemperismo da crosta ou por atividade antrópica (PEREIRA e

SOARES-GOMES, 2002). Em águas estuarinas, a concentração destes nutrientes

apresentam-se superiores àqueles encontrados na região costeira devido à proximidade

com estas fontes (BRAGA et al, 2000; PEREIRA FILHO et al, 2002, 2003).

Alterações físico-químicas e/ou biológicas nas águas estuarinas e costeiras podem

provocar diversas modificações no meio, e consequentemente, comprometer o equilíbrio

ecológico gerando efeitos deletérios prolongados, promovendo riscos à saúde humana tanto

por contato direto ou indireto nesses corpos d’água (PÉRÈS, 1980; CARMOUZE, 1994;

KUROSHIMA et al, 2000; DE MIRANDA et al,2002; PEREIRA FILHO et al. 2003).

A avaliação dos efeitos da poluição das águas decorrentes de despejos de efluentes

domésticos pode ser feita através do monitoramento de alguns parâmetros químicos de

qualidade de água como Oxigênio Dissolvido (OD) e Demanda Bioquímica de Oxigênio

(DBO) (CUNHA, 2003). Também pode ser verificado através da avaliação de nitrogênio

amoniacal, indicador de dejeto orgânico recente, entre outros nutrientes inorgânicos (VON

SPERLING, 1996). Tais parâmetros são considerados passivos e não-conservativos, ou

seja, são substâncias presentes na água que não afetam a circulação hidrodinâmica do

corpo d’água e sofrem modificações através de processos físicos, químicos e biológicos

(JAMES, 2002).

Neste sentido, modelos computacionais de qualidade de água que contemplem: (1)

fontes destes parâmetros, (2) o transporte ao longo do corpo d’água e (3) a sua reação com

outras substâncias, são ferramentas importantes no monitoramento ambiental, onde a

principal fonte de poluição é o lançamento de esgoto doméstico (BEACH et al., 1995 apud

CUNHA, 2002).

Os problemas relacionados com a qualidade da água devido ao aumento

populacional durante os meses de verão em regiões costeiras têm sido relatados e

estudados em várias regiões do mundo (MAIPA et al, 2001; MALLIN et al., 2000; EL-

SHENAWY et al., 2006) e no Brasil (CERRUTTI e BARBOSA, 1997; BRAGA et al. 2000;

KUROSHIMA et al., 2000; 2006; 2007; COSTODIO et al., 2006; MARIN, 2007). Porém

poucos são os trabalhos que utilizam a ferramenta da modelagem para avaliar a qualidade

da água, principalmente para as regiões costeiras.

Dentre os municípios do litoral Catarinense, Balneário Camboriú é conhecida como a

capital do turismo, recebendo visitantes do Brasil e de países do Mercosul, principalmente

��

�

nos meses de verão. Apresenta uma infraestrutura forte e diversificada com atrativos em

todos os setores: alimentação, lazer, hotelaria, serviços bancários e comércio. Seu potencial

turístico foi determinante para a implantação de empreendimentos sócio-econômicos e

culturais que vêm ocorrendo desde sua emancipação em 1964. Porém, o manejo incorreto

destas atividades pode estar provocando uma deterioração do meio ambiente.

Um dos maiores problemas de poluição está relacionado ao saneamento básico,

devido ao aumento de esgoto doméstico e falta de planejamento na infraestrutura para

suportar tal descarga, que acaba sendo despejado nas praias (KUROSHIMA et al, 2000;

2006 e 2007; PEREIRA FILHO et al., 2002), influenciando negativamente a sua qualidade

de água. Fatores que podem potencializar a poluição dos rios Camboriú e Marambaia e da

enseada principal de Balneário Camboriú são os componentes orgânicos e os nutrientes

provenientes do esgoto doméstico, lançado diretamente ou com tratamento prévio

ineficiente, nestes locais. Efluentes agrícolas também podem contribuir para tal poluição,

considerando que os municípios à montante do rio são economicamente voltados ao setor

agrícola.

Aproximadamente 85% do município é dotado de rede de esgoto. Este resíduo é

conduzido a uma Estação de Tratamento de Esgoto (ETE) do tipo Lagoas de Estabilização,

administrada pela Companhia Catarinense de Água e Saneamento (CASAN) (KUROSHIMA

et al, 2000). O efluente desta ETE é lançado na região estuarina do rio Camboriú em um

ponto cerca de 15 km à montante da foz, na extremidade sul da Enseada. Além desse

efluente, o rio drena uma bacia de 199,82 Km2 que banha dois municípios que se destacam

pela cultura de arroz irrigado (TOLEDO, 2002). Também recebe aportes de esgotos

clandestinos e efluentes de outro município a montante (Camboriú), que não dispõe de

sistema adequado de tratamento de esgoto (KUROSHIMA et al, 2000).

Corpos d’água naturais estão sob constante influência de numerosas variáveis

associadas aos fenômenos que nele ocorrem. Para tentar compreender tais processos,

surgem os modelos numéricos computacionais auxiliando o entendimento e facilitando a

tomada de decisão (ROSMAN, 2010).

Para simular e prever as condições da qualidade da água da enseada de Balneário

Camboriú utilizou-se como ferramenta neste trabalho o modelo pertencente ao Sistema

BAse de HIdrodinâmica Ambiental - SisBAHIA, desenvolvido na Área de Engenharia

Costeira e Oceanográfico do Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-graduação e Pesquisa

em Engenharia da Universidade Federal do Rio de Janeiro (COPPE/UFRJ). O módulo de

qualidade de água deste modelo simula os ciclos do nitrogênio e do fósforo, o balanço de

�

�

oxigênio dissolvido considerando os seguintes parâmetros: Amônia, Nitrato, Nitrogênio

Orgânico, Biomassa de fitoplâncton, DBO, OD, Fósforo inorgânico, Fósforo orgânico,

Clorofila-a, Temperatura e Salinidade. Possibilita ainda, resolver o balanço de oxigênio

(modelo OD-DBO), os ciclos do nitrogênio e do fósforo separadamente ou em conjunto,

incluindo a simulação da temperatura e da salinidade. Porém, o parâmetro modelado com

maior freqüência é o que aborda o balanço de oxigênio (OD-DBO), apresentando bons

resultados em cenários com baixa hidrodinâmica e estratificação não significativa (CUNHA,

2002, 2003, 2006; LEITE, 2004).

Para simular a qualidade da água, se faz necessário saber a hidrodinâmica do local,

e assim compreender à que padrão de circulação os parâmetros estarão sujeitos. Essa

simulação foi realizada, neste caso, através do FIST3D contido no software SisBAHIA®. Tal

modelo é composto por módulos 3D e 2DH, para simular a circulação hidrodinâmica em

corpos de água rasos sob diferentes cenários. Neste trabalho foi utilizado o modo 2DH ou

modelo sem camadas de escoamento selecionadas.

O modelo hidrodinâmico, assim como o de qualidade da água (OD-DBO), tem

abordagem euleriana. Esta descreve o que acontece em um ponto fixo ou uma determinada

região do espaço ao longo do tempo. Já a abordagem lagrangeana descreve o

comportamento de partículas movendo-se no espaço.

Vale ressaltar que não é foco deste trabalho detalhar os processos e fórmulas de

transporte de massa das substâncias que continuamente vem sendo aperfeiçoados pelos

pesquisadores que desenvolvem o modelo em questão. Contudo, tendo em vista que estes

são utilizados de forma integrada ao modelo de qualidade de água, foram descritos apenas

seus principais aspectos e vantagens.

��

�

3. OBJETIVOS

3.1 Geral

Avaliar a qualidade da água da enseada de Balneário Camboriú/SC utilizando

modelagem ambiental.

3.2 Específicos

� Determinar espacialmente os pontos que recebem aporte de águas pluviais;

� Avaliar temporal e espacialmente os parâmetros físicos (temperatura, salinidade, pH e

OD) da água;

� Avaliar temporal e espacialmente os parâmetros químicos (NH4+, NO2

-, NO3, PO43-,

POT, POD e DBO5) e clorofila-a da água;

� Implementar o modelo hidrodinâmico para a região em estudo para forçantes de longo

período (maré astronômica), e situações de chuva e estiagem;

� Implementar o modelo de qualidade de água para os parâmetros OD e DBO5 para as

situações de chuva e estiagem;

� Calibrar o modelo de qualidade de água com os dados de OD e DBO5 medidos em

campo;

� Simular a evolução temporal e espacial dos parâmetros OD e DBO5 após eventos de

chuva.

�

�

4. MATERIAIS E MÉTODOS

4.1 Área de estudo

O município de Balneário Camboriú (26º59’26” sul; 48º38'05" oeste) localiza-se no

litoral centro-norte (GERCO/SC) do estado de Santa Catarina. É limitado ao norte pelo

município de Itajaí, a oeste por Camboriú, ao sul por Itapema e a leste pelo Oceano

Atlântico. Possui uma área de 46,2 Km2, com aproximadamente 2,3 mil hab.km-2. Essa

estimativa pode chegar a 21,7 mil hab.km-2 nos meses de verão, superando cidades como

São Paulo (7,3mil hab.km-2) ou Salvador (3,8mil hab.km-2) (IBGE,2010).

O litoral centro-norte de Santa Catarina tem um trecho costeiro que se destaca por

ser um intercalado de praias e costões rochosos, apresentando assim diversas enseadas e

baías, entre elas a praia central de Balneário Camboriú. Constitui-se por uma baía em forma

de arco sendo limitada por dois promontórios rochosos: ao norte, ponta da Preguiça e ao

sul, ponta de Laranjeiras (Figura 1).

No extremo sul desta baía deságua o rio Camboriú, com aproximadamente 40 km de

extensão e 120m de largura, com uma vazão de aproximadamente 6 m3.s1 (SIEGLE, 2009),

drenando uma área de aproximadamente 200 km2. Ao norte encontra-se o canal do

Marambaia que percorre paralelamente a linha de praia as áreas densamente urbanizadas

e, com freqüência, recebe material orgânico de forma irregular.

4.2 Metodologia de coleta e processamento dos parâmetros químicos, físico-químicos e biológicos �

Para a avaliação temporal e espacial da qualidade da água de Balneário Camboriú

foram realizadas coletas semanais em três diferentes campanhas. Distribuiu-se seis pontos

ao longo da enseada, sendo estes localizados próximo as desembocaduras de canais

pluviais (pontos 2 a 7), um ponto no rio Camboriú (ponto 1) e um no canal do Marambaia

(ponto 8) (Figura 01).

��

�

Figura 1: Mapa com a localização dos pontos amostrais. Os pontos 1 e 8 estão localizados nos rios

Camboriú e Marambaia, respectivamente. Os pontos 2 a 7 na enseada, localizados próximo a saídas

pluviais.

A água foi coletada com auxilio de um balde, a um metro de profundidade,

transferido e acondicionado em fracos de polietileno de 5 litros e imediatamente levadas

para o Laboratório de Oceanografia Química e Poluição Marinha do CTTMar – UNIVALI, sob

refrigeração, para posterior processamento.

As etapas para filtração e separação das alíquotas e filtros para posterior análise

segue esquematizada no diagrama abaixo (Figura 02). Os parâmetros químicos

determinados foram: amônio (NH4+), nitrito (NO2

-), nitrato (NO3-), fosfato (PO4

3-), fósforo

orgânico total (POT) e dissolvido (POD), demanda bioquímica de oxigênio (DBO5), carbono

orgânico particulado (COP) e clorofila-a. Também foi realizada análise do material

particulado em suspensão (MPS). As informações básicas sobre os procedimentos de

metodologia e análise adotados para cada parâmetro é apresentada no sub-tópico 4.2.2.

��

�

Figura 2: Esquema do procedimento de coleta e processamento das amostras aplicados para todos os campos

amostrais.

A metodologia de amostragem adotada neste trabalho foi direcionada aos períodos

de interesse para análise. As comparações consideradas relevantes estiveram relacionadas

com períodos de baixa e alta densidade populacional no balneário. Também foi interesse

identificar como a chuva interfere na qualidade da água dos rios e da praia e seu efeito a

pequeno e médio prazo.

Assim, as coletas realizadas entre novembro e dezembro de 2010 caracterizaram o

período de baixa temporada de verão (BT-Verão), entre fevereiro e março de 2011 o período

de alta temporada de verão (AT-Verão), e as coletas realizadas entre agosto e setembro de

��

�

2011 referem-se a baixa temporada de inverno (BT-Inverno). O detalhamento destas

amostragens são descritas na tabela 1 para facilitar a identificação das campanhas

amostrais durante a discussão dos resultados.

Tabela 1: Campanhas amostrais e respectivas datas de coleta com seus períodos característicos (seco ou

chuvoso).

BT-Verão AT-Verão BT-Inverno

Data Período P.Acum. Data Período P.Acum. Data Período P.Acum.

24/set/10 Seco 0 09/fev/11 Seco 2,4 04/ago/11 Seco 0 12/nov/10 Seco 0 15/fev/11 Chuvoso 9,4 11/ago/11 Seco 0,4 18/nov/10 Seco 0,3 16/fev/11 Chuvoso 10,9 18/ago/11 Seco 1,2 26/nov/10 Seco 0 17/fev/11 Chuvoso 7,7 25/ago/11 Seco 9 03/dez/10 Seco 0 22/fev/11 Seco 1,1 01/set/11 Seco 0

-------- ----- ----- 01/mar/11 Seco 0,5 07/set/11 Chuvoso 43 -------- ----- ----- 11/mar/11 Seco 0,5 08/set/11 Chuvoso 112,2

-------- ----- ----- 18/mar/11 Seco 0 -------- ----- ----- *Precipitação acumulada (P.Acum.) cedida pelo Laboratório de Climatologia – UNIVALI, Estação meteorológica automática

Davis, Itajaí/SC. Dados expressos em mm, acumulada de três dias.

4.2.1 Parâmetros físico-químicos

Em campo, com o auxilio de uma sonda multiparâmetros Yellow Springs - modelo

6600, realizava-se a leitura dos parâmetros físico-químicos: pH, oxigênio dissolvido,

salinidade e temperatura.

4.2.2 Nutrientes inorgânicos, clorofila-a e COP

As amostras de água, após passar por processo de filtração a vácuo, eram

separadas em alíquotas e congeladas para posterior análise dos nutrientes inorgânicos

dissolvidos (NH4+, NO2

-, NO3- e PO4

3-). Os filtros utilizados também foram reservados e

congelados para posterior análise de MPS, COP e Clorofila-a. Fósforo orgânico total e

dissolvido (POT/POD) eram processados imediatamente após a filtração.

É importante ressaltar que as amostras passam por processo de filtração para

separar a forma dissolvida da particulada e evitar que o material particulado perturbe a

análise espectrofotométrica (BAUMGARTEN et al, 1996). Evita também a adsorção dos

��

�

nutrientes dissolvidos nas partículas, diminuindo assim efeitos de turbidez sobre a

passagem do feixe de luz.

A determinação desses nutrientes baseou-se no método colorimétrico de Strickland e

Parsons (1972), seguindo recomendações descritas em APHA/AWWA/WEF (2005). A tabela

02 contém informações básicas sobre os métodos de análise empregados. A leitura das

amostras de nutrientes e clorofila-a foi realizada em espectrofotômetro Shimazu UV-160A,

sendo os valores de absorbância digitalizados para posterior aplicação de projeção linear e

cálculo das concentrações a partir de uma curva de calibração preparada a cada dia de

análise. Carbono Orgânico Particulado (COP) foi determinado por digestão ácida (K2CrO7) e

titulação indireta com Fe+2. Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO), através de incubação

durante cinco dias e leitura de oxigênio dissolvido através do método de Winckler. Ambas

titulações foram realizadas utilizando titulador automático Metller (DL 18).

Tabela 2: Metodologias empregadas para determinação dos parâmetros químicos segundo descrição

APHA/AWWA/WEF (2005).

Parâmetro Número do método Técnica de análise

NO3- 4 500 - NO3

- E. Colorimetria, após redução a nitrito, usando coluna redutora de cádmio.

NO2- 4 500 - NO2

- B. Colorimetria, através da reação de Griess.

NH4+ 4 500 - NH4

+ F. Colorimetria, através da formação do complexo do indofenol.

PO43- 4 500 - P E. Colorimetria, pelo processo do ácido ascórbico.

POT/POD 4 500 - P J. Digestão ácida com persulfato de potássio e determinação por colorimetria de PO4

3-.

COP 5 220 - C Digestão ácida com dicromato de potássio e determinação por titulometria.

Cla-a 10 200 H. Extração em acetona (90%) e determinação por colorimetria.

DBO5 5 210 B Incubação por cinco dias e determinação de OD por titulometria.

MPS Método gravimétrico utilizando filtro de acetato de celulose com 0,45µm de porosidade.

4.3 Metodologia para implementação do modelo de qualidade de água

4.3.1 Pré-processamento

A modelagem no SisBAHIA®, de forma geral, necessita da busca e da elaboração de

alguns dados para alimentação do cenário a ser modelado. Estes incluem:

��

�

- Definição do domínio: foi feita utilizando como base uma imagem de satélite proveniente

do programa Google Earth® 5. Através da digitalização desta base no programa citado, foi

possível confeccionar as linhas de contorno fechado e aberto. Contornos fechados, ou

contornos de terra, representam as margens do domínio da modelagem (transição entre

terra e água). Contornos abertos ou contornos mar representam a transição entre o corpo

d'água a ser modelado e o corpo d'água exterior.

A partir dos contornos definidos importou-se ambos para o programa Surfer® 8, para

montagem e georeferenciamento do mapa base utilizado pelo programa SisBAHIA® para

apresentação dos resultados (Figura 3).

Figura 3: Domínio da modelagem para a enseada de Balneário Camboriú/SC

- Malha de elementos finitos: foi elaborada a partir do software Argus ONE®. A malha de

elementos finitos quadrangulares construída para discretizar o domínio da modelagem em

��

�

questão apresenta 179 elementos totalizando 798 nós, sendo 634 nós internos, 127 de

contorno de terra e 39 de contorno aberto (Figura 4).

Figura 4: Malha de elementos finitos quadrangulares utilizada na modelagem.

�

- Caracterização da forçante: a maré astronômica (Figura 5) foi caracterizada através de

dados pretéritos (Tabela 3) de medições realizadas pela Fundação de Estudos do Mar

(FEMAR), sendo o ponto da estação de coleta localizado no trapiche de atracação do antigo

escritório do DNPRC no porto de Itajaí/SC.

- Determinação das vazões: a vazão do rio Camboriú foi obtida através da literatura

(SIEGLE, 2009), corresponde a 6 m3.s-1. A vazão do rio Marambaia foi estimada em 1 m3.s-1.

- Batimetria: a batimetria utilizada foi desenvolvida pelo levantamento batimétrico realizado

pelo Instituto de Pesquisas Hidroviárias (INPH) em maio de 2000 e cedida pelo professor

João Thadeu de Menezes, Laboratório de Georeferenciamento Remoto da UNIVALI

(MENEZES, 2008).

��

�

Tabela 3: Constantes harmônicas utilizadas na caracterização da hidrodinâmica da enseada de Balneário

Camboriú/SC (Fonte: FEMAR). A amplitude foi transformada de centímetros para metros e a fase de graus para

radianos para se adequar as unidades do modelo.

Constante Amplitude (m) Fase (rad) Constante Amplitude (m) Fase (rad)

Sa 0,042 0,9774 MU2 0,015 2,0420 Ssa 0,052 1,6057 N2 0,043 2,5482 Mm 0,019 0,7854 NU2 0,006 3,2637 Mf 0,061 2,9670 M2 0,232 1,2043

MTM ----- ----- L2 0,017 1,3089 Msf 0,043 4,8171 T2 0,004 4,0841 Q1 0,032 0,9250 S2 0,157 1,1519 O1 0,104 1,3439 K2 0,052 1,0472 M1 0,005 4,2237 MO3 0,028 5,8643 P1 0,021 2,2165 M3 0,042 3,0718 K1 0,061 0,2911 MK3 0,016 1,3264 J1 0,002 2,3911 MN4 0,024 1,1693

OO1 0,003 1,2741 M4 0,057 2,0246 MNS2 0,004 1,5882 SN4 0,005 2,4609 2N2 0,014 2,3038 MS4 0,039 3,5779

Figura 5: Elevação de maré utilizada na modelagem.

�

4.3.2 Processamento

Os dados correspondentes a etapa de pré-processamento, foram inseridos no

programa SisBAHIA®, e então, foram simulados os modelos:

- Hidrodinâmico (2DH): Para a execução do modelo hidrodinâmico a batimetria foi

interpolada para todos os nós da malha, foi imposto uma vazão nodal de 0,05 m3.s-1.m-1 para

��

��

��

��

��

��

��

��

��

�

��

��

��

� �

�

o rio Camboriú e 0,0952 m3.s-1.m-1 para o rio Marambaia, assim como foram impostas as

constantes harmônicas no contorno aberto. Para caracterização da hidrodinâmica na praia

principal de Balneário Camboriú foi implementado um cenário da circulação deste ambiente

para as campanhas BT-Verão (30/out/11 a 03/dez/11), AT-Verão (06/fev/2011 a 29/fev/11; e

27/fev/11 a 25/mar/11) e BT-Inverno (01/ago/11 a 31/ago/11; e 31/ago/11 a 10/set/11).

A campanha AT-Verão foi a escolhida para implementação do modelo de qualidade

de água por ter apresentado períodos de precipitação bem marcados e as amostragens do

período chuvoso terem sido realizadas antes do final da campanha, possibilitando

comparações e calibrações entre as concentrações observadas e modeladas nos períodos

de chuva e estiagem.

- Qualidade da água (euleriano): os resultados do modelo hidrodinâmico (campo de

velocidades) foram utilizados como dados de entrada para o modelo de qualidade de água

onde foram feitas simulações utilizando-se como concentrações iniciais de DBO5 e OD as

medições realizadas nos períodos de chuva e estiagem da campanha AT-Verão. Os pontos

de coleta foram definidos como fonte de entrada dessas concentrações no cenário de

dispersão. A partir desses dados fez-se simulações para se obter cenários da evolução

espacial e temporal destes parâmetros. Este modelo é o indicado para simular situações

onde a substância a ser modelada apresenta-se distribuída em grande parte do domínio.

- Qualidade de água (lagrangeano): neste modelo os pontos amostrais do Rio Camboriú e

Marambaia (1 e 8, respectivamente) e os pontos na enseada (2 a 7) foram inseridos no

modelo como fonte. A carga orgânica de cada fonte foi representada por nuvens de

contaminantes que eram divididas em um determinado número de partículas. Estas nuvens

sofrem movimento advectivo-difusivo de acordo com o movimento hidrodinâmico local.

Nesta modelagem as partículas são lançadas a cada passo de tempo, e cada fonte lança as

partículas em um intervalo de um dia (86400 seg).

Este modelo apresenta maior aplicabilidade pra substâncias que tendem a não

permanecer por longo período no ambiente. Bons resultados são observados em estudos de

coliformes totais ou dispersão de óleo, por exemplo. A DBO5 pode estar disponível no meio

em concentrações variáveis por diferentes mecanismos de entrada como: diretamente do

aporte fluvial, por escoamento superficial de drenagem continental, ressuspensão de

sedimento por ação de ondas, entre outros. Essa característica fez com que se adotasse

uma metodologia diferenciada para entrada das fontes no modelo.

Foi simulado cenário de uma semana, 15/fev/11 a 22/fev/11. Neste período os

valores determinados em laboratório para DBO5 foram utilizados como valores iniciais de

��

�

entrada para alimentar o modelo. O valor do primeiro dia de coleta foi utilizado de forma

integral para entrada no modelo. No segundo e terceiro dia considerou-se que os valores

encontrados incorporavam a matéria orgânica do dia anterior que ainda não havia sido

degradada e, por isso, foram descontadas considerando decaimento de 5% ao dia. Nos dias

em que não foram realizadas campanhas a concentração de DBO5 foi estimada a partir da

equação de seu decaimento (Equação 1). As concentrações iniciais e seus intervalos de

entrada seguem na tabela 4. Todos foram adicionados ao modelo como fontes para

alimentá-lo utilizando suas respectivas curvas de decaimento.

� � �� Equação 1

Onde L é a DBO5 remanescente (mg.L-1) em um tempo t qualquer, L0 a DBO5

remanescente (mg.L-1) no tempo inicial, k é o coeficiente de decaimento/desoxigenação (d-1)

e t o tempo (d).

�� ! ��" �" #�$��%�&��'��(��&�)��'��

��&�(&��(��'��(��" ��

Fontes 1 2 3 4 5 6 7 8 Intervalo (s)

1382400 - 1468800 5,32 1,25 1,11 1,27 1,18 1,14 1,01 2,80 Medido

1468800 - 1555200 2,93 4,23 4,24 3,97 3,85 3,70 3,89 3,64 Medido

1555200 - 1641600 3,48 1,24 1,01 1,45 1,47 1,66 1,28 1,27 Medido

1641600 - 1728000 2,76 4,48 3,84 2,54 3,29 2,49 3,34 2,04 Estimado

1728000 - 1814400 2,63 3,86 3,31 2,19 2,83 2,08 2,88 1,76 Estimado 1814400 - 1900800 3,50 3,50 3,00 1,99 2,56 1,88 2,61 1,59 Estimado

4.3.3 Calibração

A calibração do coeficiente de desoxigenação (k) foi realizada comparando-se os

dados de concentração de DBO5 medidos em campo com os calculados pelo modelo de

qualidade de água, de modo que o valor dos erros absolutos (Equação 2) e relativos

(Equação 3) fossem os menores possíveis

��

�

�� Equação 2

�� !"#!$%�� & #'('%�� !"#!$%�� & '#)%'%� !"#!$%�� & #'('% � Equação 3

��

�

5. RESULTADOS E DISCUSSÃO

A resolução n°357 do CONAMA de 17 de março de 2005, dispõe sobre a

classificação dos corpos de água e diretrizes ambientais para o seu enquadramento. O

enquadramento de um corpo d’água é feito pelo órgão ambiental CERH/CNRH que

enquadrou o rio Camboriú como água salobra - classe 2, e a enseada da praia central de

Balneário Camboriú como um corpo de águas salinas - classe 1. A enseada pode ser

destinada a recreação de contato primário (contato direto dos usuários com os corpos de

água, como por exemplo, em atividade de natação, esqui aquático e mergulho, segundo

CONAMA n°274), à proteção das comunidades aquáticas, à aquicultura e à atividade de

pesca. Já o canal do Marambaia, como não há enquadramento,foi utilizado os limites

determinados para água salobra – classe 1 segundo Art° 42 da resolução n°357 do

CONAMA.

Durante a discussão serão feitas comparações dos parâmetros químicos, físico-

químicos e biológicos com os limites estabelecidos pela resolução n°357 CONAMA para

cada classe citada quando julgado necessário, além de demais observações relevantes para

cada parâmetro.

.

5.1 Parâmetros físico-químicos

Os parâmetros físico-químicos (oxigênio dissolvido, pH, temperatura e salinidade)

apresentaram-se, de forma geral, dentro dos limites estabelecidos pela legislação, exceto

oxigênio dissolvido.

- Oxigênio dissolvido (OD)

Os valores de oxigênio dissolvido para os rios Camboriú e Marambaia apresentaram-

se abaixo do estabelecido pela legislação em pelo menos uma amostragem em todas as

campanhas (Tabela 5). Destacaram-se os valores observados na campanha AT-Verão

onde, apenas no último campo (18/mar/11), a concentração de OD se adequou ao limite.

Sendo assim, das 15 ocorrências em que este parâmetro esteve abaixo do estabelecido 11

foram registradas nesta campanha, sendo considerado o período mais crítico com relação a

esta variável.

Tal parâmetro pode ser utilizado para identificar o estado de degradação que o corpo

hídrico se encontra. Sua entrada no meio ocorre pela fotossíntese ou através da interface

atmosfera-água e seu consumo pode ocorrer por meio de decomposição da matéria

��

�

orgânica, respiração de organismos aquáticos, perdas para atmosfera, entre outros

(ESTEVES, 1998). Desta forma, um indicativo de alta contribuição de matéria orgânica

neste ambiente são os baixos valores de OD observados, caracterizando um ambiente com

altas taxas de oxidação de matéria orgânica. Lembrando que concentrações menores que 4

mg.L-1 indicam ambiente crítico para organismos aquáticos (ARANA, 1997).

Os baixos valores de OD observados neste ambiente em AT-Verão também pode

estar relacionada com o aumento da temperatura neste período que intensificam processos

microbiológicos de decomposição aeróbia. Este padrão já foi observado por Yung et al

(1996). Além disso, a solubilidade dos gases apresentam uma relação inversa com a

temperatura, diminuindo a sua solubilidade nos períodos de alta temperatura, o que também

pode ter contribuído com estes baixos valores observados.

Tabela 5: Valores médios, desvio padrão, mínimo e máximo dos parâmetros físico-químicos para cada

campanha amostral com respectiva comparação com CONAMA n° 357 e número de vezes que tal parâmetro

apresentou-se fora do limite estabelecido. Valores em negrito e com * encontram-se abaixo do limite.

�� OD (mg.L-1 O2) pH ��

Campanha Rios Praia Rios Praia Rios Praia Rios Praia BT-Verão Média 5,89 7,78 7,16 7,54 ��

n rio = 10 Desv. Pad. 1,13 0,62 0,47 0,27 ��

��'��*�� Mínimo *4,36 6,79 *6,23 7,11 ��

�Máximo 7,99 8,95 7,94 8,03 ��

AT-Verão Média *4,35 7,03 7,31 8,02 � ��

n rio = 16 Desv. Pad. 1,13 0,61 0,48 0,30 ��

��'��*�� Mínimo *2,76 6,44 *5,99 7,13 ��

�

Máximo 6,94 8,74 7,91 8,39 ��

BT-Inv Média 6,24 7,61 7,03 7,72 ��

n rio = 14 Desv. Pad. 1,59 0,22 0,66 0,20 ��

��'��*�� Mínimo *3,93 7,00 *5,95 7,07 � ��

�� Máximo 8,55 7,98 8,24 8,02 ��

Conama n°357 +&�� 5,00 � 6,00 6,5 - 8,5 � � � �Conama n°357 +&�� 4,00 � � � �N° de ocorrências

abaixo do limite �15 0 4 0

� � � �* Conama n°357 não estabelece limites para temperatura e valores de salinidade são utilizados para categorização dos

ambientes aquáticos.

- Potencial hidrogeniônico (pH)

Os valores mínimos para pH, no rio Camboriú, em todas as campanhas (Tabela 5),

apresentaram-se abaixo do limite mínimo estabelecido pela legislação. Tal parâmetro pode

ser influenciado por diversos fenômenos químicos e biológicos como processos de

respiração e fotossíntese, degradação da matéria orgânica, tempo de residência das

��

�

massas d’água, interações da interface sedimento-água, entre outros (ARANA, 1997).

Dentre estes, o fator que estaria influenciando alterações no pH do rio Camboriú é a

degradação da matéria orgânica. Este processo envolve o consumo de oxigênio e liberação

de dióxido de carbono (respiração: CH2O + O2 � CO2 + H2O – fórmula genérica) para o

meio. Após liberado o CO2 reage com a água formando o ácido carbônico (H2CO3) que logo

se dissocia liberando íons H+ diminuindo o pH no ambiente. A origem da matéria orgânica

neste local está relacionada com o fato de o rio Camboriú ser o corpo receptor do efluente

da ETE de Balneário Camboriú e também ser aporte clandestino para efluentes de

municípios localizados a montante (Camboriú) (KUROSHIMA et al, 2000). Além de drenar

uma bacia de, aproximadamente, 200 Km2. Na enseada, os valores médios de pH

encontram-se de acordo com os limites determinados pela legislação e equivalem ao

observado por Kuroshima et al (2006) em trabalhos anteriores.

- Temperatura

Apresentou valor médio para campanha BT-Verão de 23,20 ± 2,00 °C, com um

mínimo de 19,79 °C registrado no canal do Marambaia (24/set/2010) e máximo de 26,56 °C

no ponto 7 da enseada, 03/dez/2011. Na campanha AT-Verão e BT-Inverno o mesmo

padrão ocorreu sendo os valores médios registrados de 25,32 ± 1,35 °C e 17,57 ± 1,01 °C,

respectivamente.

Tal parâmetro pode provocar estratificação das massas de água, interferir na

solubilidade dos gases e, segundo Arana (1997), limitar processos de velocidade de reações

químicas ou distribuição ecológica de espécies em geral. Neste trabalho, a temperatura

pode ter limitado processos na campanha BT-Inverno.

- Salinidade

Nas três campanhas realizadas a salinidade apresentou mesmo padrão de

distribuição, onde foi possível observar uma pequena variação em seus valores na enseada

e grande variação nos rios. Uma média geral (todas as campanhas) encontrada para

enseada foi de 31, 90 ± 2,17. Já nos rios a salinidade variou desde um mínimo de 0,43 até

um máximo de 31,70. Tal variação está relacionada com a interferência da maré no horário

da coleta e com período de estiagem e chuva, principalmente. Isso pode ser observado a

partir do menor valor encontrado (0,43) que correspondente ao período de maior

pluviosidade amostrado dentre todas as campanhas (BT-Inverno, dia 08/set/11, P.Acum. =

112,2mm). O inverso é verdadeiro e foi observado na coleta de BT-Verão (Sal = 31,70, dia

26/nov/11, P.Acum. = 0).

��

�

De forma geral, áreas estuarinas são influenciadas por processos de mistura e

circulação, estratificação, forçantes de maré, circulação da região oceânica adjacente, entre

outros (DE MIRANDA et al, 2002). Desta forma, baixos índices pluviométricos implicam em

uma menor vazão do corpo hídrico, diminuindo seu fluxo de água doce, permitindo maior

entrada de água da região oceânica adjacente. Esses fatores levam a maiores valores de

salinidade encontrados nos rios que caracterizaram, principalmente, a campanha BT-Verão

onde nenhuma coleta foi feita em período chuvoso já que uma das características dessa

campanha foi um período de estiagem. Se a pluviosidade é maior, o aporte continental

também tende a aumentar, permitindo então maior influência do estuário sobre a região

adjacente, característica observada claramente durante a campanha BT-Inverno.

5.2 Parâmetros químicos e biológicos

5.2.1 Material particulado em suspensão (MPS)

O material particulado em suspensão compreende partículas maiores que 0,45�m.

Pode ser constituído de uma fração mineral ou inorgânica e outra orgânica. Além disso

diversos compostos estão adsorvidos ao MPS, entre eles metais e nutrientes, sendo

portanto importante meio de transporte destas substâncias para o ambiente adjacente. As

concentrações de MPS na água são bastante variáveis no espaço e principalmente no

tempo, dependendo de fatores meteorológicos, constituição dos substratos, hidrodinâmica

local entre outros (BAUMGARTEN et al., 1996).

Foi encontrada concentração média de 45,10 ± 35,71 mg.L-1 para MPS dos rios e

39,95 ± 19,33 mg.L-1 para a enseada. As oscilações observadas na enseada podem ser

devido ao fato da amostragem ser realizada na zona de arrebentação. Nos rios os valores

pontuais mais expressivos correspondem à coleta do dia 08/set/11, campanha BT-Inverno,

onde o rio Camboriú apresentou concentração de 183,33 mg.L-1 e o canal do Marambaia

143,33 mg.L-1. Outras concentrações acima da média que foram encontradas nesses rios

têm forte associação com períodos de chuva intensa.

5.2.2 Compostos nitrogenados

Os compostos nitrogenados estão divididos nas formas orgânica (particulada ou

dissolvida) e inorgânica dissolvida (NO3-, NO2

-, NH4+). Suas concentrações estão sujeitas a

diversas transformações no ambiente, principalmente por ações de microorganismos. A

primeira forma de nitrogênio inorgânico liberado pela respiração é o amônio, sendo a

��

�

produção de nitrato resultado da oxidação enzimática do amônio, tendo o nitrito como

elemento intermediário (CARMOUZE, 1994).

Em condições aeróbias ocorrem processos de nitrificação (NH4+ �

NO2- � NO3

-)

onde o íon amônio sofre oxidação transformando-se em nitrito e, posteriormente, nitrato. Em

condições anaeróbias, característica de ambientes eutrofizados, ocorre o processo

denominado desnitrificação, através do consumo de NO3- e produção de N2 durante a

decomposição da matéria orgânica.

Neste trabalho foi analisada a forma inorgânica dissolvida do nitrogênio (NID), sendo

discutidas a seguir.

- Nitrato (NO3-)

É a forma nitrogenada que apresenta maior grau de oxidação e também a mais

estável entre os compostos nitrogenados inorgânicos (CARMOUZE, 1994). As amostras

mantiveram o padrão de maiores concentrações nos rios e menores na enseada,

apresentando médias para todas as campanhas de 10,84 ± 8,04 µM e 2,42 ± 2,12 µM,

respectivamente. O elevado valor de desvio padrão associado à média dos rios está

relacionado às concentrações de aproximadamente 20,00 µM observadas nos períodos

chuvosos das campanhas AT-Verão e BT-Inverno que apresentaram precipitação média de

4,06 mm e 23,68 mm, respectivamente.

A concentração mínima encontrada para os rios foi de 1,99 µM no ponto 8 (dia

18/nov/10), referente ao canal do Marambaia, na campanha BT-Verão. A concentração

máximo foi de 40,73 µM no mesmo ponto citado porém na campanha BT-Inverno (dia

11/ago/11). Já a enseada apresentou valor mínimo de 0,12 µM na campanha BT-Verão e

máximo de 8,41 µM na campanha BT-Inverno, sendo esses valores extremos numa

distribuição geral que se apresentou homogênea.

Regiões agrícolas que utilizam fertilizantes nitrogenados são consideradas fortes

contribuintes para o aporte de nitrato nas águas fluviais. Esses podem chegar a este corpo

através de processos de lixiviação e posterior carreamento para o ambiente (BOYD, 1996).

Numa área de 119,9 Km2 da bacia do rio Camboriú, 7,92% são utilizados para cultivo de

arroz irrigado (TOLEDO et al, 2002). Outra fonte dos nutrientes inorgânicos são as

atividades antrópicas. Porém, os valores encontrados para nitrato, mesmo seus valores

máximos, não são indicativos de poluição por nenhuma dessas vias e estão abaixo do limite

estabelecido pela resolução n° 357 do CONAMA (28,57 µM para enseada e 50 µM para os

��

�

rios). No entanto, os elevados valores observados nos rios podem nos indicar que a fonte

principal destas substâncias são as fontes antrópicas e em menor importância os processos

de nitrificação

Figura 6: Distribuição espacial dos os compostos nitrogenados para cada campanha amostral e (a) média de

todas as campanhas apresentada percentualmente, destacando maior concentração sempre nos pontos fluviais

(1 e 8).

�

- Nitrito (NO2-)

A presença de nitrito em um ambiente aquático está relacionada com uma fase

intermediária do ciclo do nitrogênio, resultante da oxidação do amônio ou, mais raramente,

pela redução do nitrato, esse último em condições anaeróbias, quando os microorganismos

nitrato-redutores utilizam o nitrato como oxidante da matéria orgânica em substituição ao

oxigênio dissolvido (CARMOUZE, 1994). Tal parâmetro apresentou média de 3,03 ± 1,69

µM para os rios e 0,32 ± 0,27 µM para a enseada. Em relação ao NID, 4,21% nos rios foi

representado pelo nitrito e na praia 1,92%.

As maiores concentrações de nitrito observadas nos pontos localizados nos rios

podem estar associadas ao aumento de material orgânico nestes ambientes, pois as

�

�

�

�

�

��

��

� � � � � �

��

��

,-�

,!�

,!�

!"��

�

�

�

�

�

��

��

� � � � � �

��

��

,-�

,!�

,!�

# !"��

�

�

�

�

�

��

��

� � � � � �

��

��

,-�

,!�

,!�

!$��

.

�.

�.

�.

�.

.

�.

.

�.

�.

�.

� � � � � �

�%��&'��(��)

�

��

,-�

,!�

,!�

��

��

�

concentrações mais significativas deste parâmetro (entre 2,5 e 7,5 µM) foram observadas na

campanha AT-Verão, período que o balneário recebe um alto número de turistas e,

consequentemente, requer maior demanda para o tratamento de seus efluentes. Uma alta

taxa de decomposição dessa matéria orgânica, estimulada por condições favoráveis de

temperatura provocaram diminuição nas concentrações de OD, impedindo a oxidação do

nitrito. Essa observação é fortemente apoiada pelas baixas concentrações de OD obtidas

nos rios nesta campanha (em torno de 2,66 e 6,94 mg.L-1), discutidas no sub-tópico 5.1.

Pereira-Filho et al (2001) nos dias 12 e 13 de março de 1998 observou uma

concentração de 1,00 ± 0,5 µM de NO2- para o rio Camboriú. Neste trabalho, a concentração

média encontrada para este ambiente na campanha AT-Verão foi 4,93 ± 1,39 µM,

mostrando um aumento significativo em relação ao trabalho anterior realizado neste mesmo

ambiente. No entanto, deve-se considerar fatores como maré, salinidade, contribuições

antrópicas diferenciadas.

- Amônio (NH4+)

O íon amônio é a forma preferencial de assimilação do nitrogênio para

microorganismos (MANN, 1982) e é também a primeira forma de nitrogênio inorgânico

liberado pela respiração (CARMOUZE, 1994). Os valores médios obtidos para este

parâmetro foram de 61,68 ± 43,05 µM nos rios e 7,91 ± 12,74 µM na enseada, mantendo o

padrão de maior concentração nos rios observado para as outras substâncias nitrogenadas.

O valor pontual de maior destaque foi observado no rio Camboriú, campanha AT-Verão, e

corresponde a 149,36 µM (dia 09/fev/11). O limite estabelecido pelo CONAMA n°357 é de

50 µM. A única campanha que apresentou seus valores abaixo do limite foi BT-Inverno. Nas

outras duas todas as amostragens apresentaram-se acima do tolerável pela legislação.

De acordo com Von Sperling (1996), altas concentrações de amônio estão

relacionadas com poluição recente, principalmente. Em estuários pode-se relacionar com

processos de decomposição da matéria orgânica (KUROSHIMA et al, 2000; PEREIRA-

FILHO et al, 2001). A campanha com maior valor médio observado para os rios foi AT-

Verão (97,70 µM), seguida de BT-Verão (79,60 µM) e BT-Inverno (15,43 µM). Esses valores

reforçam a hipótese de altas concentrações de efluente doméstico nos ambientes fluviais.

Em março de 1998 Pereira-Filho et al (2001) encontrou valor máximo para NH4+ no

rio Camboriú de 65 µM. Quando se compara este valor aos encontrados neste estudo,

observa-se um aumento considerável. Vale destacar que o valor máximo pontual encontrado

� �

�

neste mesmo rio, também neste estudo, foi o dobro do observado no trabalho acima citado,

de 149,36 µM relacionada a processos de decomposição.

- Nitrogênio inorgânico dissolvido (NID)

O NID é mencionado como limitante da produção primária em regiões costeiras e

seu aumento está, frequentemente, relacionado a altas taxas de aporte antrópico

(CARMOUZE, 1994). Analisando a proporção entre esses parâmetros pode-se observar que

a fração referente ao amônio representa 75% das frações dissolvidas inorgânicas do

nitrogênio, seguida do nitrato (20%) e nitrito (5%) (Figura 6(a)). Pereira Filho et al. (2009)

obteve uma fração de aproximadamente 70% de amônio no NID no baixo estuário do rio

Itajaí-Açú. Esses valores estão relacionados a processos de decomposição.

5.2.3 Compostos fosfatados

A classificação dos compostos fosfatados amplamente utilizada agrupa suas formas

em: fósforo orgânico particulado (POP), fósforo orgânico dissolvido (POD) e fósforo

inorgânico dissolvido ou fosfato ou fosfato reativo (PO43-) (DE ESTEVES, 1998). Dentre

essas formas, a de maior relevância para assimilação pelos microorganismos é a forma

inorgânica. Concentrações elevadas de POP ou POD podem estar relacionadas com

aumento de material orgânico (alóctone ou autóctone) em fase de decomposição.

- Fósforo orgânico particulado (POP)

Pode ser associado a fontes artificiais de esgoto doméstico e industrial ou por

material particulado de origem vegetal, principalmente. A concentração média encontrada no

rio foi de 2,27 ± 1,34 µM e na enseada 2,02 ± 0,66 µM nos rios. De forma geral, o valor

máximo pontual de destaque foi observado no período chuvoso da campanha BT-Inverno

(4,40 µM rio Camboriú e 3,48 µM no canal do Marambaia). Esses valores sustentam a

hipótese de grande carreamento de material continental através destes rios neste período

de intensa chuva e elevada descarga fluvial. Tal material pode ter origem da alta

concentração de material particulado que os rios transportaram nesse período.

��

�

Figura 7: Distribuição espacial dos os compostos fosfatados para cada campanha amostral e (a) média de todas

as campanhas apresentada percentualmente.

�

- Fósforo orgânico dissolvido (POD)

Apresentou concentração média nos rios de 1,39 ± 1,26 µM e na enseada 1,49 ±

0,58 µM. Este foi um dos únicos parâmetros cuja maior concentração foi observada na

enseada, apresentando-se sempre próximo de 40% quando comparado as outras frações

de fósforo (Figura 7(a)). Este aumento pode ser em função do aumento de material orgânico

no ambiente, alóctone ou autóctone, em fase intermediária de decomposição.

- Fosfato (PO43-)

É a forma fosfatada de maior relevância para assimilação dos organismos. Sua

concentração variou de 1,92 ± 0,41 µM nos rios a 0,54 ± 0,14 µM na enseada. Baixas

concentrações nos pontos da praia, principalmente nas campanhas BT e AT-Verão, indicam

alta taxa de assimilação desse nutriente favorecida, provavelmente, pela incidência solar e

transparência da água. Já nos rios esse nutriente não foi aproveitado da mesma forma,

implicando assim em altas concentrações observadas. Mesmo assim, tais valores devem

estar sub-estimados, pois em ambiente estuarino o PO43-, geralmente, encontra-se

adsorvido ao material particulado em suspensão, permanecendo períodos curtos na forma

�

�

�

�

�

� � � � � �

��*��

+

��

/!�

/!�

/!/

! "��

�

�

�

�

�

� � � � � �

��*��

��

/!�

/!�

/!/

# !"��

�

�

�

�

�

� � � � � �

��

�

��

/!�

/!�

/!/

!$��

.

�.�.

�.�.

.�.

.

�.�.

�.

� � � � � �

�%��&'��(��)�

��

/!�

/!�

/!/

(a)

��

�

dissolvida o que justificaria também o aumento de POD e POP medido anteriormente

(SPENCER, 1975 apud PEREIRA-FILHO, 2001).

- Fósforo total (POP + POD + PO43-)

As concentrações mantiveram, de forma geral, um padrão de distribuição sendo

maiores nos rios e menores na praia (Figura 7(a)). Suas concentrações mais elevadas foram

observadas na campanha BT-Inverno devido, provavelmente, a baixas taxas de assimilação

desse composto. Mesmo os maiores valores encontrados estão abaixo do limite

estabelecidos pela resolução CONAMA n° 357 para os rios (6µM) e para enseada (2µM). A

forma fosfatada mais representativa, para todas as campanhas, foi a orgânica particulada

com representatividade acima de 40% em todos os pontos de coleta.

5.2.4 Carbono Orgânico Particulado (COP) e Clorofila-a (Cla-a)

O COP encontrado em ecossistemas aquáticos pode ser originado por fragmentos

de plantas, animais, ressuspensão do sedimento, troca com sistemas aquáticos adjacentes,

contribuição de efluentes (principalmente doméstico), ou ainda, fitoplâncton. (CARMOUZE,

1994). Já a produtividade primária é elevada em função, principalmente, do aporte

continental em regiões costeiras. Tal aporte é intensificado em estuários localizados em

regiões com alta concentração populacional, em função da elevada produção de efluentes

domésticos, industriais e agrícolas e do escoamento urbano (PEREIRA-FILHO, 2002).

As concentrações de clorofila-a variaram, de forma geral, entre 2,71 ± 1,97 µg.L-1 nos

rios e 6,60 ± 8,50 µg.L-1 na enseada. O alto desvio padrão associado a este último está

relacionado com as altas concentrações de clorofila observadas na campanha AT-Verão,

principalmente na coleta do dia 11/mar/11 referente a semana do carnaval. Neste período o

ponto cinco (localizado na frente da praça Tamandaré) apresentou concentração de 73,25

µg.L-1. Altas taxas de nutrientes e incidência solar neste período, juntamente com águas de

maior transparência colaboraram com este resultado, favorecendo assim a produção

primária.

Para o carbono orgânico particulado obteve-se concentrações de 1730 ± 1210 µg.L-1

nos rios e 1050 ± 510 µg.L-1 na enseada. O valor pontual de maior destaque foi observado

no canal do Marambaia na campanha BT-Inverno (dia 08/set/11) e corresponde a 7300 µg.L-

1 , indicando alta taxa de material alóctone neste ambiente, já que nas coletas anteriores

dessa campanha este valor não ultrapassou 3780 µg.L-1.

��

�

Pode-se observar (Figura 8) que os valores de Cla-a e COP são antagônicos na maior parte

dos pontos, caracterizando fonte externa para tal carbono encontrado. Este material pode

ter origem antrópica, como pela ressuspensão do sedimento de fundo, como já sugerido por

Siegle (1999). Essa diferença apresenta maior destaque nos pontos localizados nos rios

Camboriú e Marambaia (1 e 8, respectivamente), grande indicativo de alta concentração de

material orgânico.

Figura 8: Distribuição espacial dos valores de COP e Cla-a para as três campanhas amostrais.

�

5.2.5 Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO5)

A distribuição espacial de DBO5 (Figura 9) apresentou uma homogeneidade ao longo

da praia. Os pontos fluviais (1 e 8) nas campanhas AT-Verão e BT-Inverno destacaram-se

pelo alto valor médio encontrado.

Na campanha AT-Verão suas concentrações médias foram superiores, indicando

aporte de material orgânico, provavelmente alóctone, uma vez, que clorofila-a (Figura 5) não

acompanhou esta distribuição. Destaca-se o elevado valor médio observado no ponto 1

(5,19 ± 1,95 mg.L-1), localizado na desembocadura do rio Camboriú. Este rio recebe o

efluente da ETE municipal e, durante o período de verão, este tratamento pode estar

subestimado.

��

��

��

��

��

��

��

��

��

�

�

�

�

�

�

��

��

��

��

�

� � � � � �

�,�-+.' µ/&0��

��1��!��/&0�

��

+&��

+! /

! "��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

�

�

�

�

�

�

��

��

��

��

�

� � � � � �

�,�-+.' µ/&0��

��1��!��/&0�

��

+&��

+! /

# ! "��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

� � � � � �

�,�-+.'/&0��

��1��!��/&0�

��

+&��

+! /

! $��

��

�

A campanha BT-Inverno também apresentou altas concentrações. Essa

característica está associada ao período de intensa chuva característico desta campanha,

onde em apenas dois dos sete campos amostrais a precipitação acumulada foi nula

(04/ago/11 e 01/set/11). Foi possível observar que a precipitação colabora com a alta

demanda bioquímica de oxigênio, porém este cenário caracteriza uma situação isolada de

drenagem continental intensa. Nestas condições o meio tende a se normalizar

aproximadamente três dias após o evento.

Como já dito, a campanha AT-Verão também apresentou alto valor médio de DBO5.

A diferença entre esta campanha e a citada acima são as características do meio durante a

realização das amostragens, incluindo densidade demográfica e pluviosidade. Nestas

campanhas os períodos seco e chuvoso ocorreram de forma bem marcada, sendo AT-Verão

caracterizada por período de seca e BT-Inverno período chuvoso. Tal característica

possibilita afirmar que suas altas concentrações de DBO estão relacionadas com período

chuvoso sim, mas também, e principalmente, estão associadas a alta taxa de decomposição

de material orgânico resultado do aumento populacional em AT-Verão, observada no

ambiente e correlacionada com as baixas concentrações de OD encontradas no meio,

discutidas no sub-tópico 5.1.

Figura 9: Distribuição espacial dos valores de DBO5 para as três campanhas amostrais.

�

�

�

�

�

�

�

�

� � � � � �

2 ,�/�0

!+��,3�

��

0�%��

10�%��

0�2��

��

�

5.3 Análise estatística

Analisando os parâmetros e suas concentrações em cada campanha, notou-se

influência da precipitação no aumento da concentração de alguns compostos. Na tentativa

de melhor compreender a relação entre os parâmetros analisados, as campanhas de coleta

e a precipitação acumulada, utilizou-se estatística multivariada, especificamente análise de

componentes principais (ACP).

Tal ferramenta auxilia na compreensão da relação e significância de cada variável

analisada e suas interações. Nesta análise fez-se uso de variáveis ativas que são aquelas

cuja distribuição quer determinar o comportamento quando comparadas a outras variáveis

denominadas suplementares. A variável suplementar foi a precipitação acumulada e a ativa

todos os demais parâmetros analisados.

A primeira ACP (Figura 10) relacionou as campanhas BT-Verão e BT-Inverno com a

precipitação acumulada do período. Observa-se forte correlação positiva entre o período

chuvoso e os parâmetros COP, DBO5, POP e MPS, porém seus valores de r2 (Tabela 6) não

expressam tal comportamento. Mesmo assim esta correlação é significativa, pois períodos

de chuva intensa são caracterizados por altas concentrações de ambos os parâmetros.

Os nutrientes inorgânicos (NO3-, NO2

-, NH4+, PO3

-) e POD apresentaram-se

agrupados, indicando mesmo comportamento e forte correlação negativa com OD,

principalmente. Os de maior significância foram NO2- (r2=-0,80) e PO4

3- (r2=-0,58). O meio

com baixas concentrações de OD impede a oxidação do nitrito a nitrato e, por isso, a

correlação entre estes parâmetros é alta, além disso, baixas concentrações de OD e

elevadas concentrações de nutrientes indicam que o principal processo no controle destes

nutrientes é o processo da decomposição da matéria orgânica. Estes nutrientes também

apresentaram correlação negativa com a salinidade. Isso ocorre, pois a fonte principal

destes é o aporte fluvial, exceto NH4+ que se acumulou no meio por processo de excreção

dos microrganismos e de decomposição.

A segunda ACP (Figura 11) relacionou a campanha AT-Verão com sua respectiva

precipitação acumulada. Observa-se que a precipitação encontra-se no centro do circulo de

correlação indicando que tal parâmetro não foi significativo para a dispersão dos parâmetros

químicos nesta campanha. Portanto, todas as concentrações encontradas estão

relacionadas à entrada de material alóctone por meio dos aportes fluviais e aos processos

biológicos associados.

��

�

Nesta análise os nutrientes inorgânicos (NO3-, NO2

-, NH4+, PO3

-) também se

apresentaram agrupados e com forte correlação negativa com OD e salinidade. Este padrão

fortalece a idéia da decomposição de material orgânico e a influência do aporte fluvial para

estes nutrientes, com características alóctones para NO3-, NO2

- e PO3- e autóctone para

NH4+. Em todos os casos sua correlação apresenta r2 superior a 0,6 (Tabela 7).

Apesar de DBO5 e POD apresentarem correlação negativa com Cla-a, MPS e

temperatura em nenhum dos casos seu r2 foi significativo. Já a correlação positiva entre

DBO5 e POD está relacionada com processos de decomposição recente no ambiente

promovendo um acúmulo de POD.

��

�

Figura 10: Representação da ACP no plano fatorial 1x2 para BT-Verão e BT-

Inverno. Vetores em azul indicam as variáveis ativas e em vermelho a

suplementar. O eixo x é representado pelo Fator 1 que explica 35,78% da

variâncias total e o eixo y o Fator 2 que explica 21,13 % da variância total do

dados.

Figura 11: Representação da ACP no plano fatorial 1x2 para AT-Verão. Vetores

em azul indicam as variáveis ativas e em vermelho a suplementar. O eixo x é

representado pelo Fator 1 que explica 41,03% da variâncias total e o eixo y o Fator

2 que explica 17,05% da variância total do dados.

��

�

Tabela 6: Matriz de correlação para as campanhas BT-Verão e BT-Inverno. Valores correspondem ao r2. Dados em negrito representam significância relevante entre os parâmetros.

Temp. Sal pH OD NH4 NO2 NO3 POP POD PO4 MPS Cla-a COP DBO P.Acum Temp. 1,00 Sal 0,23 1,00 pH -0,31 0,42 1,00 OD 0,00 0,43 0,39 1,00 NH4 0,43 -0,22 -0,34 -0,49 1,00 NO2 -0,07 -0,65 -0,32 -0,80 0,45 1,00 NO3 -0,19 -0,71 -0,35 -0,45 0,18 0,68 1,00 POP -0,33 -0,43 -0,28 -0,02 -0,10 0,07 0,32 1,00 POD 0,07 -0,47 -0,21 -0,39 0,35 0,44 0,35 -0,07 1,00 PO4 -0,14 -0,69 -0,25 -0,58 0,48 0,70 0,53 0,18 0,52 1,00 MPS -0,32 -0,34 -0,22 0,15 -0,12 -0,08 0,21 0,83 0,01 0,11 1,00 Cla-a 0,51 0,20 -0,07 0,17 0,14 -0,32 -0,32 0,01 -0,07 -0,27 0,05 1,00 COP -0,33 -0,64 -0,43 -0,06 -0,02 0,26 0,45 0,74 0,18 0,30 0,78 -0,08 1,00 DBO5 -0,48 -0,50 0,11 -0,03 -0,09 0,22 0,27 0,31 0,23 0,35 0,37 -0,19 0,47 1,00 P.Acum -0,39 -0,23 0,11 0,23 -0,21 -0,03 0,05 0,24 0,10 0,06 0,30 -0,11 0,32 0,48 1,00

Tabela 7: Matriz de correlação para campanha AT-Verão. Valores correspondem ao r2. Dados em negrito representam significância relevante entre os parâmetros.

Temp. Sal pH OD NH4 NO2 NO3 POP POD PO4 MPS Cla-a COP DBO P.Acum Temp. 1,00 Sal 0,06 1,00 pH 0,18 0,62 1,00 OD 0,09 0,78 0,29 1,00 NH4 -0,06 -0,88 -0,58 -0,86 1,00 NO2 -0,12 -0,84 -0,50 -0,74 0,89 1,00 NO3 -0,21 -0,60 -0,40 -0,46 0,60 0,53 1,00 POP 0,07 -0,37 -0,29 -0,30 0,41 0,39 0,21 1,00 POD -0,37 -0,45 -0,25 -0,43 0,43 0,42 0,42 -0,36 1,00 PO4 -0,02 -0,69 -0,40 -0,79 0,88 0,79 0,48 0,29 0,42 1,00 MPS 0,09 0,15 0,02 0,16 -0,15 -0,10 -0,39 0,21 -0,24 -0,12 1,00 Cla-a 0,42 0,11 0,27 0,25 -0,23 -0,26 -0,18 -0,08 -0,14 -0,30 0,19 1,00 COP 0,43 -0,29 -0,08 -0,25 0,23 0,13 0,06 0,26 -0,03 0,18 0,34 0,49 1,00 DBO5 -0,46 -0,32 -0,48 -0,21 0,27 0,25 0,30 -0,05 0,46 0,25 -0,22 -0,18 -0,04 1,00 P.Acum 0,27 -0,01 0,28 -0,15 -0,05 -0,07 -0,04 -0,07 0,12 0,07 -0,27 -0,05 -0,09 0,07 1,00

��

�

5.4 Modelagem

5.4.1 Modelo hidrodinâmico

Observou-se um padrão na hidrodinâmica local. Os cenários de circulação foram

semelhantes para maré enchente e vazante de quadratura (Figura 12) e sizígia (Figura 13).

O modelo foi configurado para gerar resultados espaciais e temporais a cada 180 segundos

durante, aproximadamente, 30 dias de simulação, possibilitando assim a visualização das

alterações espaço-temporais ocorridas num curto período de tempo.

No cenário de fevereiro para campanha AT-Verão as velocidades estiveram entre

0,009 e 0,014 m.s-1 na maré de quadratura e 0,010 a 0,021 m.s-1 na maré de sizígia. Nos

demais cenários esta velocidade apresentou resultados equivalentes.

Siegle et al (2009) em março de 1998 obteve em experimento in situ, próximo a

desembocadura do rio Camboriú, velocidades de, aproximadamente, 0,25 – 0,35 m.s-1.

Neste trabalho, as simulações apresentam velocidades para este local de 0,1 m.s-1 em seus

valores máximos. Tal diferença pode estar relacionada com o fato de não ter se considerado

forçantes como vento e maré meteorológica para simulações aqui analisadas.

� �

�

Figura 12: Observação da maré de quadratura para meia maré enchente (a) e meia maré vazante (b) do modelo hidrodinâmico de fevereiro. Velocidade expressa em m.s-1.

��

�

��

Figura 13: Observação da maré de sizígia para meia maré enchente (a) e meia maré vazante (b) do modelo hidrodinâmico de fevereiro. Velocidade expressa em m.s-1.

��

�

5.4.2 Modelo de qualidade de água (Euleriano)

Neste modelo foram realizadas diferentes simulações para testar: (1)

condição/concentração inicial ideal de DBO para o domínio de modelagem e contorno

aberto; (2) tempo de transição/troca entre os fluxos/concentrações do domínio e as do

contorno aberto; (3) tipo de fonte a ser considerada (inexistente, permanente ou variável

(genérica)). Para qualquer tipo de fonte era necessário ter a vazão das fontes, que neste

caso eram as entradas de água pluvial (“línguas negras”) na enseada após eventos de

chuva, mas não foi possível obter estas vazões.

Dentre todas as interações e simulações realizadas, a que apresentou resultados

relevantes foi a que considerou concentração inicial de DBO igual a 3 mg.L-1 para o domínio

e contorno aberto, um tempo de transição para fronteira aberta de 30 min (1800 seg) e fonte

do tipo variável (genérica).

Uma concentração de 3 mg.L-1 é que o modelo sugere e considera relevante para

concentrações iniciais de simulação, este valor também se adequou a este estudo. O tempo

de transição é importante, pois através desta condição se evita mudanças súbitas de afluxo

e efluxo no contorno aberto. A fonte variável (genérica) permite estabelecer nós da malha,

correspondentes aos pontos de coleta, para entrada das concentrações de DBO no modelo.

Essa entrada foi feita com intervalo de tempo de um dia. As concentrações iniciais utilizadas

para DBO encontram-se na tabela 4. A partir dessa entrada os movimentos de difusão-

advecção controlam tais concentrações através da circulação hidrodinâmica.

Nos primeiros instantes observa-se contribuição das fontes para o domínio de

modelagem. No segundo dia de simulação essa contribuição já não é tão evidente, porém

ainda se observa acúmulo próximo a enseada e diluição no restante do domínio. A partir do

terceiro dia a simulação já não apresenta resultados que expressem o que poderia estar

ocorrendo no ambiente. A entrada das fontes ocorre todos os dias, mas já não se observa

contribuição das mesmas para o modelo.

Neste tipo de simulação são calculados valores/concentrações para todos os nós da

malha e, o fato das de não se ter concentrações de OD e DBO distribuídas em todo domínio

de modelagem pode ter influenciado no resultado não satisfatório neste cenário.

��

�

Figura 14: Distribuição espacial da DBO5 para nos primeiros três dias de simulação para o cenário da semana

entre os dias 15/fev/11 e 22/fev/11. Escala de concentração em mg/L de O2.

5.4.3 Modelo de qualidade de água (Lagrangeano)

Este modelo apresentou resultados mais relevantes, pois este tipo é o mais indicado

para simulações onde o contaminante ocupa pequenas porções do domínio modelado. Para

isso foram necessárias algumas calibrações para entrada dos dados, pois este tipo de

simulação é mais indicado para substâncias cuja renovação no ambiente não é constante.

Parâmetros que melhor se encaixam são coliformes, dispersão de óleo, florações, entre

outros.

��

�

Cada ponto de coleta foi considerado uma fonte para o modelo. Cada dia foi lançada

uma concentração de DBO (Tabela 4) no sistema considerando sua curva de decaimento.

Foram testados três coeficientes de decaimento (0,2; 0,1; 0,05 d-1) e o que apresentou

melhor resultado foi 0,05, ou seja, um decaimento de 5% de DBO por dia (Tabela 8).

Tabela 8: Concentração medida ([ ] medida) e modelada ([ ] mod) para as três constantes de decaimento

testadas, com seus respectivos erros absoluto (E abs) e relativo (E rel) utilizando os três dias iniciais de

simulação para calibração dos resultados.

K = 0,2 K = 0,1 K = 0,05

Fonte Dia [ ] medida [ ] mod E abs E rel [ ] mod E abs E rel [ ] mod E abs E rel

1 1 5,32 12,5 7,18 1,35 0,125 5,20 0,98 4,86 0,46 0,09 2 3,18 6,35 3,17 1,00 3,08 0,10 0,03 3,78 0,60 0,19 3 3,4 8,21.10-6 3,40 1,00 1,84 1,56 0,46 4,35 0,95 0,28 2 1 1,25 1,14 0,11 0,09 4,92 3,67 2,94 1,19 0,06 0,05

2 4,28 6,69 2,41 0,56 3,14 1,14 0,27 3,03 1,25 0,29

3 1,38 8,63 7,25 5,25 1,17 0,21 0,15 1,07 0,31 0,22

3 1 1,11 3,28 2,17 1,95 4 2,89 2,60 1,61 0,50 0,45 2 4,3 6,89 2,59 0,60 0,39 3,91 0,91 3,72 0,58 0,13 3 1,13 8,59 7,46 6,60 1,78 0,65 0,58 2,04 0,91 0,81 4 1 1,27 3,83.10-4 1,27 1,00 0,911 0,36 0,28 1,29 0,02 0,02

2 4,03 3,59 0,44 0,11 5,91 1,88 0,47 3,91 0,12 0,03

3 1,58 5,87 4,29 2,72 5,95 4,37 2,77 2,55 0,97 0,61

5 1 1,18 2,75.10-3 1,18 1,00 0 1,18 1,00 1,28 0,10 0,08 2 1,9 3,99 2,09 1,10 1,45 0,45 0,24 1,83 0,07 0,04 3 1,6 0 1,60 1,00 2,72 1,12 0,70 1,21 0,39 0,24 6 1 1,14 0,1 1,04 0,91 0,924 0,22 0,19 1,88 0,74 0,65

2 3,75 0,198 3,55 0,95 2,2 1,55 0,41 2,12 1,63 0,43

3 1,79 2,21 0,42 0,23 1,32 0,47 0,26 1,19 0,60 0,34

7 1 1,01 2,84.10-4 1,01 1,00 1,03 0,02 0,02 1,02 0,01 0,01 2 3,94 1,49 2,45 0,62 2,72 1,22 0,31 3,95 0,01 0,00 3 1,42 1,41 0,01 0,01 2,73 1,31 0,92 1,98 0,56 0,39 8 1 2,8 6,76 3,96 1,41 2,63 0,17 0,06 2,55 0,25 0,09

2 3,77 1,45 2,32 0,62 5,42 1,65 0,44 3,66 0,11 0,03

3 1,32 1,52 0,20 0,15 3,51 2,19 1,66 3,24 1,92 1,45

A evolução temporal dos resultados esta de acordo com o esperado (Figura 15). Tal

cenário considerou período de chuva e estiagem alternados. O primeiro dia de simulação

(15/fev/11) representa o inicio das chuvas onde a concentração ainda não está elevada.

Com o acumulo de chuva e alta drenagem, o segundo dia já apresenta uma concentração

maior como o que foi medido e esperado para o período modelado. Nos demais dias a

��

�

chuva já não ocorre mais e as concentrações tendem a equilibrar com as medias

observadas no período de estiagem.

Figura 15: Distribuição espacial da DBO5 para o cenário da semana entre os dias 15/fev/11 e 22/fev/11. Escala

de concentração em mg/L de O2.

� �

��

�

6. CONSIDERAÇÕES FINAIS

Através do estudo da variação espaço-temporal dos parâmetros analisados para

avaliação da qualidade da água da Praia Central de Balneário Camboriú e dos rios

Camboriú e Marambaia e através da modelagem ambiental, pode-se considerar que:

� O período de alta temporada afeta a qualidade da água dos rios e, consequentemente,

da Praia Central. Um aumento de até oito vezes na concentração de NH4+ nos rios

indica que processos de entrada estão sendo maiores que os de saída.

� A relação inversa entre COP e Cla-a indica que a matéria orgânica não está relacionada

com crescimento fitoplantônico.

� Períodos de chuva intensa colaboram com alterações na qualidade da água, tanto nos

rios como na enseada, sendo que estes tendem a normalizar-se cerca de três dias após

o evento.

� As ACPs indicam que o aumento nas concentrações dos nutrientes no inverno está

diretamente relacionado com o período de intensa chuva e, consequentemente,

drenagem continental. Para o verão esta relação não é acentuada, as altas

concentrações encontradas podem ser atribuídas à entrada de material alóctone

através dos rios, principalmente Camboriú onde o efluente da ETE municipal é lançado.

� Através da modelagem, deve-se considerar as forçantes vento e maré meteorológica na

simulação da hidrodinâmica local afim de se minimizar a variação da velocidade de

circulação.

� O modelo lagrangeano apresentou resultados condizentes com o que foi amostrado

tendo, portanto maior aplicabilidade devido ao fato do contaminante ocupar uma

pequena porção do domínio modelado.

� Para o modelo euleriano deve-se simular situações onde a substância a ser modelada

apresenta-se distribuída em grande parte do domínio.

��

�

7. REFERENCIAS

APHA/AWWA/WEF - American Public Health Association - American Water Works

Association - Water Environment Federation. Standard Methods for the Examination of

Water and Wastewater. 1999 20th Edition. CD-ROM

ARANA, L.V. Princípios químicos da qualidade da água em aqüicultura. Florianópolis:

UFSC, 1997.166p.

ATLAS Geográfico Mundial. São Paulo: Empresa Folha da Manhã, 1994.

BAUMGARTEN, M. da G.Z.; ROCHA, J.M.B.; NIENCHESKI, L.F.H. Manual de análises

químicas em oceanografia química. Editora FURG. Rio Grande, 1996.

BOYD,R.A.Distribution of nitrate and orthophosphate in selected streams in Central

Nebraska. Water Resource Bulletin, v.32, n.6, p.1247-1257, 1996.

BRAGA, E.S.; BONETTI, C.V.D.H.; BURONE, L.; BONETTI FILHO, J. Eutrophication and

Bacterial Pollution caused by Industrial and Domestic Wastes at the Baixada Santista

Estuarine System - Brazil. Marine Pollution Bulletin, v.40,n.2, p.165-173. 2000.

CARMOUZE, J-P. O Metabolismo dos Ecossistemas Aquáticos. São Paulo: Editora

Edgard Blucher: FAPESP, 1994. 253p.

CERUTTI, R.L.; BARBOSA, T.C.P. Estudos da Qualidade das águas superficiais da Baía

Norte, área da grande Florianópolis, SC . Anais do X Semana Nacional de Oceanografia .p

109-111.1997.

CONAMA. Resolução n°357, 17 de março de 2005. Disponível em: <www.mma.

gov.br/port/conama> Acesso em: 09 set 2011.

_________. Resolução n°274, 29 de novembro de 2000. Disponível em: <www.mma.

gov.br/port/conama> Acesso em: 09 set 2011.

COSTODIO, P.S. et al. Correlation Between Total Bacteria and Inorganic Nutrients in Water

of Camboriú River and Beach (Brazil). Journal of Coastal Research. SI, v. 39, p.1373-

1377. 2006.

��

�

CUNHA, C.L.N.; ROSMAN, P.C.C.; MONTEIRO, T.C.N. Avaliação da poluição em rios

usando modelagem computacional. Revista de Engenharia Sanitária e Ambiental. v.8,

n.3, p.126-134, 2003.

CUNHA, C.L.N.; ROSMAN, P.C.C.; MONTEIRO, T.C.N. Avaliação da poluição por esgoto

sanitário na Baía de Sepetiba usando modelagem ambiental. XXVIII Congresso

Interamericano de Ingeniería Sanitaria y Ambiental, 27 a 31 de outubro, 2002, Cancúm,

México.

CUNHA, C.L.N; ROSMAN, P.C.C; FERREIRA, A.P.; MONTEIRO, T.C.N. Hydrodynamics

and water quality models applied to Sepetiba Bay. Continental Shelf Research. v.26, p.

1940-1953, 2006.

DE MIRANDA, L.B.; DE CASTRO, B.M.; KJERFVE, B. Princípios de Oceanografia Física

de Estuários. São Paulo: Edusp, 2002. 410p.

EL-SHANAWY et al. Sanitary and aesthetic quality of Egyptian coastal waters of Aqaba

Gula, Suez Gulf and Red Sea. Egyptian Journal of Aquatic research., v.32, n.1, p.220-

234. 2006.

ESTEVES, F. A. Fundamentos da limnologia. Rio de Janeiro: Interciência. 1988. 141p.

GERCO/SC, 2003. Programa Estadual de Gerenciamento Costeiro no Estado de Santa

Catarina – SC

GONÇALVES, F.B; DE SOUZA, A. P. Disposição oceânica de esgotos sanitários:

historia teórica e pratica. Rio de Janeiro: ABES, 1997.

HORITA, C. O.; CARVALHO, J. L. B., Uma alternativa para a melhoria na qualidade d’água

na enseada de Balneário Camboriú, SC: resultados preliminares, In: Anais do XIIISBRH-

Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos, 28-nov a 02-dez, 1999, Belo Horizonte, Brazil,

CD-ROM.

INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA – IBGE, 2010. Disponível em:

< http://www.ibge.gov.br>. Acesso em: 25 jul. 2011.

JAMES, I.D. Modelling pollution dispersion, the ecosystem and water quality in coastal

Waters: a review. Environmental Modelling & Software, v.17, n.4, p. 363-385. 2002.

��

�

KUROSHIMA ,K.N. et al Avaliação das características físicas e químicas da Enseada de

Balneário Camboriú. Anais do XXVII Congresso interamericano de Engenharia Sanitária

e Ambiental . Porto Alegre. 2000.

KUROSHIMA K.N; BARREIROS, M.B.A.; COSTÓDIO, P.F.S.; BELLAVER, P.H.; LACAVA,L.

Chemical and microbiological evaluation in bathing waters from Itajaí, Balneário Camboriú

and Itapema cities (Brazil). Journal of Coastal Research. Sp. Issue., v. 39, p.1378-1382.

2006.

KUROSHIMA, K.N.et al. The influence of dioxide chloride on water quality of Balneário

Camboriú Beach, Brazil. Environ. Monit. Assess. 129: 179-187. 2007.

LEITE, A.E.B. Simulação do lançamento de esgotos domésticos em rios usando um

modelo de qualidade d’água, SisBAHIA. 2004. 86 f. Dissertação (Mestrado em Saúde

Pública) – Escola Nacional de Saúde Pública, Fiocruz, Rio de Janeiro 2004.

MAIPA, V. et al. Seasonal fluctuations of bacterial indicators in coastal waters.

Microbiological Ecology in Health and Disease, v.13, p.143-146. 2001.

MALLIN, M.A. et al. Effect of Human development on bacteriological water quality in Coastal

watersheds. Ecological Applications., v.10, n.4, p.1047-1056. 2000.

MANN, K.H. Ecology of costal waters: with implications for managements. 2.ed. Grã-

Bretanha: Blackwell Scientific Publications, 2000.

MARIN C. B. Avaliação da qualidade de água do rio Perequê e da enseada de Itapema

– SC. Trabalho de Conclusão de Curso de Oceanografia. Universidade do Vale do Itajaí.

Itajaí, 2007.

MENEZES, J.T. Balanço de sedimentos arenosos da enseada de Balneário Camboriú-

SC. 2008. 167f. Tese (Doutorado em Ciências) – Pós Graduação em Geociências, UFRS,

Porto Alegre, 2008.

PEREIRA FILHO, J.; SPILLERE, L.C.; SCHETTINI, C.A.F. Dinâmica de nutrientes na

região portuária do rio Itajaí-Açu. Revista Atlântica, v.25, n.1, p.11-20. 2003.

PEREIRA FILHO, J.; SCHETTINI, C. A. F.; RORIG, L.; SIEGLE, E. Intratidal variation and

net transport of dissolved inorganic nutrients, POC and chlorophyll a in the Camboriú

river estuary, Brazil. Estuarine Coastal and Shelf Science, v. 53, p. 249-257. 2001.

� �

�

PEREIRA FILHO, J. ; RÖRIG, L. R; HESSE, K; POREMBA, K; SCHETTINI, C. A.

F.; PROENÇA, L. A.; SANTOS, J.E.. Primary and Bacterial Production processes in the

lower Itajaí-Açú estuary, Santa Catarina, Brazil. Brazilian Journal of Aquatic Science and

Technology, v. 13, p. 1-10, 2009.

PEREIRA, R.C.; SOARES-GOMES, A (Org.). Biologia Marinha. Interciência: Rio de

Janeiro, 2002.

PERES, J.M. La polución de las águas marinas. Barcelona: Ediciones Omega,S.A.,1980.

PESQUISA NACIONAL POR AMOSTRA DE DOMICÍLIO – PNAD/IBGE, 2009. Disponível

em: <http://www.ibge.gov.br/home/estatistica/populacao/trabalhoerendimento/

pnad2009/pnad_sintese_2009.pdf>. Acesso em: 25 jul. 2011

ROSMAN, P. C. C. Referências técnica do SisBaHiA. COPPE/UFRJ, 2010. Disponível

em: <http://www.sisbahia.coppe.ufrj.br/SisBAHIA_RefTec_V8.pdf>. Acesso em: 12 jul. 2010.

SIEGLE, E.; SCHETTINI, C.A.F.; KLEIN, A.H.F.; TOLDO Jr, E,E. Hydrodynamics and

suspended sediment transport in the Camboriú Estuary – Brazil: prejetty conditions.

Brazilian Journal Oceanography, v.52, n.2, p. 123-135, 2009.

STRICKLAND, J.D. & PARSONS, T.R. A pratical handbook of seawater analysis. Fish

Res.Board. Can. Bull., v.163, 310p, 1972.

TOLEDO, L.G.; DESCHAMPS, F.C.; NICOLELLA, G.; NOLDIN, J.A.; EBERHARDT, D.S.

Impacto ambiental da cultura do arroz irrigado como uso de índice de qualidade de

água (IQA). Comunicado técnico. Ministério da agricultura, pecuária e abastecimento.

Jaguariúna. São Paulo. Novembro, 2002.

VON SPERLING, M. Introdução à qualidade das águas e ao tratamento de esgotos.

Belo Horizonte: Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental; Universidade Federal

de Minas Gerais; 1996. 243 p.

YUNG, Y.-K.; YAU,K.; WONG,C.K.; CHAN,K.K.; YEUNG,I.; KUEH,C.S.H. & BROOM,M.J.

Some observations on the changes of physico-chemical and biological factors in Victoria

Harbour and vicinity, hong Kong, 1988-1996. Marine Pollution Bulletin, v.39, n.1-12 p. 315-

325. 1999.

universidade do vale do itajaÍ centro de ciÊncias ...siaibib01.univali.br/pdf/karoliny fantim...

Documents